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1. 연구배경 및 목적
신선편이(fresh-cut) 채소는 소비자가 편리하게 이용할 수 있도록 제공되기 때문에 미국과 유럽을 중심으로 신선농산물의 한 형태로서 급격히 발전하여 왔다. 최근 국내에서도 well-being에 대한 인식이 확산되면서, 다양한 신선편이 채소류가 생산되고, 소비가 빠르게 증가하고 있다. 그러나 신선편이 채소는 박피와 절단 등의 가공과정을 거치면서 호흡과 같은 생리대사 활성이 높아질 뿐만 아니라, 에틸렌이나 2차 대사산물이 생성되면서 신선채소에 비하여 갈변과 품질변화가 빠르고, 미생물 증식으로 인하여 유통기간이 짧은 단점이 있다.
절단된 표피조직의 갈변은 신선편이 채소의 품질을 저하시키는 가장 큰 요인중의 하나로서 결구상추의 품질유지기간(shelf-life)을 결정하는 지표 요인이 된다. 갈변은 식물조직이 스트레스 상황에 놓였을 때 방어기작으로써 생성하는 2차 대사산물중의 하나인 페놀물질에 의한 것으로서, 암모니아분자가 분리되면서 cinnamic acid 형태로 되는 phenylalanine이 가장 많이 발생하고, 이 반응은 PAL (phenylalanine ammonia lyase)에 의해서 촉매 된다. 따라서 상처로 인한 신호전달을 막거나, 호흡을 감소시킴으로써 신선편이 결구상추의 갈변을 억제하기 위한 많은 연구(열충격, 화학물질 처리, 포장방법 등)가 수행되어 왔다. 그러나 신선편이 가공단계에서의 처리방법들은 그 효과가 크지 못하거나 실제 적용에 시간 및 경제적인 제약이 있기 때문에 가공 전 시료단계에서 간편하게 적용할 수 있는 실용적 기술이 필요하다.
수확후의 높은 온도는 원예작물의 호흡과 같은 물질대사율을 증가시키고 호흡열을 발생시켜 많은 에너지가 소모된다. 따라서 수확후 효소활성을 감소시키고 노화를 지연시키기 위해서는 온도가 낮을 때에 수확하거나, 수확후 즉시 예냉처리로 호흡열의 제거가 필요하다. 진공예냉은 결구상추에 대해서 일반적으로 많이 쓰이는 예냉 방법 중 하나로서, 30분 이내의 짧은 시간에 식물의 품온을 4℃ 이내로 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라 진공예냉을 통해 표층부위의 수분이 증발되면서 조직이 단단해지는 부수적인 효과도 얻을 수 있기 때문에 신선 엽채류의 품질유지에 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나, 결구상추 시료에 대한 진공예냉처리가 신선편이로 가공된 후의 품질특성에도 영향을 미치는가에 대해서는 현재까지 보고된 바가 없다.
본 연구는 신선편이 가공용 결구상추의 시료 수확직후 진공예냉처리가 가공후의 호흡율, 갈변, 그리고 미생물증식에 미치는 효과를 조사하였다. 또한 일중 기온이 낮은 새벽과 기온이 높은 정오에 결구상추를 각각 수확하여 수확 시 시료의 품온에 따른 예냉효과를 구명하고자 수행하였다.
2. 재료 및 방법
감귤류의 껍질을 살펴보면 두 부분으로 나뉘는데, 바깥의 황색부분을 플라베도(Flavedo)라고 한다. 플라베도에는 정유를 함유하고 있는 공모양의 방(유실)을 볼 수 있는데 레몬유와 오렌지유 등은 과실의 껍질을 짜서 유실로부터 정유를 뽑아낸 것이다. 정유성분은 항균활성이 뛰어난데 특히 여드름균, 무좀균 등의 피부상재균과 곰팡이에 대한 성장억제 및 사멸에 효과가 있었다는 연구보고가 있다. 방향성 정유의 주성분은 리모넨(Limonene)으로 약 70~80%를 차지하고 그 외에 테르피넨(Terpinene) 등을 함유하고 있다. 리모넨은 중추신경의 흥분을 진정시키는 작용이 있는 것으로 알려져 아로마테라피로서의 가능성도 있다.
