Research Article

Horticultural Science and Technology. February 2020. 21-31
https://doi.org/10.7235/HORT.20200003


ABSTRACT


MAIN

  • 서 언

  • 재료 및 방법

  •   실험 재료 및 처리

  •   과실 수량 및 품질 조사

  •   통계 분석

  • 결과 및 고찰

  •   수확 전 염화칼슘 처리시기에 따른 과실 특성

  •   수확 전 염화칼슘 처리시기에 따른 저장기간 중 감모율의 변화

  •   수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 과실의 특성 변화

  •   수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 총 폴리페놀 함량

  •   수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 총 안토시아닌 함량

  •   수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 수확 후 열과 비율

  •   수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 과피 특성 변화

서 언

체리나무는 앵두나무아과(Drupaceae) 벚나무속(Prunus) 앵두나무아속에 속하며 유럽 중남부와 소아시아가 원산지이다. 위도 35 ‑ 55°사이의 온대지역에 잘 적응된 과수로 재배기간 중에 비가 적은 건조한 기후를 좋아한다. 세계적으로 37만여 ha에서 200만 톤 이상이 매년 생산되고 국내에서도 2017년 현재 전국 600ha 이상 재배되는 것으로 예상되고 있다.

한국에서 체리는 5월 말에서 7월 초 사이에 수확 시기가 집중되는데 고온기에 수확하는 과일이기 때문에 과육이 연화되거나 수확기 강우에 의한 열과 현상이 나타난다. 특히 성숙기에 강우에 의한 열과 발생이 많아 농가 수익에 제한을 주고 있어 열과는 많은 나라에서 체리 재배 시 큰 문제점으로 인식되고 있다(Christensen, 1996). 열과를 줄일 수 있는 가장 효율적인 방법은 비가림 시설을 설치하는 것(Lang, 2009)이지만 비가림 시설 설치에 따른 비용 부담이 문제가 된다. 최근 체리 ‘Regina’ 품종에 대한 7가지 대목을 활용한 저장성 연구에서는 대목에 따른 체리의 수확 후 품질변화와 보구력 차이가 보고되어 적정한 대목 선발에 대한 고려도 필요하다(Dziedzic and Błaszczyk, 2019). 또 다른 체리 재배의 문제점은 얇은 과피와 과일 내 높은 수분 함량으로 저장 기간이 짧은 것이다. 점차 체리 재배 면적과 생산량의 증가가 예상되기 때문에 체리의 저장성을 높이고 열과를 줄일 수 있는 재배적인 연구가 필요하다.

염화칼슘과 키토산 수용액은 여러 과종에서 저장성을 높이고 열과를 줄이기 위한 연구 재료로 국내·외에서 다양하게 이용이 되고 있다. 칼슘은 과실의 품질 향상과 저장성을 증진시키기 위해 이용되고, 수확 전 과일의 열과 위험을 완화하고 수확 후 과일의 경도 증가와 유통기한을 연장하는데 사용이 된다(Winkler and Knoche, 2019). 이는 칼슘성분이 세포벽의 성분과 결합하여 과피와 과육의 물리적인 특성을 변화시키기 때문이다(Brüggenwirth and Knoche, 2017). 식물체 전체 칼슘의 60 ‑ 75%는 세포벽에 존재하고 식물 세포벽의 주요 구성 요소인 펙틴과 함께 세포벽에서 결합되어 과피를 견고하게 한다(Demarty et al., 1984). 또한 칼슘은 식물 조직 및 과일에 생리학적으로 중요한 역할을 하며(Winkler and Knoche, 2019) 칼슘을 분무하면 열과가 줄어드는 효과가 있다(Verner, 1938). 체리 ‘0900지랏’에 수확 전 염화칼슘을 엽면살포하여 과일의 열과를 줄이고 과피의 탄력성을 증진(Erogul, 2014) 시켰고, 체리토마토에서는 수확 후 칼슘 도포로 열과를 예방하는데 긍정적인 효과가 있는 것으로 보고되었다(Lichter et al., 2002). 포도에서 칼슘은 과일의 경도를 향상시킬 뿐만 아니라 동록을 감소시키는 효과가 있고(Antunes et al., 2004), 키위프루트 ‘헤이워드’(Gerasopoulos et al., 1996), 복숭아 ‘얼리웰링’(Gayed et al., 2017), 딸기 ‘엘산타’(Wójcik et al., 2003), 체리 ‘0900지랏’(Ekinci et al., 2016)에 수확 전 염화칼슘을 처리하면 과일의 경도가 증가되었다. Belge et al.(2017)은 칼슘 시용은 과일의 경도 증가에 긍정적인 영향을 미친다고 보고한 바 있다.

