시설재배 설향 딸기의 수확시기에 따른 품질 특성

실험에 사용된 ‘설향’ 품종의 딸기는 밀양 농가에서 구입하여 사용하였으며, 수확시기에 따라 1화방에서 5화방으로 명명하였다(Table 1, Fig. 1).

Fig. 1. Appearance of strawberry samples according to harvest time.

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딸기의 수분함량은 105℃ 상압가열건조법으로 측정하였으며, 색도는 색차계(CR-400, KONICA MINOLTA., Tokyo, Japan)를 사용하여 지름 8.5 cm, 높이 1.0 cm의 페트리디쉬에 담아 딸기 표면과 내부를 L(명도), a(적색도), b(황색도) 값으로 표현하였다. 이때 사용된 표준 백색판의 L값은 93.38, a값은 -0.60, b값은 2.69이었다.

딸기는 실온에서 착즙기(M100-SBFA05, HUROM., Seoul, Korea)로 착즙 후, 원심분리기(Supra R22, Hanil Scientific Inc., Gimpo, Korea)를 이용하여 8,000 rpm에서 30분 원심분리하였으며, 상등액만 취하여 품질 특성을 측정하였다. 딸기의 pH는 딸기 전처리 원액 100 mL를 pH meter(Orion STAR A211, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)로 측정하였다. 딸기의 당도는 딸기 전처리 원액을 당도계(WM-7, Atago Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 딸기의 적정산도는 딸기 전처리 원액 50 mL의 pH가 8.2가 될 때까지 소요된 NaOH량을 산출한 후 구연산으로 환산하여 표시하였다.

총 폴리페놀 함량은 Folins-Denis(Singleton & Rossi, 1965)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 시료 0.1 mL에 증류수 1 mL를 가한 후 1 N Folin-Ciocalteu reagent 0.05 mL를 첨가하였다. 5분간 반응시킨 다음 5% Na₂CO₃를 0.1 mL 첨가하여 혼합하였다. 1시간 암실에서 방치한 후 분광광도계(Optizen 2120 UV plus, Mecasys Co. Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였으며, Gallic acid를 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.

총 안토시아닌 함량(total anthocyanin content, TAC)은 Lee et al. (2005)의 방법을 이용하여 측정하였다. 시료 1 mL에 pH 1.0 potassium chloride buffer(0.025 M)와 pH 4.5 sodium acetate buffer(0.4 M)를 각각 1 mL씩을 첨가한 후 분광광도계(Optizen 2120 UV plus, Mecasys Co. Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하여 510 nm와 700 nm에서 흡광도를 측정하여 아래와 같이 cyanidin-3-glucoside를 기준으로 산출하였다.

A = (A520_nm–A700_nm)_pH1.0–(A520_nm–A700_nm)_pH4.5

MW = molecular weight of cyanidin-3-glucoside = 449.2 g/mol

DF = dilution factor

ε = 26,900 L/cm·mol

전자공여능(electron donating ability) 측정은 Blois & Marsden(1958)의 방법에 의한 DPPH 자유라디칼 소거법에 따라 측정하였다. 시료 100 μL에 0.4 mM DPPH 용액을 동량 첨가하여 암실에서 10분간 방치한 후 분광광도계(Optizen 2120 UV plus, Mecasys Co. Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 자유라디칼 소거 활성을 다음과 같은 식을 이용하여 산출하였으며, 표준물질로 ascorbic acid를 사용하여 작성한 검량선에 따라 계산한 후 ascorbic equivalent(ACE) mg/mL로 표기하였다.

ABTS 라디칼 소거 활성은 Jung et al. (2010)과 Park et al. (2012)의 방법에 따라 측정하였다. ABTS 라디칼을 14 mM ABTS와 4.9 mM Potassium persulfate(K₂S₂O₈)를 암소에서 12시간 반응시켜 발생시킨 후 에탄올로 734 nm에서 흡광도가 0.7이 되게 희석하였다. 희석된 ABTS 용액 3 mL에 시료 20 μL를 혼합한 다음, 실온 암실에서 5분간 반응 후 분광광도계(Optizen 2120 UV plus, Mecasys Co. Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같이 산출하였으며, 표준물질로 ascorbic acid를 사용하여 작성한 검량선에 따라 계산한 후 ascorbic equivalent (ACE) mg/mL로 표기하였다.