실험재료 및 예냉처리 : 강원도 평창에서 재배된 결구상추(Lactuca sativa L. cv. U-lake)를 2007년 8월 30일에 수확하여 실험에 사용하였다. 수확은 오전 6시와 오후 12시에 각각 행하였고, 수확과 동시에 시료의 최외엽을 2-3매 제거한 후 골판지 상자(55cm×31cm×30cm)에 2단으로 12포기씩 적재하였다. 오전 6시에 수확한 즉시 결구상추는 10℃ 저온에 저장하여 오후 12시에 수확한 결구상추와 함께 냉장차량(5℃)으로 약 20분 거리의 진공예냉시설(대관령원예농협)로 운반하였다. 결구상추는 골판지 상자에 포장된 상태로 5m×8m×4m(가로×세로×높이)의 진공예냉장치(VCII-4P-O7W, Kanaden, Japan)에 2단으로 적재되었다. 결구상추는 중심부의 품온이 4℃ 이하로 낮아질 때까지 약 20분간 진공예냉 처리되었고, 무처리구는 상온(20℃)에서 동일한 시간 동안 유지되었다. 수확직후 및 예냉직후 결구상추의 품온은 탐침 온도계(T220, UEI, USA)로 측정하였다. 실험처리는 6시 수확 무처리구(Control-6AM) 및 예냉처리구(VPC-6AM)와 12시 수확 무처리구(Control-12PM) 및 예냉처리구(VPC-12PM)로 하였으며 모든 처리는 3반복으로 조사하였다. 예냉처리 후의 결구상추는 냉장차에 의해 약 2시간 30분 거리의 수원 원예연구소로 운반된 후 5℃의 저온저장고에서 보관되었고, 다음날 신선편이 가공에 사용되었다.
신선편이 가공: 결구상추의 신선편이 가공은 관행적인 방법[절단-1차, 2차, 3차 세척-탈수-포장]에 준하여 행하였다. 먼저, 결구상추의 외부 잎과 심을 제거한 후 스테인리스 칼을 이용하여 3cm×3cm의 크기로 절단하였다. 절단 후 결구상추는 1차-수도물, 2차-염소수 100ppm(pH 6.5), 3차-수도물에 의해 총 3회, 각 90초씩 세척되었다. 다음으로 원심분리형 탈수기(SW-6501T, Hanil, Korea)로 결구상추를 2분간 탈수한 후, 비닐접착기(AZS450-10, Intrise, Korea)로 0.8mm Ny/PE 필름(18×20)에 150g씩 포장하여 저온저장(5℃) 하였다.
호흡량 측정: 결구상추의 절단 전?후 호흡량을 측정하기 위하여 시료 1개씩을 10L 플라스틱 용기에 넣고 밀폐하여 5℃에 두었다. 2시간 경과 후 용기의 상부로부터 1mL의 기체를 뽑아서 GC(HP 6890, Hewlett Packard, USA)로 CO2를 측정하였다. 측정이 끝난 결구상추는 이어서 3×3의 크기로 가공시와 동일하게 절단하여 위와 동일한 방법으로 CO2를 측정하였다
저장기간중의 기체조성 및 색도 측정: 저장중 포장 내부의 O2 및 CO2는 필름표면에 부착한 septum을 통해 가스분석기(Checkmate 9900, PBI Dansensor Co., Denmark)에 연결된 실린지를 삽입하여 측정하였다. 색도의 변화는 각 포장백의 양쪽 면을 통하여 결구상추의 중륵(midrib)을 색차계(CR-300, Minolta Corp., Japan)로 측정한 L*과 a* 값을 사용하였다. 저장중의 기체조성 및 색도 측정은 신선편이 가공 후 4, 8, 10, 그리고 12일째에 행하여졌다.
관능적 평가: 신선편이 결구상추의 변색에 대한 관능평가는 저장 10일 및 12일에 실시하였다. 각각의 결구상추 조각에 대하여 5점의 채점체계(0=없음; 1=조각의 절단면에 발생; 2=중륵 양면에 25%미만 발생; 3=중륵 양면에 25%~50% 발생; 4=중륵 양면에 50% 이상 발생)에 따라 점수를 주었고, 여기서 얻은 점수를 샘플의 전체조각수로 나누어서 계산하였다. 여기서는 평가된 샘플의 갈변지수가 0.10을 넘는 경우, 상품가치를 잃는 시점으로 판단하였다.