키토산은 갑각류의 외골격을 구성하는 주성분인 키틴을 탈아세틸화(deacetylation)하여 생성된 천연물로(Kumar, 2000), 키토산을 과일에 처리하면 과피에 반투과성 필름 형성으로 호흡과 증산을 억제하여 저장성을 향상시키고(Bautista-Baños et al., 2006), 감모율을 줄여 과일의 품질을 향상시킨다(Petriccione et al., 2015). 또한 저장 중 부패율을 줄이는 효과가 있는 것으로 보고되었다(Romanazzi et al., 2003).

‘베니카’ 체리는 2008년 일본에서 육성된 품종으로 ‘좌등금(Satonishiki)’이 모계이고 부계는 불분명하다. 한국에서는 ‘홍향’ 품종으로 알려져 있으나, 2018년 5월에 국립종자원에 ‘베니카(품종보호 등록번호 제7244호)’로 등록되었다. ‘베니카’는 ‘좌등금’ 품종보다 대과이며 수확기가 빨라 장마기 이전에 수확이 가능한 품종으로 국내에서 재배가 유망한 품종이다. 하지만 최근 기후변화와 더불어 장마기 예측이 어려워지고 폭우가 많아질 것으로 전망되고 있어(Stocker et al., 2013) 안정적인 체리생산에 대한 위험요인이 되고 있다. 이에 ‘베니카’ 체리에 대하여 수확 전 염화칼슘과 키토산 처리에 의한 열과 예방과 저장성 향상 효과를 구명하고자 본 연구를 실시하였다.

재료 및 방법

실험 재료 및 처리

본 실험은 2017년부터 2018년까지 경남 창녕군 고암면 소재의 개인농장에서 콜트(Colt)대목에 접을 붙인 5년생(2017)과 6년생(2018) ‘베니카’ 품종의 체리나무 12주를 이용하였으며, 처리별 3주씩 사용하였다. 재식거리는 6 × 3m이고 비가림 시설 내에서 농가의 관행 재배 방식에 준하여 실험 포장을 관리하였다. 실험 처리 및 공시품종의 주요 생육기 특성 조사는 현지 포장에서 수행하였다.

2017년 실험에서는 염화칼슘 0.5%를 만개 일을 기준으로 무처리, 만개 후 10일, 만개 후 20일, 만개 후 30일에 나무 전체에 살포하였다. 염화칼슘 0.5%는 CaCl2(Chemical Pure, Daejung Chemicals & Metals Co., LTD, Korea) 5g을 증류수 1L에 희석하여 조제하였고 1,000m2당 400L를 기준으로 재식간격(6 × 3m)을 계산하여 한 주 당 7L를 살포하였다.

2018년 실험에서는 만개 후 30일을 기준으로 무처리, 만개 후 30일부터 5일 간격 5회 키토산 100mg·L-1 살포, 만개 후 30일부터 5일 간격 5회 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 살포, 만개 후 30일 염화칼슘 0.5% 1회 살포처리 하였다. 염화칼슘 0.5%는 CaCl2 5g을 증류수 1L에 희석하여 조제하였고 염화칼슘 0.1%는 CaCl2 1g을 증류수 1L에 희석하여 조제하였다. 키토산 100mg·L-1은 Chitosan 2.5%가 함유된 유기농업자재(Chitoleks, Jeongsu Yutong, Korea)를 250배 희석하여 조제하였다. 1,000m2당 400L를 기준으로 재식간격(6 × 3m)을 계산하여 한 주 당 7L를 살포하였다.