FRAP 방법은 Benzie & Strain(1996)의 방법을 변용하여 측정하였다. Sodium acetate와 acetic acid를 이용하여 acetic acid buffer(pH 3.6, 300 mM)를 만들었다. 그리고 40 mM HCl과 TPTZ(2,4,6-tripyridyl-s-triazine)를 이용하여 10 mM TPTZ solution을 만들었다. 실험을 위한 반응용액(cocktail solution)은 300 mM acetic acid buffer (pH 3.6), 10 mM TPTZ 및 20 mM FeCl₃·6H₂O를 10:1:1의 비율로 섞어 만든 후 실험 전까지 37℃를 유지하여 사용하였다. 시료 90 μL, 증류수 270 μL 및 FRAP 시약 2.7 mL를 혼합 후 실온 암실에서 10분간 반응시킨 다음 분광광도계(Optizen 2120 UV plus, Mecasys Co. Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. FRAP 환원력은 표준물질로 ascorbic acid를 사용하여 작성한 검량선에 따라 계산한 후 ascorbic equivalent (ACE) mg/mL로 표기하였다.

비타민 C 함량은 식품공전에 의한 방법으로 동결 건조된 시료 0.5 g에 5% metaphosphoric acid (HPO₃) 용액 50 mL를 가하고 균질화한 후, 원심분리기(D3024, DLAB Scientific Inc., Riverside, CA, USA)를 이용하여 8,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 얻은 상등액을 0.45 μm filter로 여과하여 HPLC(Ultimate 3000 HPLC, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)로 분석하였다. 표준물질은 L-ascorbic acid (Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO, USA)를 사용하였다. Column은 Eclipse Plus C18(5 μm, 4.6×250 mm, Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA., USA)을 사용하였고, solvent 조건은 water 1 L에 methanol, acetic acid 각각 10 mL를 첨가하였다. Flow rate은 1 mL/min였으며, 검출파장은 254 nm, injection volume은 10 μL였다.

관능특성은 한국식품연구원내 직원 패널 20명을 대상으로 실시하였다. 딸기는 원물 그대로 제공하였으며, 평가는 9점 척도법을 이용하였다. 강도 평가는 1점으로 갈수록 ‘매우 약하다’에서 9점에 가까울수록 ‘매우 강하다’, 기호도 평가는 1점으로 갈수록 ‘매우 싫다’에서 9점에 가까울수록 ‘매우 좋다’를 표시하도록 하였다. 평가항목은 단맛, 신맛, 향, 단단함의 강도와 외관 및 색, 향, 맛, 조직감, 전반적 기호도로 구성하였다.

얻어진 결과들은 SPSS 12.0 (Statistical package for Social, SPSS Inc., Chicago IL, USA) software를 이용하여 평균과 표준 편차를 구하였고, ANOVA와 Duncan's multiple range test (p<0.05)로 시료간의 유의적인 차이를 검증하였다.

수확시기에 따른 딸기의 수분함량 및 색도 측정 결과는 Table 2에 나타내었다. 모든 딸기의 수분함량은 89.60∼92.62%였으며, 수확시기에 따른 경향을 나타내지 않았다. 딸기 성숙 과정 중의 성분변화에 관한 연구(Lee et al., 2015)에서 딸기 완숙과의 수분함량은 90.41∼97.52%로 본 연구결과와 유사하였다. 수확시기에 따른 딸기의 색도는 Table 2에 나타내었다. 딸기 표면 색도에서 밝기를 나타내는 L값은 모든 딸기가 33.91∼36.41이었으며, 적색도를 나타내는 a값은 1화방 딸기가 17.95, 2화방 딸기가 19.81, 3화방 딸기가 25.04로 유의적으로 가장 높았으며, 4화방 딸기가 14.08로 유의적으로 가장 낮았다. 이는 딸기 성숙과정 중 a값이 점차 증가하여 최고점에 이르는 시기가 딸기의 고유 색상인 선홍색을 나타내며, 이후에는 안토시아닌의 변화와 함께 감소한다는 보고(Park et al., 1994)와 일치한 결과를 나타내었다. 이에 따라, 수확시기에 따라 딸기가 적숙되면서 a값이 증가하였다가 과숙되면서 감소하는 것으로 판단되었다. 황색도를 나타내는 b값은 6.46∼12.08로 수확시기에 따른 경향을 나타내지 않았으며, 개체 간 차이에 의한 것으로 사료되었다.