페놀 함량 및 PAL활성 측정: 총 페놀 함량은 다음의 방법에 따라서 측정하였다. 결구상추 5g을 80% 에탄올 20mL에 넣고 균질기(T25B, Ika Works, Japan)로 1분 동안 균질화하여 2겹의 거즈로 여과한 다음 4℃에서 10,000g로 15분간 원심분리하였다. 상등액 1mL을 Folin-Ciocalteu reagent 1mL와 7% sodium carbonate 10 mL에 첨가하고 증류수로 용액을 25mL에 맞추고 1시간 동안 안정시켰다. 이 반응액을 취하여 분광분석기(UV-2501PC, Shimadzu, Japan)로 750nm에서 흡광도를 측정하였고, gallic acid로 검량선을 작성하여 정량하였다. PAL 활성은 5mM 2-mercaptoethanol과 0.4g polyvinylpolypyrrolidone이 포함된 50mM borate buffer(pH 8.5) 16 mL에 조직 4g을 넣고 균질화하여 4겹의 거즈로 여과한 다음 4℃ 조건에서 15,000g로 20분간 원심분리하였다. 반응액에 50mM L-phenylalanine 0.55 mL을 첨가하여 40℃에서 30분간 배양하였다. 이 반응액을 취하여 분광분석기로 290nm에서 흡광도를 측정하였고, cinnamic acid로 검량선을 작성하여 정량하였다.
미생물 분석: 총균수 분석을 위한 결구상추 시료는 가공전의 경우 시료의 외엽을 3매 정도 제거한 후 첫번째 잎에서, 가공후는 탈수가 끝난 조각들에서 무작위로 취하였다. 각 20g의 시료에 0.1% 멸균 펩톤수(pH 7.4) 180mL를 가하여 균질기(Lab Stomacher 400, Seward Medical, UK)로 균질화(260rpm/2분)한 다음 여과하여 멸균 펩톤수로 희석액을 준비하였다. 미생물수는 희석액을 건조필름배지(Aerobic Count Plates, 3M, USA)에 접종하여 35℃에서 48시간 배양한 후 건조필름 배지용 자동균수 측정기(Petrifilm Plate Reader, 3M, USA)로 조사하였다.
3. 결과 및 고찰
수확직후의 결구상추 품온은 오전 6시에 17.5℃ 그리고 오후 12시에 19℃로 수확시각에 따라 1.5℃의 품온차이가 있었다(표 1). 예냉처리후의 품온은 양쪽 모두 4℃까지 감소되었으나, 예냉처리 없이 상온에서 유지된 무처리구의 결구상추는 모두 19.5℃ 정도로서 수확시간별 품온차이는 크지 않은 것으로 나타났다.
표 1. 결구상추의 수확시간과 수확시 및 진공예냉 처리후의 온도
Harvest time | Vacuum precooling | Temperature at harvest | Temperature after vacuum precooling |
---|---|---|---|
06:00 a.m. | Yes | 17.5℃ | 4.0℃ |
06:00 a.m. | No | 17.5℃ | 19.5℃ |
12:00 p.m. | Yes | 19.0℃ | 4.0℃ |
12:00 p.m. | No | 19.0℃ | 19.5℃ |
결구상추의 수확시간 및 예냉의 유무에 따른 절단전?후의 CO2 생성량은 모든 처리구에서 절단후에 약간 증가하는 경향을 보였다(그림. 1). 수확시간 별로 보면 무처리에서는 6시와 12시에 수확된 결구상추의 CO2 생성량은 차이가 없었다. 예냉처리구에서는 6시에 수확된 경우 무처리에 비하여 CO2 생성량의 변화가 없었으나, 12시에 수확된 경우 CO2 생성량이 감소하는 것으로 나타났다. 특히 VPC-12PM의 경우 처리구중 가장 낮은 CO2 생성량을 나타냈다. 