과실 수량 및 품질 조사

조사에 사용된 과일은 2017년과 2018년 모두 6월7일에 수확한 것을 사용하였으며 미숙과, 부패과, 병해충 피해과실을 제외한 균일한 숙기와 크기의 과일을 선별하여 사용하였다. 과중은 각 처리별 과일 10개를 정밀 저울로 측정하여 평균치 값을 g으로 표시하였다. 가용성 고형물 함량은 처리별 과실 9개를 사용하여 착즙한 과즙을 디지털 굴절 당도계(PAL-1, Atago Co. LTD, Japan)를 사용하여 측정하여 °Brix로 표기하였다. 산 함량 측정은 처리별 과실 30개를 이용해 착즙한 과즙 5mL를 증류수 20mL와 혼합한 후 적정기(SI Analytics Titroline 5000, Daihan Science, Korea)를 이용하여 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.2에 도달할 때까지 적정한 후 사용된 0.1N NaOH량을 사과산 환산법으로 계산하여 %로 표시하였다. 경도의 경우 처리별 과실 9개를 경도계(Compac-100, Sun Scientific Inc., Japan)를 이용하여 과실 적도부위를 5mm 원형 프로브를 이용하여 120 mm·min-1의 속도로 깊이 5mm까지 1회씩 측정하여 평균값을 g으로 표기하였다. 과실 내 칼슘함량의 경우 처리별 과실을 드라이 오븐을 이용하여 80°C 온도에서, 3일간 건조 후 0.5g 시료를 얻어 1mL 농황산과 50% 과염소산 10mL에 분해하여 ICP(Optima 5300DV, Perkin Elmer, USA)로 측정하여 %로 표시하였다. 감모율은 각 처리별 100개의 과일을 통기가 되는 플라스틱 통에 구분하여 담아 평균 온도 22°C 실온과 4°C 저온저장고에 각 5일과 7일간 저장한 후에 저장 전 과실의 중량과 5일과 7일 후 과실의 중량을 측정하여 감소된 무게를 백분율로 환산하여 %로 표시하였다. 총 폴리페놀 함량은 각 처리별 동결 건조된 시료 1g당 99% 에탄올 20mL을 첨가하여 4시간 전처리 후 UV-VIS Spectrophotometers(UV-2700, Shimazu, Japan)로 760nm에서 3반복 측정하여 평균값을 mg·mL-1로 표시하였다. 총 안토시아닌 함량은 처리별 동결 건조된 시료 1g당 99% 에탄올 20mL을 첨가하여 4시간 전처리 후 UV-VIS Spectrophotometers(UV-2700, Shimazu, Japan)로 535nm에서 3반복 측정하여 평균값을 mg/100g로 표시하였다. 열과 비율의 경우 처리별 100개의 과일을 구멍이 뚫려있는 플라스틱 통에 구분하여 담아 25°C 미지근한 물에 침지 시켜 24시간 동안 두었다. 매시간 플라스틱 통을 열어 열과 된 과일의 개수를 세어 열과 비율을 조사하였다. 실온에서 수행하였으며 물의 온도인 25°C를 유지하기 위하여 온도계를 설치하였고 따뜻한 물을 계속 공급하였다. 열과 비율은 전체 과일 개수에 비해 열과 된 과일의 수를 누적 계산하여 %로 나타내었다. 각 처리에 따른 과피 특성변화를 살펴보기 위하여 세포 고정 및 탈수 등 전처리 과정을 거친 후 SEM(LEO 1420VP, Carl Zeiss, Germany) 전자현미경을 이용하여 과피 부위를 800배율로 촬영하였다.

통계 분석

실험결과의 데이터는 통계 분석 프로그램(SAS, version 9.2, SAS Institute Inc., Cary, North Carolina, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 하였고 Duncan’s test를 시행하여 p < 0.05의 유의수준에서 처리 간 유의성 검정을 실시하였다.

