서 언
재료 및 방법
실험 재료 및 포장 처리
과실 품질 변화 조사 및 통계처리
결과 및 고찰
상온에서 관행 MAP와 미세천공 MAP 처리 과실의 품질변화
저온 저장 후 관행 MAP와 미세천공 MAP 처리 과실의 품질변화
서 언
신선 농산물은 수확, 가공, 저장 등 다양한 유통과정 중 상품성 손실이 발생한다(Kundana et al. 2022). 특히 국외 수출과 같은 유통과정에서는 이런 신선 농산물의 높은 품질 손실률은 다양한 문제를 야기한다. Modified atmosphere packaging(MAP)는 신선 농산물의 품질유지와 상품성을 연장시킬 수 있는 이상적인 기술이다(Kundana et al. 2022). 이 기술은 포장내 산물의 호흡과, 기체확산을 이용하여 공기의 조성을 원하는 농도로 조절하여 저장산물의 호흡과 노화, 부패를 억제 시켜 농산물의 저장수명을 연장시킨다(Ščetar and Kurek 2010; Kumarihami et al. 2022). 딸기에서는 경도감소와 감모 억제, 호흡억제 효과를 확인하였고(Mahajan et al. 2015; Hong et al. 2021), 리치는 호흡과 에틸렌발생이 감소해 후숙이 지연되는 효과를 확인할 수 있었다(Kudachikar et al. 2007). 최근 본 연구의 선행 연구결과에서도 ‘원미’ 단감에 1-MCP처리와 MAP 효과를 확인 할 수 있었다(Kumarihami et al. 2022). 그 외 구아바, 바나나, 복숭아, 무화과, 토마토 등 다양한 과실에서 MAP 효과가 보고되었다(Dhillon et al. 2007; Kudachikar et al. 2011; Mahajan et al. 2015; Ma et al. 2019; Byeon et al. 2022; Kundana et al. 2022).
MAP의 기체 조성은 능동적(active)방법과 수동적(passive)방법으로 나누어진다(Kim 2017; Kundana et al. 2022). 능동적 MA는 포장시 포장지 내 인위적으로 혼합가스를 주입하거나 산소, 에틸렌 등을 제거 또는 억제하는 첨가제를 첨가하고 또는 이러한 물질을 첨가한 기능성포장재를 이용하는 방법으로 일부 품목에서 사용되고 있다(Kim 2017; Kundana et al. 2022). 그외 대부분의 MAP는 수동적 방법으로 포장지내 작물의 호흡과, 포장재의 기체투과성에 따라 내부의 기체를 조성하여 이용하는 방법을 사용하고 있다(Kim 2017). 수동적 MA는 포장재의 기체투과성에 따라 기체투과율이 낮으면 저산소, 고이산화탄소 및 에틸렌 장해가 발생 하고, 반면 투과성이 높은 경우 MA의 효과를 볼 수 없다(Kim et al. 2014; Kim 2017; Wang et al. 2020; Kundana et al. 2022). 원예작물의 호흡은 작물 종류와 품종, 재배 및 수확시기 등 다양한 조건에 따라 달라지며 에틸렌과 이산화탄소 등의 가스에 대한 민감도도 작물에 따라 다르다(Kundana et al. 2022). 때문에 효과적인 MAP를 위해서는 품목별 적절한 가스투과도의 포장재 선발이 필요하다(Kim et al. 2014; Kim 2017; Kim et al. 2018).
단감 ‘원미’ 품종은 2005년 ‘부유’와 ‘태추’를 교배하여 얻은 품종으로 우수한 식미를 가지고 있어 수출용 단감으로 가능성이 높다 판단되었다(Ma et al. 2020). 하지만 수출 후 유통과정 중 과실 연화가 빨리 진행되는 것으로 조사되어 선행 연구를 통해 1-Methylcyclopropene(1-MCP) 효과와 MAP적용 가능성을 확인하여 ‘원미’ 단감에 적절한 포장재를 선발하였다(Kumarihami et al. 2022). 본 연구는 선행연구에서 선발한 포장재와 관행포장재를 이용한 모의유통 실험을 통해 단감 ‘원미’ 품종의 품질유지를 위한 실용적인 포장법과 유통방법을 찾고자 수행하였다.
재료 및 방법
실험 재료 및 포장 처리
본 실험에 사용된 단감 ‘원미’(Disopyros kaki Thunb. ‘Wonmi’)는 2022년 10월 8일 경남 진주와, 전남 순천에서 수확하여 경상국립대학교 과수원예학 실험실로 가져와 건전한 과실을 선별하여 사용하였다.
