서론

배 ‘신화(신고×화산)’ 는 1995년 국립원예특작 과학원 배연구소에서 육종하였고, 숙기는 나주에서 9월 중순으로 ‘화산’보다 10일정도 빠르다. 과피색 은 황갈색, 과형은 편원형으로 전형적인 갈색배의 특징을 가지고 있으며, 당도는 13.0°Brix로 과즙이 풍부하며 상온에서 30일 정도 보관이 가능하다 (Kang et al., 2013).

과실의 수확 시기는 유통 중 품질유지에 결정적 인 영향을 미치는데 과실의 성숙도별 호흡특성의 변화(Jeong et al., 1998;Hong et al., 2004) 및 수확 이후의 과실의 보구력 증진을 위해서는 각 품 종별 수확시기 결정 및 수확 후 처리에 대한 고려가 필요하다(Kim et al., 2003;Kim et al., 2007). 동양배 과실의 수확시기 결정 요인에는 생장량, 과 육 경도, 가용성고형물함량, 산함량, 과피색의 변 화 및 호흡량 등의 지표(Lee & Chun, 2011;Lee et al., 2011;Oanh et al., 2012)를 이용할 수 있는 데 최근 농가에 보급 중인 ‘신화’ 품종은 성숙과정 에서의 생리적 변화 및 수확 후 보구력 증진을 위 한 처리에 대한 보고가 미미한 실정이다.

동양배 과실의 경우 수확 직후부터 저장 기간 중 많은 손실이 발생할 수 있으며, 이는 수확방법 및 수확 후 처리를 통하여 손실을 줄일 수 있다(Lee et al., 2002;Moon et al., 2008). 극조생종인 ‘한 아름’ 배의 경우 과실의 수확시기에 따른 품질변화 차이가 매우 크며, 유통온도가 낮을수록 생리장해 의 발생도 적게 나타난다고 보고(Lee et al., 2016) 되었고, 수확 후 고온유통의 환경에서는 상대적으로 미숙한 과실이 보구력 유지 효과가 크게 나타난다고 보고된 바 있다(Lee et al., 2011;Lee & Chun, 2011;Lee et al., 2017^c;Oh et al., 2010). 또한, 에틸렌작용억제제인 1-methylcyclopropene(1-MCP) 을 훈증처리한 경우 ‘한아름’, ‘원황’, ‘진황’, ‘녹수’, ‘화산’ 및 ‘창조’ 등 다양한 국내육성 배 품종에서 상 온유통 중 경도유지 및 생리장해 억제에 효과적이었 음이 보고되었다.(Lee et al., 2012;Lee et al., 2014;Lee et al., 2017^a;Lee et al., 2017^b;Choi et al., 2017).

따라서 본 연구는 신육성 품종인 ‘신화’ 배 과실 의 비대 및 성숙기간별 과실의 품질변화 요인을 탐 색하고 1-MCP 처리 유무에 따른 상온저장 중 과실 의 품질변화 및 생리장해 발생에 미치는 효과를 비 교하여 적정수확기 결정 및 수확 후 품질유지 기간 연장을 위한 기초자료로 제공하고자 수행되었다.

재료 및 방법

1 시험재료 및 1-MCP 처리

시험재료는 국립원예특작과학원 배연구소 포장에 식재된 수세가 균일한 6년생 ‘신화’ 나무를 이용하였 다. 성숙단계별 수확시기를 판단하기 위하여 2017년 기준 만개 후 125일부터 153일까지 7일 간격으로 10개씩의 과실을 무작위로 채취하여 과실품질 조 사를 실시하였다. 1-Methylcyclopropene(1-MCP, Smart Fresh^TM, AgroFresh Inc., USA) 처리 시험 용 과실은 만개 후 146일 및 만개 후 153일에 각각 100개씩의 과실을 수확하여 상온(25℃)에서 1일간 예조 및 품온을 낮춘 후 기형과 및 부패과를 선별한 후 1-MCP를 처리하였다. 1-MCP처리는 과실 수확 용 컨테이너박스에 과실을 채운 후 PE 필름 (0.1mm)으로 플라스틱 컨테이너 상자를 밀봉한 후 1-MCP를 기화시켜 1.0 μL·L^-1 농도로 25℃에서 12시간 처리하였다. 처리상자 내에는 소형팬을 설치 하여 처리 중 공기를 순환시켰다(Lee et al., 2017^b). 시험처리 후 과실은 그물망을 씌우고 수출용 5kg 들이 박스에 넣어 25℃에서 7일 간격으로 42일간 모의유통하면서 과실의 품질 및 생리장해 발생을 비 교하였다.

