피톤치드패드와 유황패드를 사용한 포도저장 시 품질특성 연구

본 실험에 사용한 국내산 캠벨포도는 주산지인 충청북도 영동에서 2018년 10월에 생산된 것으로 포도송이는 원추형으로 무게는 350 g 정도이며 포도알이 밀착되어 있는 단단한 제품을 선별하여 실험에 사용하였다. 잣나무 유래 피톤치드패드 1은 총 9 g 속에 일라이트 8.1 g에 잣나무추출물을 혼하하여 9 cm×8 cm 사이즈의 종이백(Phylus Corporation, Korea)에 밀봉처리하여 처리구로 사용하였고, 피톤치드패드 2는 부직포 23.5cm×15.6 cm 사이즈의 종이백 잣나무 추출물을 마이크로 캡슐화(잣나무 추출물을 탈아세틸화도 93.3%, 점도 9-10 cps, 60-80 mesh의 분말타입의 키토산(YB바이오)을 초산과 용해시켜 4%(w/w) 수용액으로 만든 후 균일분산을 위해 계면활성제인 tween 80과 캡슐의 안정성을 위해 계면활성제를 넣은 후 호모게나이져 7,000 rpm에서 혼합하여 제조)하여 2.8 g을 코팅하여 제조하였다. 또한 아황산패드 처리구는 국내에서 생산한 23.5 cm×15.6 cm 사이즈에 SO₂ 분말 2.8 g 함유한 패드를 사용하였으며, 대조구로는 신선 유지제부직포((주)대경테크코리아)를 23.5 cm×15.6 cm를 사용하였다. 또한 저장조건은 부직포(무처리구), 아황산패드, 피톤치드패드 1, 피톤치드패드 2를 포도 아래 깔고 포도는 각각 2 kg씩 담아 30 cm×20 cm×10 cm의 락앤락 밀폐용기에 담아서 20-25℃ 실온에서 12일동안 저장하면서 3일 간격으로 시료를 꺼내어 외관측정 및 품질평가를 실시하였다.

외관측정은 동일한 포장 단위의 포도를 3일 간격으로 촬영하였다. 중량감소율은 초기중량을 기준으로 동일한 포도의 중량을 측정하여 얻은 중량감소를 3일 측정하여 백분율(%)로 나타내었고, 탈립율은 동일한 포도를 샘플링하여 10초동안 흔든다음 탈립과의 무게를 측정하여 백분율(%)로 나타내었다.

pH는 포도를 blender(MR5550MCA, Braun Espanola S.A, Spain)를 이용하여 갈아준 뒤 pH meter(AB15 plus, Fischer scientific, Pittsburgh, Pennsylvania, USA)를 이용하여 측정하였다. 적정산도는 같은 방법으로 착즙한 시료 5 mL에 증류수 20 mL를 가한 후 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.2까지 적정하여 0.1 N NaOH 소비량을 tartaric acid로 환산하여 mL로 표시하였다. 당도는 blender(MR5550MCA, Braun Espanola S.A, Spain)로 갈아 얻은 착즙액을 디지털당도계(PR-201α, ATAGO, Tokyo, Japan)로 측정하였다.

포도 착즙액은 원형통(지름 3 cm, 높이 0.5 cm)에 넣고 색도계(Color meter CR-400, Minolta, Co, Tokyo, Japan)를 사용하여 L(lightness, 명도), a(redness, 적색도), b(yellowness, 황색도)를 3회 반복하여 측정한 후 평균값을 나타내었다. 이 때 사용된 표준백판은 L=96.35, a=0.17, b=1.79이었다.