결과 및 고찰

수확 전 염화칼슘 처리시기에 따른 과실 특성

수확 전 만개 후 각 시기별 염화칼슘 0.5% 처리는 수확 후 ‘베니카’ 체리 과실 특성에 차이를 나타냈다(Table 1). 과중은 무처리에서 5.8g, 만개 후 10일 6.3g, 만개 후 20일 8.4g, 만개 후 30일 처리 시 6.8g으로 무처리의 경우가 과중이 작은 경향이었다. 가용성 고형물 함량은 체리의 품질을 결정하는 필수적인 역할을 한다. 이는 산 함량과의 균형으로 맛에 기여하기 때문이다(Girard and Kopp, 1998). 체리에는 포도당, 자당, 과당, 말토오스, 소르비톨 5종류의 당이 분포하며 약 90%를 차지하는 당은 포도당과 과당이다(Usenik et al., 2008). 각 처리별 가용성 고형물 함량은 무처리에서 20.8°Brix, 만개 후 10일에 24.6°Brix, 만개 후 20일에 21.5°Brix, 만개 후 30일에 23.3°Brix로 수확 전 염화칼슘을 처리하였을 때 무처리 보다 가용성 고형물 함량이 높은 경향이었다. 이는 코팅된 체리는 코팅되지 않은 체리에 비해 가용성 고형물 함량이 개선된다는 보고(Aday and Caner, 2010)와 유사하였으나 ‘후지’ 사과를 염화칼슘 용액에 침지한 후 저장하였을 때 가용성 고형물 함량 변화에 영향을 주지 않는다는 연구결과(Yin et al., 2005)와 차이를 보였다.

Table 1. Comparison of 'Benica' cherry fruit quality characteristics at harvest following pre-harvest 0.5% calcium chloride application at 10, 20, and 30 DAFB

Treatment Fruit characteristic
Weight (g) SSCz (°Brix) Titratable acidity (%) Firmness (g/5mm∅) Calcium content (%)
Control 5.8 dy 20.8 c 1.37 d 462.0 c 0.11 c
DAFBx 10 6.3 c 24.6 a 1.80 a 466.8 b 0.11 c
DAFB 20 8.4 a 21.5 c 1.69 c 467.4 b 0.12 b
DAFB 30 6.8 b 23.3 b 1.78 b 471.9 a 0.16 a

zSSC; Soluble solids content.
yIdentical letters in each column represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan's test, as analyzed by statistical software (SAS).
xDAFB; days after full bloom.

산 함량은 과실의 맛과 향을 결정하는 중요한 요인으로 체리의 품질에도 영향을 미친다(McLellan and Padilla-Zakour, 2004). 각 처리별 산 함량은 무처리에서 1.37%, 만개 후 10일에 1.8%, 만개 후 20일에 1.69%, 만개 후 30일에 1.78%로 무처리에서 산 함량이 낮은 경향이었다.

과일의 경도는 체리의 품질과 시장성을 나타내는 물리적 특성이고 칼슘은 과일의 물리적 품질을 결정하는 중요한 무기영양소이다(Marschner, 1995). 체리 ‘Van’ 품종에서 0.7% 수산화나트륨을 3번 살포했을 때 칼슘 흡수가 일어났고(Demirsoy, 1997), 열과가 있는 리치는 열과가 없는 리치보다 과실의 칼슘 함량이 낮은 연구보고가 있다(Mandal and Mitra, 2012). 처리별 경도와 과일 내 칼슘함량은 만개 후 30일 처리에서 각 471.9g와 0.16%로 높은 경향이었다. 이는 칼슘이 과일 경도 증가에 긍정적인 영향을 미친다는 연구결과(Belge et al., 2017)와 일치하였다.