과실의 포장은 기존의 농가 관행 포장법과 선행 실험의 결과를 바탕으로 1) Control(무처리), 2) MAP 5F-Conventional(관행 Low Density Polyethylene(LDPE) 과실 5개 포장), 3) MAP 5F-MP 80,000CC(미세천공 LDPE, OPP 방담필름, 30µm, OTR 80,000CC 과실 5개 포장), 4) MAP 1F-MP 80,000CC(미세천공 LDPE, OPP 방담필름, 30µm, OTR 80,000CC 과실 1개 포장) 총 4가지 방법으로 포장하였다. 무처리 과실은 기존 농가에서 사용하고 있는 10kg 종이상자에 60개씩 넣어 포장하였고, MA포장 한 과실은 포장한 후 무처리와 같은 개수로 상자에 넣어 저장하였다. 포장 내 과실의 개수는 기존 농가 방법에 따라 5개로 묶어 포장하였고, 개별 포장과 비교하기 위하여 낱개 포장을 추가 하였다. 과실주변의 온·습도를 측정하기 위해 온·습도 데이터 로거(175-H1, testo, Lenzkirch, Germany)를 과실과 함께 포장하였다.
최근 동남아시아 국가로의 단감 수출은 선박을 이용하고 있으며, 상대국 도착까지 대략 10일정도 소요된다고 한다. 선적시 컨테이너의 온도는 0°C로 유지되고, 현지 도착후 콜드체인 또는 상온으로 유통되고 있다고 한다. 이러한 유통과정을 바탕으로 모의유통 환경을 설정하였다. 각 처리별 270개, 총 1,800개의 과실을 포장 하였으며, 480개 과실은 상온(20°C)에서 3일 간격으로 12일간 과실품질 변화를 조사하였고, 남은 600개 과실은 0°C 저온저장고에서 2주간 저장한 후 상온(20°C)으로 옮겨 이후 3일 간격으로 12일 동안 과실 품질 변화를 조사하였다.
과실 품질 변화 조사 및 통계처리
과실 품질 변화 조사는 상온에서 3일 간격으로 4회, 저온 저장 후 상온으로 옮겨 3일 간격으로 5회 처리 별 30개(5개 묶음 포장 6개) 과실의 감모율, 색도, 경도, 가용성 고형물 함량을 조사하였다.
감모율은 전자저울(MW-1, CAS, Yang-ju si, Korea)을 이용하여 과실 무게(g) 변화를 측정한 후 전체 과실에 대한 감소한 무게를 백분율(%)로 환산하였다. 색도(L*, a*, b*)는 색도계(CR-400, Minolta Co., Tokyo, Japan)로 측정하였으며, 과실경도는 횡단면의 과피를 1mm 벗겨 낸 후 8mm 원형 probe가 장착된 경도계(RHEO TEX SD-700, Sun Scientific Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 깊이 3mm로 측정하였다. 측정 속도는 120mm·min-1로 설정하였고 최대 하중을 N으로 환산하였다(Kumarihami et al. 2022). 가용성 고형물 함량은 과실은 과정부 기준으로 오른쪽 단면의 가운데를 2cm 크기로 잘라 거즈로 감싸 착즙된 과즙을 디지털 굴절 당도계(Pocket Refractometer PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)로 측정하여 °Brix로 표기하였다.
통계처리는 JMP Pro 16.1.0 software(SAS Institute, Cary, NC USA)를 이용하여 Tukey’s Multiple range test(p < 0.05)를 하였다.
결과 및 고찰
상온에서 관행 MAP와 미세천공 MAP 처리 과실의 품질변화
480개의 과실을 대상으로 상온(20°C)에서 3일 간격으로 12일간 품질을 조사하였다. 과실 주변의 온도는 무처리보다 MAP처리가 약간 높게 유지되었다(Fig. 1A). 상대습도는 무처리가 40–60%로 변화 폭이 컸고, MAP처리는 99%이상 높은 상대습도를 유지하였으며, 기존 관행 포장보다 미세천공포장 안의 상대습도가 일정하게 유지되었다(Fig. 1B).