유리당 함량은 포도 착즙액 10 g 에 증류수 90 mL을 넣어 homogenizer(Ultra-Turrax T25, IKA Laboretechnik Co., Staufen, Germany)로 30초간 균질화하고 원심분리(15,000 rpm, 15분)한 후 상등액을 여과하여 100 mL로 정용하였다. 시료 추출물은 0.2 μm membrane filter로 여과하여 HPLC (Dionex ultimate 3000, Thermo Dionex, Beverly, MA, USA) 로 분석하였다. Column은 Sugar-pak (Waters, 300×6.5mm, USA)를, detector는 Shodex RI-101(Shodex, japan)을 사용하였다. Oven 온도는 70℃이고 flow rate는 0.5 mL/min, injection volume은 10 μL였다. 분석용매는 acetonitrile (0.05% Trifluoroacetic acid):water(0.05% Trifluoroacetic acid)=70:30을 사용하였고, 유리당 분석에 사용한 표준품 glucose (Junsei chem 98%), galactose(Sigma 99%), arabinose (Aldrich 99%), xylose(Aldrich 99%), fructose(Sigma 99%), mannose (Sigma 99%), sucrose(Sigma 99.5%), maltose monohydrate (Junsei chem 99%), lactose monohydrate(Junsei chem 99%), raffinose(Sigma 99%), stachyose(Sigma 99%)를 표준품으로 사용하였다.

유기산 함량은 포도 착즙액 10 g 에 증류수 90 mL을 넣어 homogenizer(Ultra-Turrax T25, IKA Laboretechnik Co., Staufen, Germany)로 30초간 균질화하고 원심분리(15,000 rpm, 15분)한 후 상등액을 여과하여 100 mL로 정용하였다. 시료 추출물은 0.2 μm membrane filter로 여과하여 HPLC Ultimate 3,000(Thermo Dionex, Beverly, MA, USA)로 분석하였다. HPLC의 조건은 다음과 같이 column은 Aminex-87H column (300×10mm, Bio-Rad, Hercules, CA, USA)이었고, 이동상은 0.01 N H₂SO₄ / Fluka, Neu-Ulm, Germany)로 0.5 mL/min의 속도로 흘러 주었다. Detecter는 variable wavelength detecter이었고 검출 파장은 210 nm로 설정하였으며 injection volume은 10 μL이 었다. 유기산 분석을 위한 lactic acid sodium salt(Fluka 99%), citric acid(Showa chem 99.5%), malic acid(Kanto chem 99%), succinic acid(Aldrich 99%), oxalic acid(Showa chem 99.5%), fumaric acid(Showa chem 99%), VOAs mixture(AccuStandard FAMQ-004 10mM)을 사용하였다.

에탄올 함량 분석은 유기산 분석조건과 동일한 방법으로 ethanol 표준품을 사용하여 분석하였다. HPLC의 조건은 다음과 같이 column은 Aminex-87H column (300×10 mm, Bio-Rad)이었고, 이동상은 0.01 N H₂SO₄ / Fluka)로 0.5 mL/min의 속도로 흘러 주었다. Detecter는 variable wavelength detecter이었고 검출 파장은 210 nm로 설정하였으며 injection volume은 10 μL이었다.

본 실험에서 얻어진 결과는 SAS program(2002)을 이용하여 분산분석을 실시하였고 평균간 유의성 검정은 Duncan의 다중검정방법으로 5% 수준에서 유의성 검정을 실시하였다.

국내산포도를 12일동안 저장하면서 외관을 관찰한 결과 Fig.1과 같았다. 외관은 저장 3일부터 탈립과들이 나타나기 시작하였으나 외관상으로는 크게 차이를 나타내지는 않았다. 저장 6일 후에는 과육의 탈립이 많이 생겨나지 시작하였으며 대조구와 아황산패드에서 피톤치드처리구보다 외관상 많은 탈립과들을 보였고, 특히 아황산패드에서는 과육의 색깔도 적색으로 변하기 시작하였다. 저장 9일에는 과육의 ⅓ 이상이 탈립되었고 아황산패드는 저장 6일보다 적색이 더 많이 나타났다. 저장 12일에는 대부분의 과육이 탈립되었으며, 외관상 가장 탈립이 적게 나타난 것은 피톤치드패드 2에서, 가장 많은 탈립을 보인 것은 대조구였다. 외관을 측정한 결과 색깔과 가장 탈립과가 적게 나타난 실험구는 피톤치드패드 2로 나타났다. 포도 탈립의 원인은 곰팡이나 세균의 번식에 의해서 나타나며 Choi 등(14)은 유황패드와 MA 복합처리한 포도에서는 상온저장 3일까지는 곰팡이가 전혀 발생하지 않았으나 단독으로 처리한 처리구에서는 흰색 또는 회색 곰팡이가 관찰되었고 탈립과도 발생하였다.