수확시기에 따른 딸기의 이화학적 특성은 Table 3에 나타내었다. pH 측정 결과, 1화방 3.53, 2화방 3.62, 3화방 3.71, 4화방 3.75, 5화방 딸기가 3.75로 4화방, 5화방 딸기의 pH가 유의적으로 가장 높게 나타났다. 수확시기에 따라 딸기의 pH가 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 이는 과실의 숙도가 증가하면 색소와 pH는 증가한다는 연구결과와 일치하였다(Thomas et al., 1987). 딸기의 당도 측정 결과, 1화방∼4화방 딸기의 당도는 10.40∼11.23 °Brix로 수확시기에 따른 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 5화방 딸기의 당도는 8.73 °Brix로 수확시기 중 유의적으로 가장 낮았다. 이는 3월 이전(–10.5∼13.6℃)에 재배된 딸기보다 4∼5월(10.0∼27.8℃) 재배 기간 동안 높은 온도가 딸기의 당도를 감소시키는 것으로 나타난 연구결과(Hong & Eum, 2020)와 유사하였다. 산도 측정 결과, 1화방 딸기가 0.81%로 가장 산도가 높았으며, 2화방 딸기가 0.77%, 4화방 0.73%, 5화방 0.70%, 3화방 딸기의 산도가 0.68%로 가장 낮았다. 이상의 결과에서, 1화방 딸기의 경우 당도, 산도가 모두 높고, 3화방 딸기는 당도 대비 산도는 낮았으며, 5화방 딸기는 당도와 산도가 모두 낮은 특성을 확인할 수 있었다.

과실에 함유되어 있는 페놀성 화합물은 과실의 색과 맛 등의 일반적인 품질과 항산화 등 건강기능성을 제공하고, 세균과 바이러스로부터 식물을 보호하고 저장기간을 연장시켜주는 역할을 하는 중요한 성분이다(Tosun et al., 2009). 수확시기에 따른 딸기의 총 페놀화합물 및 안토시아닌 함량 측정 결과(Table 4), 항산화 성분인 총 폴리페놀과 안토시아닌 함량은 화방이 높을수록 함량이 높은 경향을 나타내었으며, 유의적으로 가장 높게 나타난 5화방 딸기는 가장 낮은 함량을 나타낸 1화방에 비해 2배 이상으로 높은 결과를 보였다. 딸기에서 안토시아닌 함량은 성숙을 나타내는 지표로서, 딸기가 성숙되면서 안토시아닌 함량이 증가하는 것으로 보고되고 있다(Pedro et al., 1990; Park et al., 1994; Tosun et al., 2009). Wang & Zheng (2001)은 딸기 과실의 성숙기에 야간온도가 높으면 안토시아닌 함량이 증가한다고 하였는데, 본 연구결과에서 야온이 높은 4, 5월에 수확한 딸기의 안토시아닌 함량이 유의적으로 높은 것을 확인할 수 있었다.

수확시기에 따른 딸기의 항산화 특성은 Table 5에 나타내었다. 전자가 DPPH로부터 이탈하여 항산화 물질과 결합하는 원리를 이용하여 가상의 활성산소가 소거되었음을 나타내는 DPPH 라디칼 소거 활성은 생 과채류의 신선도를 나타내는 측도 중 하나로 이용되고 있다(Choi et al., 2013). 항산화 활성으로 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성 및 FRAP 분석을 수행한 결과, 5화방 딸기가 가장 높은 항산화 활성을 나타내었으며 총 폴리페놀과 안토시아닌 함량이 높을수록 항산화 활성이 높게 나타났다(p<0.05). 식물체의 총 폴리페놀 함량과 전자공여 작용 사이에는 밀접한 상관관계가 있다고 보고한 연구결과(Paolo et al., 1999)와 일치하는 경향을 나타내었다. 수확시기가 늦어짐에 따라 즉, 1화방에서 5화방으로 갈수록 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성이 유의적으로 높아지는 경향을 나타내었다. 따라서 딸기는 수확시기에 따라 항산화 성분의 함량 및 항산화 활성에 영향을 받는 것으로 판단된다.