수확 전 염화칼슘 처리시기에 따른 저장기간 중 감모율의 변화

‘베니카’ 체리를 수확 후 평균 22°C 상온에서 5일간 저장하며 감모율을 조사하였고, 4°C의 저온에서 7일간 저장하며 감모율을 조사하였다. 감모율은 처음의 과중과 저장 후 과중의 변화를 나타낸 것으로 호흡과 호흡 과정중의 수분 손실에 의해 일어난다(Zhu et al., 2008). 수분 손실은 블루베리에서 수확 후 저장 시 경도 변화의 주요한 원인이 되고(Paniagua et al., 2013), 과일의 팽압을 감소시켜 수확 후 연화가 유도되거나 수분의 변화로 인해 세포벽 구조의 온전함을 잃게 하여 과일이 연화된다(Qin et al., 2006). 상온에서 5일 후 감모율은 무처리에서 18.1%, 만개 후 10일 처리 시 14.6%, 만개 후 20일 처리 시 13.6%, 만개 후 30일 처리 시 12.2%로 무처리에서 감모율이 높은 경향이었고 만개 후 30일 처리에서 낮은 경향이었다(Table 2). 무처리에서 과일의 경도 또한 낮은 경향(Table 1)으로 중국체리에서 높은 수준의 경도는 낮은 감모율과 일관되게 발생하고 연화는 높은 수분 감소와 동시에 관찰된다는 연구결과와 일치하였다(Xin et al., 2017). 4°C에서 7일 후 감모율은 모든 처리에서 변화가 거의 일어나지 않았다. 무처리에서 0.5%, 만개 후 10일에 0.5%, 만개 후 20일에 0.7%, 만개 후 30일에 0.2%로 만개 후 30일 처리 시 다른 처리보다 낮았지만 통계적으로 유의한 차이는 없었다(Table 2). 이는 코팅된 체리는 코팅되지 않은 과일과 비교하여 감모율 등 품질의 요인이 개선된 보고(Aday and Caner, 2010)와 차이를 보였다.

Table 2. Changes in weight loss of 'Benica' cherry fruit during storage following pre-harvest 0.5% calcium chloride application at 10, 20, and 30 DAFB

Treatment Weight loss (%)
After 5 days at 22°C After 7 days at 4°C
Control 18.1 az 0.5 ab
DAFBy 10 14.6 b 0.5 ab
DAFB 20 13.6 c 0.7 a
DAFB 30 12.2 d 0.2 b

zIdentical letters in each column represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan's test, as analyzed by statistical software (SAS).
yDAFB; days after full bloom.

수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 과실의 특성 변화

수확 전 염화칼슘과 키토산의 처리 횟수, 혼용·단용 처리에 따른 수확 후 ‘베니카’ 체리의 과실 특성은 처리에 따른 차이가 있었다(Table 3). 염화칼슘, 키토산과 같은 식용 코팅은 과피에 필름 역할을 하여 과일의 외관 유지, 유통기한 연장, 품질 개선에 효과가 입증되어 원예생산물의 품질 유지를 위해 사용되어 왔다(Park, 1999; Aday and Caner, 2010).

Table 3. Comparison of 'Benica' cherry fruit characteristics following pre-harvest treatments

Treatment Fruit characteristics
Weight (g) SSCz (°Brix) Titratable acidity (%) Firmness (g/5mm∅)
Control 6.8 ay 19.7 b 2.48 a 659.3 b
Chitosan 100 mg·L-1 6.8 a 21.9 a 2.18 b 722.7 ab
Chitosan 100 mg·L-1 + CaCl2 0.1% 6.8 a 23.2 a 2.37 a 753.7 a
CaCl2 0.5% 6.7 a 22.1 a 2.46 a 762.8 a

zSSC; Soluble solids content.
yIdentical letters in each column represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan's test, as analyzed by statistical software (SAS).

과일의 가용성 고형물 함량과 산 함량은 체리의 품질을 결정하는 중요한 요소로 두 성분의 균형으로 맛에 기여한다(Girard and Kopp, 1998). 가용성 고형물 함량은 키토산 100mg·L-1처리에서 21.9°Brix, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 23.2°Brix, 염화칼슘 0.5% 처리에서 22.1°Brix로 무처리보다 높은 경향이었다. 산 함량은 무처리에서 2.48%, 키토산 100mg·L-1에서 2.18%, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 에서 2.37%, 염화칼슘 0.5% 에서 2.46%로 키토산 100mg·L-1 처리구가 낮은 경향이었다. 코팅된 체리는 코팅되지 않은 체리와 비교하여 가용성 고형물 함량, 산 함량이 증감된 보고와 일치하였다(Aday and Caner, 2010).