Fig. 1. Changes in the appearance of grapes during the storage of phytoncide treatment derived from pine bark.

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국내산포도를 12일 동안 저장하면서 중량감소율을 측정한 결과는 Table 1과 같았다. 중량감소율은 12일 동안 락앤락 박스에서 저장하면서 포도에서 손실되는 수분증발량을 측정하고자 실시하였다. 저장 6일까지는 중량감소율이 크게 나타나지 않았으나, 저장 9일부터는 0.52-0.70%로 중량의 감소를 보였으며 처리구별로는 크게 차이가 나타나지 않았다. 그러나 저장 12일에는 모든 실험구에서 중량감소율이 크게 증가하여 0.87-1.15%의 중량감소율을 보였다. 가장 많은 중량감소율을 보인 실험구는 아황산패드 처리구였고, 피톤치드 2 처리구에서 가장 적은 중량감소율을 보였다. 중량감소율은 대부분 저장하는 동안 수분이 증발하면서 발생하는 과일의 변패현상 중의 하나이다. 대부분의 과일은 수분증발에 따라 선도가 달라지기 때문에 이를 방지하기위하여 필름으로 처리하거나 코팅을 하여 수분증발을 최소화시킨다. 따라서 Park과 Kim(26)은 Sheridan 포도에 대조구로 골판지를 사용하고 처리구로는 LDPE, polystyrene을 성형시킨 포장재에 10일간 저장하면서 중량변화를 관찰한 결과 40LDPE(Thickness 40 μm)에서는 0.8%의 중량손실이 나타났으나 대조구에서는 5.7%의 중량손실이 나타났다고 보고하였다. 따라서 본 실험결과에서도 중량변화는 밀폐된 환경에서 실험이 이루어졌기 때문에 크게 증가되지는 않았다.

국내산포도를 12일동안 저장하면서 탈립율을 측정한 결과는 Table 2와 같았다. 탈립율은 12일동안 밀폐된 환경에서 저장하면서 곰팡이나 세균에의해서 포도줄기에 과육이 떨어지는 것을 측정하고자 실시하였다. 탈립율은 저장 3일에는 1.41-4.77%로 가장 많은 탈립과를 보인 실험구는 대조구였으며, 저장 6일에는 13.65-19.92%로 가장 많은 탈립율을 보인 것은 대조구였고 처리구간에는 유의적인 차이를 보이지않았다. 저장 9일에는 탈립과가 크게 증가되어 25.0-37.08%로 대조구와 피톤치드패드 1 처리구에서 탈립율이 크게 증가하였다. 저장 12일에는 48.70-65.80으로 가장 탈립율이 크게 나타난 실험구는 대조구였으며, 이는 Fig. 1의 외관에서 보는 것과 같이 많은 탈립과들이 나타났다. 대조구 다음으로 탈립율이 크게 나타난 것이 피톤치드 1 처리구였으나 두 처리구간에는 유의적 차이를 보이지는 않았다. 따라서 외관, 중량감소율과 탈립율에서는 피톤치드패드2 처리구에서 실온에서 포도를 저장했을 때 가장 좋은 결과를 보였다.

국내산포도를 12일동안 저장하면서 pH를 측정한 결과는 Table 3과 같았다. pH는 저장 3일에 저장 0일보다 유의적으로 증가하기 시작하여 3.86-4.09로 나타났으며, 저장 6일에는 4.02-4.22로 3일째보다 많이 증가하였으며 처리구 중에서 가장 높은 처리구는 피톤치드패드 1이였다. 그러나 포도송이의 부위마다 과육의 숙성정도가 처리구별로 다르기 때문에 처리구간의 pH의 변화에 따른 유의성을 비교하는 것보다는 저장기간별로 pH변화를 보는것이 바람직하다고 생각된다. 따라서 저장 9일에는 4.08-4.30으로 초기의 pH보다 가장 많은 증가를 보인 처리구는 대조구와 피톤치드패드 처리구였다. 저장 12일에는 4.27-4.45의 pH 증가를 보였으며 가장 낮은 pH를 보인 처리구는 아황산패드였고 가장 높은 pH는 피톤치드패드 2 처리구였다. 저장기간에 따라서는 가장 낮은 pH 증가를 보인 처리구는 아황산패드 처리구였고 가장 높은 증가를 보인 것은 피톤치드패드 2였다. 일반적으로 과일의 숙성이 이루어지면서 저장기간에 따라 pH의 증가를 보이므로 본 실험에서도 저장 기간이 증가하면서 pH의 증가가 일어났다고 생각된다. Yun 등(27)은 캠벨포도에 1 kGy 방사선조사를 한 후 저장기간에 따라 pH를 측정한 결과 25℃에서 저장한 방사선조사 처리구에서 초기 3.6에서 저장 4주에 4.0의 증가를 보였다고 하였으며 방사선조사를 하지않은 대조구 3.9보다 높은 pH를 보였다고 하였다.