2 과실 품질조사

과실발육 조사는 각 시기별로 수확된 과실은 과 경을 제거한 후 저울로 과중을 측정하였고, 과고 및 과폭은 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하였 다. 수확된 과실은 25℃ 상온에 1일 방치한 후 품 질 조사를 실시하였다. 과실의 경도는 물성분석기 (Rheometer TMS-Pro, Food Technology Corp., USA)로 직경 8mm 측정봉을 이용하여 절단한 과실 의 적도면에 수직으로 깊이 5mm까지 100mm/min 의 속도로 최대압력을 측정하였다. 가용성 고형 물(Soluble solids)은 각 개체를 무작위로 3그룹 으로 나누어 과실 적도면의 동일부분을 잘라 4겹 의 cheese cloth를 이용하여 착즙한 후 Digital refractometer(PR-32α, ATAGO, Japan)를 사용 하여 측정하였다. 산함량은 과즙을 증류수로 40배 희석한 후 0.1N NaOH로 pH 8.3까지 적정하고 사 과산 함량을 기준으로 계산하였다. 전분함량은 착 즙한 과즙 1㎖를 증류수 4㎖에 희석한 후 진단시 약(KI 5%+I 1%+증류수)으로 발색하여 Spectrophotometer를 이용하여 640nm에서 측정하였다.

과피색은 색도차계(CR-400, Minolta, Japan)을 이용하여 L*, a*, b* 값을 조사하였으며, 이를 다 시 arc-tan b*/a*로 hue angle(h*)를 환산하여 표기하였다. 당분석은 에탄올추출액을 감압농축하 여 membrane filter(0.45μm, Whatman)로 여과한 후 100% acetonitrile로 4배 희석하여 75% 혼합액 을 만들고 NH2P-50 컬럼(Shodex, Japan)을 이용하 여 RI detector(RID 10A, Shimadzu, Japan)를 장착 한 HPLC(Younglin Instrument, Korea)로 분석하 였다. 알콜불용성 분획(Ethanol Insoluble Solids, EIS)의 추출은 조직에 에탄올을 넣고 80% 에탄올 상태로 마쇄한 후 -20℃로 보관한 후 Huber(1984) 의 방법으로 조제하였다. EIS 추출은 80% 에탄올 마쇄액을 취하여 20분간 가열한 후 miracloth (Calbiochem, USA)로 걸러 잔사를 취하고, chloroform: methanol 1:1액으로 수세한 후 80% 에탄올과 아세 톤으로 세척하고 37℃에서 건조 후 평량하였다.

과실 내부에 발생하는 생리장해는 과실 중앙부를 절단하여 절단면에서 장해발생 여부를 육안으로 관 찰하여 판단하였다. 바람들이, 분질증상 및 과심갈 변은 발생정도에 따라 6단계(0: 건전과, 1: 과육면 적의 20% 미만, 2: 40% 미만, 3: 60% 미만, 4: 80% 미만, 5: 80% 이상)로 구분하였다. 과심갈변은 과심면적을 기준으로 건전한 것은 0, 20% 미만은 1, 2: 40% 미만, 3: 60% 미만, 4: 80% 미만, 80% 이상은 5로 구분하여 장해지수를 측정한 후 생리장 해 항목별로 총합을 과실수로 나누어 지표와 발생 유무에 따른 발생률을 산출하였다.

3 통계처리

통계는 SPSS프로그램(version 20.0, SPSS, Inc., Chicago, Illinois, USA)을 사용하였다. 분산분석 (ANOVA)은 p<0.05의 유의수준에서 실행되었으며, 평균치는 던컨의 다중범위 검정(5% level)을 사용하 여 차이를 확인하였다.