포장백 내부의 가스조성 조사에서 저장기간이 경과하면서 O2는 감소하고, CO2는 증가하였다(그림. 2). 그러나, 처리간의 뚜렷한 차이는 없었고, 단지 예냉처리구에서 저장 후반기에 CO2의 증가량이 다소 낮은 경향을 나타냈다. 절단된 식물조직은 물리적 상처에 대하여 몇 가지 생리반응을 나타내는데 그 중에서도 호흡의 증가는 에틸렌 생성과 함께 가장 일반적인 현상으로 알려져 있다. 본 연구결과에서 수확시각에 따른 호흡량은 12시에 수확한 결구상추에서 예냉처리구가 무처리구에 비하여 호흡량이 적었으나, 6시에 수확하여 보관된 결구상추에서는 예냉효과가 나타나지 않았다. 모든 처리구에서 절단후의 호흡량은 절단전의 호흡량에 비례하여 증가하는 경향을 보였으나, 가공후에는 예냉처리에 의한 추가적인 호흡량 감소효과는 없었다. 즉, 예냉처리는 결구상추의 초기의 호흡열을 제거함으로써 가공 전까지의 물질대사속도를 지연시켰지만, 가공된 시점부터는 영향이 없거나, 미미한 효과만이 있는 것으로 생각된다. 수확시간에 따른 결구상추의 호흡량은 기온이 낮은 6시 수확이 기온이 높은 12시 수확보다 낮을 것으로 예상했으나, 다른 결과를 나타냈다. 이것은 수확시간에 따른 품온차이는 1.5℃로 크지 않았던 반면(표 1), 아침 수확은 정오에 비하여 잎 내부의 높은 수분함량에 따른 세포 팽압의 증가로 인해 수확 및 수송과정에서 조직의 물리적 손상이 컸을 것으로 생각되며, 이러한 추측은 다른 유사한 연구결과들에서도 보고되었다. 이러한 가능성을 확인하기 위해서는 수확시각에 따른 결구상추 내부의 수분포텐셜과 세포조직의 변화에 대한 면밀한 검토가 필요할 것으로 생각된다.
그림 1. 진공예냉과 수확시간이 결구상추의 절단 전?후의 호흡량에 미치는 영향.
그림 2. 진공예냉과 수확시간이 신선편이 결구상추 저장중의 O2 및 CO2 에 미치는 영향.
L* 및 a*값의 측정은 신선편이 결구상추의 변색을 수치화하는 가장 일반적인 방법으로서 각각 결구상추의 갈변 및 적변 발생의 척도로 사용된다. 저장중의 L*값은 시간의 경과와 함께 점차 감소되었고, 수확시각과 상관없이 무처리구에 비하여 예냉처리구에서 실험기간 동안 높게 유지되었다. a*값은 무처리구에 비하여 예냉처리구에서 약간 낮게 나타났다(그림. 3). 신선편이 결구상추의 갈변지수는 저장 10일에는 대부분 0.1정도를 나타냈으나, 12시 수확 예냉처리구는 0.7정도로 나타나 다른 처리구에 비하여 현저하게 낮았다. 저장후 12일의 갈변지수는 무처리구에서 모두 상품가치 허용기준인 0.1이상으로 나타났고, 그 중에서도 6시 수확이 0.18로 가장 높았다. 반면 예냉처리구의 갈변지수는 저장 후 10일과 비교하여 거의 차이가 없었으며, 특히 12시 수확은 여전히 가장 낮은 것으로 나타났다(그림. 4). 결구상추 조직의 갈변 가능성을 좀더 자세히 검토하기 위하여 저장 12일째의 페놀함량과 PAL활성을 조사하였다(그림. 5). 페놀함량은 예냉처리구에 비하여 무처리구에서 현저하게 높았고, 12시 수확의 경우 무처리구(0.55mmol?g-1?FW)가 예냉처리구(0.2mmol?g-1?FW)에 비하여 2배 이상 높은 것으로 나타났다(그림. 5). PAL활성은 6시 및 12시 수확 모두에서 무처리에 비하여 예냉처리구에서 오차범위 내이지만, 약간 감소되는 경향을 나타냈다.
그림 3. 진공예냉과 수확시간이 신선편이 결구상추 저장중의 L* 및 a* 값에 미치는 영향.
그림 4. 진공예냉과 수확시간이 신선편이 결구상추 저장후 10일 및 12일의 변색(관능평가)에 미치는 영향.
그림 5. 진공예냉과 수확시간이 신선편이 결구상추 저장후 12일째의 페놀함량 및 PAL활성에 미치는 영향.