또한 국내산포도를 12일 동안 저장하면서 적정산도를 측정한 결과는 Table 4와 같았다. 적정산도는 저장 0일에는 0.31-0.33%로 처리구간에는 차이를 보이지 않았으며, 저장 3일에 0.35-0.48%로 모든 실험구에서 증가하기 시작하였고, 저장 6일에 0.47-0.75%로 실험구에서 적정산도가 크게 증가하였다. 가장 크게 증가된 실험구는 대조구 0.75%였고, 다음이 아황산패드 처리구 0.71%였다. 저장 9일부터는 실험구별로 차이를 보였으며 대조구와 아황산패드 처리구는 유의적으로 산도의 감소를 나타냈고 피톤치드패드 1과 피톤치드패드 2에서는 산도의 증가를 보였다. 저장 12일에는 모든 실험구에서 감소를 보여 0.34-0.54%로 나타났다. 적정산도의 증가는 고형분의 증가와 유기산이 당으로 변화하지 않고 있다는 실험결과로 당도의 감소가 천천히 일어나면서 과일의 호흡율이 급속히 일어나지 않는다고 할 수 있다. 따라서 피톤치드패드 1과 피톤치드패드 2에서는 적정산도의 증가가 저장 9일까지 진행되면서 포도의 호흡을 지연시킬 수 있다고 생각된다. Park 등(13)은 LDPE와 세라믹포장재의 종류별로 적정산도를 측정한 결과 LDPE포장재보다 세라믹포장재 0.04 mm 두께에서 가장 적정산도가 적게 감소되어 포장재의 두께에 따라 저장기간을 연장할 수 있다고 하였다.

국내산포도를 12일 동안 저장하면서 당도를 측정한 결과는 Table 5와 같았다. 저장 3일에는 14.00-14.85 °Brix으로 저장 0일째보다 모든 처리구에서 감소하였으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 저장 6일에는 13.33-14.50 °Brix으로 가장 많은 감소를 보인 것은 대조구였으며, 가장 적은 감소는 보인 것은 피톤치드패드 2였다. 저장 9일에는 13.25-14.20 °Brix, 저장 12일에는 13.13-13.50 °Brix을 나타냈다. 처리구별로는 가장 많은 당도의 차이를 보인 것은 대조구였고 다음이 아황산패드로 당도가 가장 많이 감소하였다.  따라서 아황산패드는 패드에 함유되어있는 아황산성분이 휘발되면서 당도와 산도에 영향을 미치고 있다고 생각된다. 당도는 과일의 호흡에 의한 유기산의 감소가 일어나면서 당의 증가로 인해 당도가 증가될 수도 있다. 또한 저장기간에 따라 당도의 감소는 유리당 효모에 의한 알코올 발효가 일어나기 때문에 당의 감소를 나타낼 수도 있다. 본 실험에서는 저장 12일동안 모든 처리구에서 계속적인 당의 감소를 나타내어 알코올 발효에 의한 당의 감소가 나타났다고 생각된다(Table 9). 결과적으로 당도가 가장 많은 감소를 보인 실험구는 대조구였으며 다음이 아황산패드 처리구였다. Kim과 Park은(28) 포도주를 제조하여 아황산과 내성효모에 의한 당도와 알코올함량과의 관계를 실험한 결과 발효기간에 따라 당함량은 감소하였고 알코올함량은 크게 증가하였다고 보고하였다.