과일의 경도는 저장성에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 칼슘은 과일의 경도 향상에 긍정적인 영향을 미치고(Belge et al., 2017), 수성도가 높은 코팅제는 과일의 무게와 단단함을 유지하고 연화를 지연시키는데 효과가 있다(Rojas-Argudo et al., 2005). 체리 ‘고사’에 수확 전 키토산 600mg·L-1을 수관 살포 시 수확기 과일 경도 향상에 효과가 있고(Seo et al., 2017), 복숭아에서 수확 전 키토산 처리와 수확 후 이산화탄소 처리로 과일 경도 향상에 효과가 있다는 연구 결과(Bae et al., 2015)가 있다. 본 연구에서는 수확 전 염화칼슘 처리시기에 따른 과실 특성에서는 만개 후 30일에 염화칼슘 0.5%를 처리하였을 때 경도향상에 효과가 있었고(Table 1). 수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 과실 특성에서는 처리간 유의한 차이는 없었지만 무처리와 염화칼슘의 혼용 또는 단용 처리를 비교하였을 때 염화칼슘 0.5%, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 경도향상에 효과가 있었다(Table 3).

수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 총 폴리페놀 함량

체리에는 높은 수준의 페놀화합물이 함유되어 있는데 이는 과일의 색상, 감각, 영양성분과 관련이 있으며 일반적인 과일 성숙과 관련이 있다고 보고되고 있다(Kelebek and Selli, 2011). 폴리페놀은 과일 표면에 농축되어 있으며 과일의 맛에 기여한다(Ferretti et al., 2010). 체리를 저온에 저장하면 총 폴리페놀 함량이 감소하는데 그 변화의 양상은 품종과 키토산 처리 유·무의 영향을 받는 연구결과가 있다(Petriccione et al., 2015). 본 연구에서는 무처리에서 1.87mg·L-1, 키토산 100mg·L-1처리에서 1.72mg·mL-1, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 2.30mg·mL-1, 염화칼슘 0.5% 처리에서 1.86mg·mL-1으로 키토산과 염화칼슘 처리에 따른 뚜렷한 경향을 알 수 없었다(Fig. 1).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2020-038-01/N0130380103/images/HST_38_01_03_F1.jpg
Fig. 1.

Comparison of total polyphenol content in ‘Benica’ cherry fruit following pre-harvest treatments; (A) Control, (B) Chitosan 100 mg·L-1, (C) Chitosan 100 mg·L-1 + CaCl2 0.1%, and (D) CaCl2 0.5%. Identical letters above each bar represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan’s test, as analyzed by statistical software (SAS).

수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 총 안토시아닌 함량

체리에는 다량의 안토시아닌을 함유하고 있는데 이것은 체리의 항산화 능력에 기여한다(Tomás-Barberán and Andrés- Lacueva, 2012). 과피의 다양한 안토시아닌 농도와 분포는 체리 과피색에 영향을 미치고(Esti et al., 2002; Gonçalves et al., 2007), 이러한 과피의 붉은 색상은 체리의 성숙도와 품질을 나타내는 중요한 지표가 되어 숙기를 판단하고 품질을 예측하는 지표로 사용된다. 과일의 색이 진할수록 과일의 안토시아닌 함량이 높아진다(Gao and Mazza, 1995). 체리에는 cyanidin- 3-glucoside, cyanidin-3-rutinoside, peonidin-3-glucoside, pelargonidin3rutinoside 그리고 peonidin-3-rutinoside 5종류의 안토시아닌이 발견되는데 그 중에서 cyanidin-3-rutinoside는 체리에 분포하는 주요 안토시아닌으로 총 안토시아닌 함량의 약 90%를 차지한다(Usenik et al., 2008). 무처리에서 15.67mg/100g, 키토산 100mg·L-1처리에서 18.23mg/100g, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 18.43mg/100g, 염화칼슘 0.5% 처리에서 15.05mg/100g로 키토산과 염화칼슘의 처리에 따른 뚜렷한 증감효과를 보이지 않았다(Fig. 2).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2020-038-01/N0130380103/images/HST_38_01_03_F2.jpg
Fig. 2.