결과 및 고찰

1 성숙에 따른 과실 생장 패턴 및 과실 품질요인 변화

신육성 배 품종 ‘신화’에서 만개 후 125일부터 7일 간격으로 과실비대를 조사한 결과 생육기간 중 지 속적으로 생장하는 패턴을 보였다. 착과 이후 생육 일수가 증가함에 따라 과실중은 증가하여 만개 후 132일에 355.3g, 만개 후 139일에 438.3g, 만개 후 146일에 538.9g으로 급격히 생장하기 시작하여 적숙기로 판단되는 만개 후 153일에는 590.6g으로 조사되어 단일 S자형으로 생장하였다(Fig. 1). 같은 시 기에 조사하였던 만개 후 153일에 과고는 94.25mm, 과폭은 110.72mm로 과고에 비해 과폭이 큰 발육 양상을 보였으며, 과형비(L/D율)를 볼 때 만개 후 생장기간 중 0.84-0.86 수준이었고, 최종 수확기 인 만개 후 153일에 0.85로 편원형 과실생장 패턴 을 보였는데, 이는 성숙기 과형지수가 0.9였던 ‘창 조’ 품종(Lee et al., 2017^a)에 비해서 다소 납작한 과실형태를 보였다(Fig. 1).

과육의 경도는 만개 후 일수가 경과함에 따라 지 속적으로 감소하는 경향으로 만개 후 125일의 경도 는 33.2N, 만개 후 132일에 32.08N으로 큰 변화 가 없었으나, 만개 후 139일 및 146일에는 30N 이 하로 생리적 성숙기로 판단되었다. 한편, 만개 후 153일에는 21.5N으로 급격하게 경도가 낮아졌으 므로 생리적 완숙 상태에 도달하였다. 과실의 식 감과 관련된 과육 내 세포벽함량을 조사한 결과, 과실비대량이 급격히 증가하고(Fig. 1), 경도가 30N 이하로 감소한 만개 후 139일부터 알콜불용 성물질(Ethanol insoluble substance, EIS)의 함 량은 성숙기간 중 서서히 낮아지는 경향이었는데 만개 후 139일에 9.48mg·g FW^-1, 만개 후 146일 에 8.13mg·g FW^-1, 만개 후 153일에 8.06mg·g FW^-1으로 조사되었다(Table 1).

이 같은 결과는 성숙기간 중 EIS 함량이 50% 정 도 급감하였던 ‘창조’ 품종(Lee et al., 2017^a)에 비 해서는 성숙기 함량의 변화가 급격하게 나타나지 않았고, 생육일수가 127일로 짧은 조생종 ‘한아름’ 에 비해서는 1.5배 정도 높은 수치였고, ‘신고’의 12.75mg·g FW^-1에 비해서는 다소 낮은 수준으로 평가되었는데(Oahn et al., 2012), 이는 재배기간 중의 기후 요소 등 과실의 당 축적과 관련되어 있 으므로 추후 재조사가 필요하다고 판단되었다. 과 실의 식미에 가장 중요한 요인인 가용성고형물함량 의 변화를 보면 만개 후 139일에도 9.17°Brix에 정 도였고, 만개 후 146일에 11.2°Brix로 급증하였고 만개 후 153일에도 10.77°Brix로 큰 변화가 없는 것으로 조사되어 ‘창조’의 생리적 성숙기의 14°Brix 에 비해서는 가용성고형물 축적이 상대적으로 낮은 품종이라 생각되었다. 이와 같은 양상은 산함량 조 사 결과에서도 유사하게 나타났는데 만개 후 139일 까지 증가하다가 만개 후 146일부터 감소하는 경 향을 보였고, 만개 후 153일에는 0.08%로 급감하 였다(Table 1). 따라서, 가용성고형물과 산함량 두 가지 요인만을 고려한다면 과실의 적정 수확 시기는 만개 후 146일 경으로 ‘창조’에 비해서는 수확시기의 폭이 비교적 좁은 품종으로 조사되었 다(Lee et al., 2017^a).