상온에서 무처리과실의 감모율은 지속적으로 증가하여 저장 3일차 1.3%에서 마지막 12일에는 4.7%로 증가하였다(Fig. 2A). 반면 관행 포장과 미세천공 포장에서는 0.4%이하의 낮은 감모율을 보였으며 두 처리 간의 유의차는 없었다. 많은 선행 연구에서 MAP는 필름의 종류에 상관없이 감모율 억제 효과를 보여주었다(Lee et al. 2008; Sudhakar Rao and Shivashankara 2018; Mahajan et al. 2015; Hong et al. 2021; Kundana et al. 2022). 이 효과는 포장 필름으로 인해 포장내 수증기 확산이 제한되면서 높은 상대습도가 만들어지고 이로 인해서 과실의 증산이 억제되기 때문에 일어난다(Sudhakar Rao and Shivashankara 2018). 과실 경도는 관행 포장과 무처리 과실에서 빠르게 연화 되었다(Fig. 2B). 미세천공포장 과실은 관행포장보다 연화가 지연되었고 특히 개별 포장한 과실이 저장 12일까지 33.9N으로 높은 경도를 유지했다. 관행 포장이 빠르게 연화 된 것은 과실에서 발생된 에틸렌이 포장 내부에 축적되면서 빠르게 연화가 진행된 것으로 판단된다. ‘부유’ 단감 에서도 MA 포장 내 축적되는 에틸렌으로 과실의 연화가 촉진된다는 문제가 발생하였고 에틸렌 흡착제를 이용하여 연화 지연 효과를 확인하였다(Ahn et al. 2000). 본 연구에서는 미세천공 필름이 상대적으로 외부로 공기 확산이 유리해 에틸렌 축적이 적어 에틸렌의 영향을 적게받은 것으로 보인다. 과실의 가용성 고형물 함량은 저장 기간동안 크게 변화가 없었으며 변화 패턴도 일정하지 않았다(Fig. 2C).
상온에서 과실의 색도 L*값과 b*값은 저장기간 동안 큰 변화가 없었으며, 처리간 변화가 일정하지 않았다(Fig. 3). 색도 a*값은 과실의 연화가 진행됨에 따라 빠르게 증가하였고, 육안으로도 색택 변화를 확인할 수 있었다(Fig. 3B). 관행 포장의 경우 완전 연화된 과실임에도 불구하고 후숙이 안된 과실과 유사한 a*값을 보였다. 육안으로 본 과피 색과 외관은 시간이 지남에 따라 점차적으로 변화하여 상품성을 상실했다(Fig. 4). 과실을 5개씩 포장한 두 포장처리의 경우 묶음 속에 섞인 불건전한 과실 한 개에서 발생하는 에틸렌으로 인해 묶음단위로 연화 되는 현상이 발생된 것으로 판단되며, 포장 필름안의 공기 조성 변화에 대한 세밀한 조사가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 사료된다. 구아바 ‘Hisar Safeda’ 품종에서도 개별 MAP포장으로 에틸렌의 영향을 덜 받게 되어 과실 후숙 지연효과가 있음을 확인하였다(Rana et al. 2018). 단감에서도 마찬가지로 과실 손실을 줄이기 위해서는 MAP로 1개씩 포장하는 방법이 과실 상품성 유지와 관리에 유리할 것으로 판단된다.
저온 저장 후 관행 MAP와 미세천공 MAP 처리 과실의 품질변화
모든 처리구에서 저온저장 시 상자안의 온도는 저온저장 기간동안 설정온도(0°C) 가까이 유지되다 상온으로 옮긴 뒤 무처리 과실이 MAP 처리 과실보다 2일 정도 빠르게 상승했다(Fig. 5A). 상대습도는 무처리는 저온저장시 90%를 유지하다 상온으로 옮긴 후 60–70%로 감소하였고, MAP 처리 과실은 99%이상의 상대습도를 유지했다(Fig. 5B).
저온저장 14일 후 상온에서 12일간 감모율은 관행과 미세천공 MAP처리 모두 0.6% 이하로 유지되었으며, 처리 간의 유의차는 확인되지 않았다(Fig. 6A). 무처리 과실은 상대습도가 90%이상 유지되던 저온저장고 내에서는 감모율이 1%이하로 유지되었지만 상온으로 옮겨진 후 상대습도 저하와 함께 감모율이 급격히 증가하여 상온12일차에 5.2%의 감모율을 보였다. 상온 실험과 마찬가지로 포장의 유무가 과실 주변의 습도에 영향을 미쳤을 것으로 판단되며, 저온저장중 감모억제는 저장고 내의 상대습도가 90%이상 유지되었기 때문으로 보인다. 저온저장과 저장고 내 상대습도 조절만으로도 일정기간 감모 억제 효과를 얻을 수 있으나, MAP 처리가 감모 억제에 도움이 될 뿐 아니라 이후 상온에서 유통될 것을 감안한다면 과실 품질 유지에 MAP가 더 유리할 것으로 판단된다.