Comparison of total anthocyanin content in ‘Benica’ cherry fruit following pre-harvest treatments; (A) Control, (B) Chitosan 100 mg·L-1, (C) Chitosan 100 mg·L-1 + CaCl2 0.1%, and (D) CaCl2 0.5%. Identical letters in each column represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan’s test, as analyzed by statistical software (SAS).

수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 수확 후 열과 비율

체리에서 열과는 다양한 메커니즘으로 발생한다. 과일이 물을 직접 흡수하여 팽압이 증가하거나(Sekse, 2005), 뿌리에서 많은 양의 물을 흡수하여 과일의 팽압이 증가하여 생기는 경우(Measham et al., 2010), 강우에 의해 과일의 표면 온도나 과일 주변의 온도가 급격히 낮아져 과피가 수축하여 생기는 경우(Koumanov, 2015) 등 다양한 열과 메커니즘이 보고되고 있다.

본 실험의 모든 처리구 과실에서 25°C 미지근한 물에 침지한 지 3시간까지 열과가 발생하지 않았지만 6시간 경과부터 열과가 생기기 시작했으며 24시간 경과 후 모든 처리에서 100% 열과가 발생했다. 이는 침지시간이 길어질수록 열과 발생이 증가하는 보고와 일치하였다(Yamaguchi et al., 2002). 침지 한 지 6시간 경과 후 키토산 100mg·L-1처리에서 62%, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 60% 열과가 생겼으며, 무처리에서는 88% 열과가 발생했다. 키토산을 혼용 또는 단용으로 처리하였을 때가 무처리보다 열과 비율이 낮은 경향이었다. 침지 한 지 12시간 경과 후 열과 비율은 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리가 78%로 무처리의 96%보다 낮은 열과 비율을 보였다(Table 4). 이는 체리(Meheriuk et el., 1991)와 포도(Son and Lee, 2008)에서 과실 비대기에 칼슘을 처리하면 과피를 강화시켜 열과 감소에 효과가 있는 연구결과와 일치하였다. 또한 사과에서 칼슘 제제에 침지하거나 엽면 살포를 통해 과피 및 과육의 세포벽 두께를 증가시켜 과실을 구조적으로 안정화하여 경도와 저장성을 향상시킨 연구 결과와 일치하였고(Biggs, 1999), 키토산을 처리하여 과일 표면의 펙틴 용해도를 줄여 경도가 감소하는 것을 방지하여 저장성을 향상시키는 연구결과(Tezotto-Uliana et al., 2014)와 유사하였다. 따라서 염화칼슘과 키토산 처리는 과일의 경도를 향상시켜 열과를 줄이는데 효과가 있는 것으로 판단되었다.

Table 4. Effects of pre-harvest treatments on postharvest cracking ratio of 'Benica' cherry fruit after immersing in water for 24 hours at 25°C

Treatment Cracking ratio (%)
0 (h) 3 (h) 6 (h) 12 (h) 24 (h)
Control 0 0 88 az 96 a 100
Chitosan 100 mg·L-1 0 0 62 b 84 ab 100
Chitosan 100 mg·L-1 + CaCl2 0.1% 0 0 60 b 78 b 100
CaCl2 0.5% 0 0 82 a 94 a 100

zIdentical letters in each column represent mean values that do not differ significantly at p < 0.05 according to Duncan's test, as analyzed by statistical software (SAS).