수확시기에 따른 딸기의 비타민 C 함량은 Table 6에 나타내었다. 동결 건조된 딸기 시료의 비타민 C 함량은 1화방, 2화방, 3화방, 4화방, 5화방에 대해 각각 3.69±0.01 mg/g, 3.82±0.04 mg/g, 3.81±0.03 mg/g, 4.06±0.03 mg/g, 3.66±0.01 mg/g으로 나타났다. 비타민 C 함량은 화방이 높을수록 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으나, 5화방 딸기는 다시 감소하는 결과를 보였다 (p<0.05). 딸기 품종별 수확시기 및 성숙도에 따른 연구(Jeong, 2010)에서 비타민 C 함량은 75% 성숙기에 함량이 가장 높으며, 적숙기를 지나면서 다시 함량이 떨어진다고 보고하였다. 결과적으로 딸기의 비타민 C 함량은 수확시기에 따라 달라질 수 있음을 확인하였다.

수확시기에 따른 딸기의 관능 특성 결과는 Table 7과 같다. 강도에서 단맛은 2화방 딸기가 7.10으로 유의적으로 가장 높았으며, 5화방 딸기가 4.30으로 보통 이하로 평가되었다. 신맛의 강도는 2화방 딸기가 4.40으로 유의적으로 가장 낮았고, 나머지 딸기는 5점 이상으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 딸기향의 강도는 5화방 딸기가 수확시기별 딸기 중에서 유의적으로 가장 낮게 평가되었다. 단단함의 강도는 1화방 딸기가 6.10으로 가장 높았고, 나머지 딸기는 4.40∼5.30으로 수확시기에 따른 경향을 나타내지 않았다.

수확시기에 따른 딸기의 기호도 특성 결과, 외관 및 색의 기호도는 모든 딸기가 6.20∼8.10으로 5점(보통) 이상의 우수한 기호도로 평가되었다. 향의 기호도는 5화방 딸기가 5.10으로 유의적으로 가장 낮게 평가되었으며, 이는 강도 평가 결과, 5화방 딸기의 딸기향이 유의적으로 가장 낮게 평가된 결과와 일치하였다. 나머지 딸기의 향의 기호도는 7.00∼7.60으로 유의적인 차이가 없었다. 딸기의 맛을 좌우하는 것은 주로 당과 유기산의 함량, 그리고 당산비가 관계하는 것으로 알려져 있다(Kyuci et al., 1982). 맛의 기호도는 2화방 딸기가 7.60으로 유의적으로 가장 높게 평가되었으며, 5화방 딸기가 4.00으로 유의적으로 가장 낮았다. 수확시기에 따른 딸기의 이화학적 특성 결과, 2화방과 5화방 딸기의 당산비 차이는 크지 않지만, 당산비가 같더라도 그 구성 성분의 함량과 조성의 차이가 식미에 영향을 미칠 수 있다(Isao et al., 1998). 조직감의 기호도는 1화방 딸기가 7.10, 2화방 딸기가 6.80 순으로 높았으며, 5화방 딸기는 5.30으로 유의적으로 조직감의 기호도가 가장 낮았다. 전반적 기호도는 2화방 딸기가 7.70으로 가장 우수한 기호도로 평가되었으며, 1화방 6.70, 3화방 6.30, 4화방 5.90, 5화방 4.10 순으로 높았다. 2화방 딸기의 경우 단맛이 높고, 신맛이 적어 딸기의 관능적 품질이 우수한 것으로 사료되었으며, 5화방 딸기의 경우 단맛이 적고 신맛이 높아 관능적 품질에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.