생육과정 중 과피색차의 변화를 조사한 결과는 Table 1과 같다. 과피적색도(a*)는 전 조사기간 중 양의 값을 보여 과피에 녹색을 띠지는 않아 성숙기 간 중 녹색의 소실과 적색의 발현량 변화는 크지 않은 품종으로 조사되었다. 반면 황색도(b*)는 성 숙기간 중 지속적으로 증가하여 만개 후 146일인 2017년 9월 6일 이후 41.5로 가장 높았다. 이는 성숙 기간 중 최대 황색도가 27.0 수준이었던 ‘창조’에 비 해서는 1.5배 정도 높은 수준이었으며, Hue angle 은 성숙과정 중 79.1-83.3 수준으로 큰 변화가 없이 조사되었는데 이는 성숙기간 중 유의하게 감 소하였던 ‘창조’에 비해서는 매우 변화량이 적은 것이었다(Lee et al., 2017^a). 한편, 명도(L*)값은 큰 변화가 나타나지 않았다. 따라서, 동양배를 비롯 한 과실의 성숙 및 연화의 지표(Lopez Camelo & Gomez, 2004;Lee & Chun, 2011)인 과피색차의 변화를 종합적으로 고려할 때, ‘신화’ 품종의 경우 에는 ‘창조’ 및 ‘원황’과는 다르게 성숙도를 과피색 변화로 판단하기는 매우 어려운 품종으로 판단되었 다(Oh et al., 2010).

성숙기간 중 과육 내에 축적되는 당의 성분을 분 석하기 위해 알콜가용성 당을 추출하여 HPLC를 이 용하여 분석한 결과는 Fig. 2와 같다. ‘신화’ 배의 경 우, 과당이 우점하여 만개 후 146일에 44.85mg·g FW^-1으로 가장 높은 수준을 보였다가 만개 후 153 일에는 38.00mg·g FW^-1으로 감소하는 등 ‘창조’ 배와 유사한 당 축적 패턴을 보였다(Lee et al., 2017^a). 또한 과실성숙기에 근접할수록 자당의 비율 이 유의하게 증가하는 경향이었는데, 만개 후 146일 에 수확한 과실에서는 13.60mg·g FW^-1, 만개 후 153일 수확 과실에서는 23.65mg·g FW^-1으로 급 증하였는데 이와 같은 증가 수준은 성숙기에 자당 함량이 과당을 추월하였던 ‘창조’및 성숙기 ‘한아름’ 의 55.13mg․g FW^-1에 비해서는 낮은 수준이었고, ‘만풍배’ 및 ‘신고’와 유사한 수준으로 평가되었다 (Lee et al., 2017^a;Oanh et al., 2012). 동양배 에 있어서 품종에 따라 성숙단계별로 당축적 패턴 이 상이하며(Oanh et al., 2012), 일본배 ‘풍수’와 ‘추영’에서 과실 성숙기에 자당의 과다 축적과 과육 갈변 등의 생리장해가 밀접한 관련이 있다는 보고 (Chun et al., 2003)를 고려할 때 조생종 배에서 상대적으로 심하게 발생하는 생리장해(Lee et al., 2011)와 품종별 자당 축적 정도 간의 연관성을 있 음을 추정할 수 있다. 따라서, 본 연구에서 조사한 결과를 종합할 때, 만개 후 146일 이전에 과실을 수확해야만 과육 내 지나친 자당 축적을 방지할 수 있고 유통 중 내부생리장해 발생의 위험을 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.

2 수확시기별 1-methylcyclopropene 처리 반응성

배 신품종 ‘신화’의 수확시기별 1-MCP 처리 효 과를 조사한 결과, 42일간 25°C 유통 중 감모율은 수확시기에 관계없이 유통기간이 경과하면서 증가 하는 경향을 보였으며, 1-MCP 처리에 따른 감모 율 경감효과는 통계적으로 유의하게 나타나지 않았 다(Table 2). 만개 후 146일에 수확한 과실의 경 우, 유통 7일 후 무처리구와 1-MCP처리구는 각각 2.3%와 2.1%로 나타났으며, 유통 28일 후에는 각 각 7.0%와 6.5%로 1-MCP처리에 따라 다소간 감 모율이 적었으나 통계적 유의차는 없는 것으로 조 사되었다(Table 2). 또한, 수확시기에 따른 감모율 의 차이는 볼 수 없었으며 전체 처리구에서 유통 42일에는 10% 이상의 감모율을 보여 외관적으로 과피의 주름이 관측되어 상품성을 상실하는 것으로 조사되어 ‘신화’ 품종에서의 상온 유통한계기간은 25°C 유통 조건에서 35일로 판단되었다(Table 2).