수확 전 염화칼슘 및 키토산 처리에 따른 과피 특성 변화

처리별 수확한 체리의 과피를 전자현미경으로 관찰하였다. 무처리의 과피 표면이 울퉁불퉁하게 보였고(Fig. 3A), 키토산 100mg·L-1처리와, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 혼용 처리의 과피 표면은 매끈하게 보였다(Fig. 3B and 3C). 무처리의 경우 열과 비율이 높고, 키토산 100mg·L-1처리와 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 혼용 처리에서 열과 비율이 낮은 결과(Table 4)를 고려하면 울퉁불퉁한 과피의 체리는 열과 비율이 높고, 매끈한 과피의 체리는 열과 비율이 낮은 것으로 이해되었다. 매끈한 과피는 키토산 처리에 의해 표면에 보호막이 형성된 것으로(Petriccione et al., 2015) 추측이 가능하였고, 울퉁불퉁한 과피는 표면이 코팅 되지 않아 수분 증발이 많아지면서 생기는 현상으로 판단되었다. 키토산 코팅은 과피에 반투과성 필름을 형성하여 호흡에 의한 가스 교환이나 수분 이동을 조절하는 것으로 알려져 있다(Bautista-Baños et al., 2006).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2020-038-01/N0130380103/images/HST_38_01_03_F3.jpg
Fig. 3.

Scanning electron microscopy images of ‘Benica’ cherry fruit skin observed at 800x magnification following pre-harvest treatments; (A) Control, (B) Chitosan 100 mg·L-1, (C) Chitosan 100 mg·L-1 + CaCl2 0.1%, and (D) CaCl2 0.5%.

자두 ‘추희(Akihime)’에서 일반적인 저온에 저장할 때 자두 표피의 수분증발에 의하여 과피에 주름이 발생하는 반면 3% O2+5% CO2 조건의 CA(Controlled Atmosphere)저장 시 과실 표피의 탄력이 유지되었고 과피의 주름이 심한 처리에서 낮은 경도를 보인 결과와 일치하였고(Lee et al., 2013), 체리‘0900지랏’ 수확 전 염화칼슘 0.5%를 엽면 살포하였을 때 무처리 보다 과피의 탄력이 12% 증가하는 연구(Erogul, 2014)와 유사하였다. 또한 무처리의 과피가 울퉁불퉁한 것은 과일 표면의 수축에 의한 것으로 낮은 과일 표면 온도(Measham et al., 2010)나 과일 주변의 온도가 급격히 낮아져 과피의 수축으로 열과가 생기는 메커니즘(Koumanov, 2015)과 유사하여 과피의 탄력성과 수축 유·무는 과일의 열과 발생에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

이상의 결과를 종합하면 1년차 처리시기에 따른 ‘베니카’ 체리의 과실 특성 시험에서는 만개 후 30일에 처리한 경우 과일의 경도와 과일 내 칼슘함량이 각 471.9g와 0.16%로 높은 경향이었다. 저장한 후 감모율을 조사하였을 때 만개 후 30일 처리가 12.2%로 무처리보다 낮은 경향이었다. 2년차 키토산과 염화칼슘의 처리 농도와 횟 수, 단용 또는 혼용 처리 시험에서 염화칼슘과 키토산 처리가 과중과 경도 증가 및 총 폴리페놀 함량, 총 안토시아닌 함량에 유의한 차이를 보이지 않았다. 열과 실험에서 키토산 100mg·L-1, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리에서 무처리보다 낮은 열과비율을 보였다. 처리별 수확 한 체리의 과피를 전자현미경으로 관찰하였을 때 열과 비율이 높은 무처리의 과피는 울퉁불퉁한 경향이었고, 열과 비율이 낮은 키토산 100mg·L-1, 키토산 100mg·L-1 + 염화칼슘 0.1% 처리구의 과피는 매끈하였다. 매끈한 과피는 키토산 처리에 의해 표면에 보호막이 형성된 것으로 판단이 되었고, 울퉁불퉁한 과피는 표면이 코팅이 되지 않아 수분 증발에 의한 현상으로 여겨졌다. 울퉁불퉁한 과피는 수축에 의한 것으로 과피의 수축 정도와 열과 발생의 유연관계를 밝히는 추가 연구가 필요하다.

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