과실의 경도는 상온으로 옮겨지고 3일차부터 무처리(12.6N), 미세천공 1개(17.7N), 5개(23.2N), 관행(34.8N) 순으로 경도가 감소했다(Fig. 6B). 미세천공 필름으로 1개 포장 한 처리는 상온 3일차에 무처리 다음으로 낮은 경도를 보이며 연화 지연에 효과가 없는 것으로 보였지만 이후 9일차부터 경도가 유지되며 12일차에는 관행(13.6N)과 5개 포장(13.3N)보다 높은 경도를(19.7N) 보였다. 관행에 포장한 과실의 경우 경도 유지에는 가장 효과적이였지만, 저온저장 후 과실에 이취가 발생하였다. 여러 선행연구에서 포장재의 투과성이 적절하지 않을 경우 포장내 이산화탄소가 증가하고, 과실이 혐기호흡을 하면서 에탄올을 축적, 이로 인해 이취가 발생한다 보고되었다(Artés et al. 2000; Park 2002; Ares et al. 2007; Caleb et al. 2012; Wang et al. 2020). 본 실험과 유사한 Park(2002)의 연구에서도 폴리에틸렌(PE)으로 포장한 천도복숭아를 저온저장후 상온으로 옮겼을 때 이취가 발생하는 문제가 있었다. 이취의 발생은 상온으로 옮겨진 뒤 산소가 급격히 저하되고 이산화탄소 축적이 증가한 결과라 보고하였다. 본 실험에서의 이취 발생 역시 기체 투과성이 낮은 관행 포장재로 인해 이산화탄소 장해가 발생된 것으로 보인다. 저온저장 후 실험에서도 상온실험과 마찬가지로 5개 묶음 과실에서 불건전한 과실로 인한 묶음 단위로 연화 되는 현상이 발생되어 개별포장이 필요할 것으로 판단되었다.
색도 L*값은 모든 처리에서 저온저장 14일 동안은 큰 변화가 없다가 상온으로 옮겨진 뒤 무처리와 개별 포장된 두 처리만 유의적으로 감소하였다(Fig. 7A). 색도 a*값은 시간이 지남에 따라 증가하는 패턴을 보였으나 과실 간의 편차로 인하여 일정한 패턴을 보이지 못했으며, 관행 MAP와 미세천공 MAP 5개 포장이 상대적으로 적색도 증가가 지연됨을 확인할 수 있었다(Fig. 7B). 색도 b*값은 상온으로 옮긴 뒤 모든 처리가 점차 감소하였으며, 관행 포장과 미세천공 MAP 5개 처리에서 감소가 지연되었다(Fig. 7C). 과실의 과피 색과 외관은 90% 이상의 상대습도와 저온이 유지되던 14일 동안은 육안으로 큰 변화를 확인할 수 없었다(Fig. 8). 상온으로 옮긴 뒤 6일차부터 무처리 과실에서 눈에 띄게 과실 연화가 확인되었고, 미세천공 MAP처리 역시 6일차부터 연화 된 과실이 확인되었다. 관행 MAP의 경우 조사기간 중 과실 외관품질을 상당히 유지하는 것으로 보이나 내부가 비정상적으로 연화 되고, 앞서 언급했듯이 과실에 이취가 발생함에 따라 상품성을 잃은 것으로 판단되었다.
상온과 저온저장 후 과실 품질변화 결과를 종합하면, 포장을 하지 않은 무처리 과실보다 MAP처리된 세가지 처리에서 감모와 연화 억제 효과를 분명하게 확인할 수 있었다. 두 실험 모두 감모율에서는 포장 처리 간의 유의차이가 크지는 않았지만 연화 억제에서는 상온에서는 미세천공 MAP 5개 처리가 가장 효과적이었으며, 저온저장 후 실험은 관행 MAP 처리에서 억제효과가 컸다. 하지만 관행포장은 저온저장 후 과실에서 이취가 발생하였고, 비정상적 후숙으로 부패하는 과실이 발생하였기 때문에 경도 유지만으로 과실품질을 유지한다고 보기는 어려웠다. 또한 두 실험 모두 5개 묶음으로 포장할 경우 1개의 건전하지 못한 과실로 인해 묶음 단위로 과실이 연화, 부패하는 결과를 보여주었다. 그리고 5개 묶음 포장은 저장후 출하시 재선별과 재포장에 상당한 노동력이 필요하다. 따라서 보다 효율적이고 고품질로 장시간 과실 품질을 유지하고, 관리하기 위해서는 미세천공 MAP 1개 포장이 가장 적절한 포장방법으로 판단되었다.