결구상추는 에틸렌의 발생이나 물리적인 상처를 받았을 때, 페놀함량 및 PAL활성이 증가하고, 결국 polyphenol oxidase에 의하여 페놀물질이 갈변 물질로 산화되는 것으로 알려져 있다. 예냉처리구에서 페놀함량 및 PAL활성이 낮은 것은 예냉에 의하여 결구상추 조직이 가공후에도 갈변발생이 억제되는 것을 의미하며, 이러한 경향은 저장 12일째의 관능평가 결과와도 일치하였다(그림. 4). 그러나 저장중의 호흡속도에 있어서는 큰 차이가 없었던 결과(그림 2)로 볼 때, 결구상추에 대한 예냉처리는 가공 전까지의 급격한 대사속도를 억제함으로써 노화에 따른 에틸렌 발생을 감소시켜, 결과적으로 이와 관련된 페놀물질의 생성을 억제한 것으로 생각된다. 한편, 호기성균수는 가공전 무처리구에서는 6log였으나, 예냉처리구에서 5.6log(VPC-6AM), 5.3log(VPC-12PM)로서 비교적 낮은 미생물 함량을 나타냈다. 그러나, 가공후에는 가공전에 비하여 전체적으로 호기성균수가 4log미만으로 낮아졌을 뿐, 처리간의 큰 차이는 없었고, 단지 6시 수확(3.75log)에 비하여 12시 수확(3.9log)에서 약간 많았다(그림 6). 가공전에는 시료의 품온이 낮은 예냉처리구에서 미생물 증식도 약간 억제되었지만, 가공후에는 미생물수가 크게 감소되었기 때문에 처리간에 의미 있는 차이가 나타나지 않은 것으로 생각된다.
그림 6. 진공예냉과 수확시간이 결구상추의 가공전 및 가공후의 미생물수에 미치는 영향.
예냉처리된 결구상추 시료는 수송, 개별포장 및 유통된 후에 변색 정도가 비교적 적고, 품질이 좋은 것으로 알려져 있으나, 신선편이로 가공된 후에도 그러한 효과가 유지되는가에 대해서는 보고된 바가 없었다. 식물노화와 밀접하게 관련된 물질대사율은 온도의 증가에 따라서 지수적으로 증가하는데, Van’t Hoff의 법칙에 따르면 10℃ 증가할 때마다 식물체의 호흡속도는 2-3배 증가한다. 결구상추와 같이 호흡이 왕성한 채소는 수확직후 상온에 방치되면 호흡열의 증가와 함께 빠른 호흡기질의 감소로 인하여 세포팽압이 소실되고, 이러한 빠른 대사속도에 의해 가공 후 노화반응으로서 갈변이 촉진될 것이다. 반면, 예냉에 의한 수확직후 호흡열의 제거는 대사속도를 신속하게 감소시킴으로써 가공후의 노화 및 대사산물 발생에도 비례적인 지연효과를 가져오는 것으로 생각된다.
본 연구에서는 수확직후 결구상추 시료에 대한 예냉처리가 신선편이 가공 후 유통기간중의 갈변 발생을 억제하는 결과를 나타냈다. 예냉처리는 신선편이 결구상추의 품질유지를 위해 수송직전 단계에서 신속하고 쉽게 행할 수 있는 기술로서 가공단계에서 보존물질이나 포장법 등과 병행한다면 품질유지에 더욱 효과적일 것으로 생각된다.
4. 적요
본 실험은 수확시각 및 진공예냉처리가 신선편이 결구상추의 호흡, 갈변 및 미생물 증식 억제에 미치는 효과를 조사하기 위하여 수행하였다. 결구상추(Lactuca sativa L. cv. U-lake)를 이른 아침(6시)과 정오(12시)에 각각 수확하여 4℃가 되도록 예냉처리한 후 저온 수송하여 실험에 사용하였다. 결구상추는 동일한 가공방법으로 절단, 세척, 건조, 그리고 포장(80㎛ Ny/PE 필름)된 후 5℃에서 12일 동안 저장되었다. 결구상추의 CO2 발생량을 측정한 결과, 모든 처리구에서 절단 후에 호흡율이 증가하였고, 무처리구에 비하여 예냉처리구에서 호흡율이 적은 것으로 나타났다. 그러나 저장중에는 처리간에 큰 차이가 없었다. 결구상추 중륵에 대한 L*과 a* 값의 측정 결과, 수확시각에 의한 갈변발생에는 차이가 나타나지 않았으나, 예냉처리에 의해서는 갈변이 감소되었다. 페놀함량과 PAL 활성의 증가는 예냉처리에 의하여 억제되었고, 이러한 경향은 변색에 대한 관능평가에서도 유사하게 나타났다. 한편, 미생물수는 가공전에는 무처리(6log)에 비하여 예냉처리구(5.3log)에서 약간 낮았으나, 가공후에는 가공전에 비하여 처리구간의 차이는 없이 미생물수가 감소하였다.
출처:국립원예특작과학원
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