국내산포도를 12일동안 저장하면서 색도를 측정한 결과 Table 6과 같았다. 명도값(L값)에서는 저장기간이 증가되면서 대조구 21.63-28.15, 아황산패드 24.30-31.67, 피톤치드패드 1 24.20-30.05, 피톤치드패드2 22.07-30.05로 모든 실험구에서 명도값의 증가를 보였으며 가장 크게 증가율을 보인 것은 아황산패드 처리구였다. 명도값이 다른 처리구보다 아황산패드에서 증가한 것은 포도에 있는 안토시아닌 색소가 아황산패드에서 휘발되는 아황산에 의하여 적색도 증가가 일어나면서 명도값이 증가되었다고 생각된다.

적색도(a값)를 저장 12일 동안 측정한 결과에서는 대조구에서는 저장 9일까지 크게 증가를 보이지 않다가 저장 12일에 적색도가 증가되었고, 아황산패드는 저장 3일 이후부터 크게 증가되어 0.45-8.82로 실험구 중에서 가장 크게 적색도가 증가되었다. 이는 안토시아닌 색소의 산성 조건에서 적색이 더 증가함을 나타내는 결과와 일치함을 보였다. 또한 피톤치드패드 1 처리구에서는 저장 3일 이후부터 적색도가 서서히 증가되었고, 피톤치드패드 2 처리구에서는 저장 12일에 적색도가 크게 증가하였다. 저장 12일 동안 가장 적색도가 증가가 적게 나타난 실험구는 피톤치드패드 2 처리구로 나타났다.

황색도는(b값) 저장 0일에는 -2.47--0.73로 녹색도(-b값)가 가장 많은 실험구는 아황산패드 처리구였고, 피톤치드패드 2 처리구에서 녹색도가 가장 적었다. 실험구 모두에서 12일 동안 저장하면서 실험구 모두에서 녹색도의 감소가 일어나면서 황색도가 증가되었으며, 저장 12일에는 황색도가 -1.42-1.18로 피톤치드패드 2 처리구에서는 녹색도를 보였고, 대조구와 나머지 처리구에서는 황색도가 증가하였다. 녹색도는 풋과일에서 클로로필색소가 많기 때문에 나타났다가 과일이 숙성되면서 감소됨을 알 수 있다. 따라서 황색도의 증가가 가장 큰 피톤치드패드 2 처리구에서 가장 숙성이 많이 진행됨을 확인할 수 있었다. Choi 등(14)은 캠벨포도에 유황패드와 MAP처리를 한 후 색도를 저장기간에 따라 측정한 결과 유황패드 단독처리구에서 명도값과 적색도가 가장 많이 증가하였다고 하여 본 실험과 일치한 결과를 보였다.

국내산포도를 12일동안 저장하면서 유리당을 측정한 결과 Table 7과 같았다. 포도에서 검출된 유리당은 포도당과 과당이었고 저장 12일 동안 서서히 감소를 나타냈다. 저장 3일에는 50,075.63-56,122.75 mg/L로 실험구별로 크게 차이가 없었으나, 저장 12일에는 39,301.59-49,413.54 mg/L로 포도당의 많은 감소를 보였다.

처리구별로 감소량은 유사하였다. 또한 포도에 가장 많이 함유된 과당을 측정한 결과, 저장 3일에는 73,789.58-81,815.79 mg/L로 피톤치드패드 2에서 가장 많은 감소를 보이다가, 저장 12일에는 56,805.88-67,157.12 mg/L로 나타났다. 과당에서는 실험구별로 가장 많은 감소를 보인 처리구는 아황산패드 처리구였고 가장 감소가 적게 나타난 실험구는 피톤치드패드 1 처리구였다. 본 실험에서는 초기의 유리당 농도가 처리구별로 다르게 나타나 저장기간 동안 처리구간의 유의성의 차이를 확인하는 것은 어렵기 때문에 각각의 처리구별로 저장기간중의 변화를 확인하고자 실험을 실시하였다.