가용성고형물 함량의 경우 처리 및 수확시기에 관계없이 상온유통기간이 연장됨에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 만개 후 146일 수확과실에 있어 서는 전반적으로 1-MCP 처리에 의해 높은 수준을 유지하는 것으로 조사되었다. 만개 후 153일 수확 과실의 경우에는 가용성고형물 함량 변화에 일정한 경향을 보이지 않았으며, 산 함량의 차이는 1-MCP 처리에 따른 차이를 보이지 않았다(Table 2).

‘신화’ 배의 상온유통 중 경도변화를 조사한 결과, 1-MCP 처리 반응성은 만개 후 146일 수확 과실이 153일 수확 과실에 비해 크게 나타났다. 즉, 만개 후 146일 수확 과실의 경우, 무처리구는 유통 7일 후 31.8N에서 유통 21일 후 26.4N, 유통 28일 후 26.1N으로 급감하였던 반면 1-MCP 처리구는 동일 시기에 각각 33.3N, 32.4N 및 27.4N으로 높은 경 도를 유지하였다. 만개 후 153일에 수확하여 처리된 과실의 경우에는 무처리구에서 유통 7일 후 31.2N 에서 유통 21일 후 28.4N, 유통 28일 후 23.2N으 로 감소하였고 1-MCP 처리구는 유통 28일까지 28.5N을 유지하는 등 과육의 경도를 비교적 높게 유지하는 것으로 조사되었다(Fig. 3). 이러한 결과 는 ‘원황’ 배에 대해 1-MCP 1.0μL·L^-1 처리 시 상 온유통 21일에 33.1N으로 무처리구 대비 3배 이상 의 경도유지 효과를 보였다는 보고(Lee et al., 2012)에 비해서는 다소간 그 효과가 떨어지는 것이 었으나 '화산' 품종에서 보고된 만개 후 150일에 수 확한 과실에 대한 1-MCP처리 효과와는 유사한 결 과였다(Lee 등, 2012). 1-MCP 처리가 경도 유지에 미치는 영향은 처리 후 유통 온도 조건에 따라 다르 게 나타나는데 ‘진황’ 배에서는 1-MCP 1.0μL·L^-1 처리 시 25℃에서는 무처리구 대비 7일 정도의 경 도 유지 효과를 보이지만 18℃에서는 14일 이상의 경도유지 효과를 보인다고 보고(Lee et al., 2017^b) 된 바 있으므로 추후 유통온도 조건을 낮추어 재 실 험할 필요성이 있다고 판단되었다.

유통 42일간 과실내부에 발생하는 생리장해를 조 사한 결과, 바람들이 장해가 가장 심각한 장해요인 이었다(Fig. 4). 만개 후 146일에 수확한 과실의 경 우, 바람들이의 발생은 25℃ 유통 28일에 크게 증가 하기 시작하였고 만개 후 153일 수확 과실의 경우에 는 유통 21일부터 급증하여 동양배에서 수확시기가 빨랐던 과실에서 생리장해 발생률이 낮았다는 기존 의 보고와 일치하는 결과였다(Hong et al., 2004;Lee et al., 2002). 한편, 1-MCP 처리는 바람들이 장해 발생 경감에는 영향을 미치지 못한 것으로 나 타났다. 과심갈변 및 분질장해는 유통 말기인 42일 후에 다소 발생하였을 뿐 ‘신화’ 배에 있어 유통 중 생리장해 발생에 차지하는 부분은 미미한 것으로 조 사되었다(자료 미제시).