국내산포도를 12일 동안 저장하면서 유기산을 측정한 결과 Table 8과 같았다. 구연산(citric acid), 주석산(tartaric acid), 안식향산(shikimic acid), 푸마르산(fumaric acid), 초산(acetic acid) 등이 검출되었다. 저장기간 동안 구연산 함량이 가장 많이 나타난 처리구는 59.42 mg/L로 피톤치드패드 1이었다. 주석산 함량은 포도에 주요 유기산으로 저장 기간이 증가하면서 모든 실험구에서 감소를 보였고, 대조구에서는 저장 6일 이후부터 감소하여 12일에는 3,160.70 mg/L였고, 아황산패드 처리구는 저장 3일 이후부터 조금씩 감소하면서 저장 12일에 3,222.07 mg/L, 피톤치드패드 1 처리구는 저장 12일에 3,593.35 mg/L, 피톤치드패드2 처리구는 저장 12일에 3,189.65로 감소하였다. 그러나 저장기간 동안 주석산의 감소율은 대조구를 제외하고는 크게 차이를 보이지 않았다. 안식향산과 푸마르산은 저장 12일동안 실험구별로 차이를 보였으며, 안식향산은 피톤치드패드 1 처리구가 가장 많았고, 푸마르산은 대조구에서 함량이 가장 많이 나타났다. 초산함량은 주석산함량 다음으로 가장 많이 증가되었으며 대조구에서 저장 6일에 초기농도 94.10 mg/L에서 2,457.12 mg/L로 크게 증가되었고, 피톤치드패드 1 처리구는 17.08 mg/L에서 1,006.81 mg/L로 증가하였다. 가장 많은 초산함량의 증가를 보인 보인 처리구는 피톤치드패드 1 처리구였다. 초산함량이 대조구에서 저장 6일에 크게 증가되었던 것은 초산함량과 주석산의 함량이 가장 많이 증가되었기 때문이라고 생각된다. 따라서 적정산도에서도 저장 6일에 가장 많은 증가를 보여 적정산도와 유기산의 증가가 일치함을 보였다. Lee 등(29)은 야생효모에 의한 캠벨얼리포도 와인의 제조 시 아황산 처리에 의한 효과를 연구한 결과 아황산처리구에서 주석산 함량은 1.14 mg/L, 무처리구에서는 1.09 mg/L로 아황산처리구에서 다소 높게 나타났다고 하였다. 본 실험에서도 아황산패드에서 주석산이 높게 나타났으나 다른 처리구와는 큰 차이를 보이지 않았다.

따라서 유기산의 함량변화는 초기의 유기산 함량이 다르므로 처리구간의 유의성 검증은 어렵기 때문에 처리구간의 저장기간에 따라 변화를 분석하였다.

국내산포도를 12일 동안 저장하면서 에탄올 함량을 측정한 결과 Table 9와 같았다. 에탄올 함량이 증가하는 것은 저장기간 동안 당과 고형분이 감소되면서 발효가 진행됐다는 결과를 나타낸다. 알코올 함량은 저장 3일 이후부터 계속 증가하였고, 대조구는 755.59-3,979.20 mg/L로 저장 9일까지는 크게 증가하였으나 저장 12일에는 약간의 감소를 보였다. 이는 대조구에서 저장 9일 이후부터는 알코올이 분해되기 시작하면서 초산발효가 일어나기 시작하였다고 생각된다. 아황산패드에서는 821.72-9,340.96 mg/L으로 저장 12일 동안 계속적으로 알코올이 생성이 증가되었고, 실험구중에서 알코올생성이 가장 많았다. 따라서 아황산패드는 알코올발효에 필요한 적당한 산과 당의 비율 때문에 알코올함량이 가장 많이 생성되었다고 생각된다. 또한 피톤치드패드 1에서는 알코올함량이 823.56-4,807.01 mg/L로 저장 12일 동안 계속 증가하였으나 알코올 생성은 크게 증가하지 않았고, 피톤치드패드 2 처리구에서도 알코올함량이 756.99-3,566.87 mg/L로 저장기간에 따라 가장 에탄올 함량의 증가가 적게 나타났다. 따라서 포도를 12일 동안 실온에서 저장하면서 포도의 저장기간을 연장하는데 효과적인 패드는 피톤치드패드 2 처리구라고 생각된다.