비파괴적인 경도 측정을 통한 저온저장 토마토(티와이250)의 감모율 예측

아시아종 ‘티와이250’은 한 화방에 4-6과 정도 수확이 가능하며 생산성이 높다. 뿐만 아니라 과피색은 선명한 붉 은색이며 과육이 단단하고 상품성이 높다. 그리하여 실험 에 사용된 시료는 경기도 일대에서 재배한 아시아종 ‘티와 이250’품종을 2016년 10월에 생산된 토마토를 수확당일 구입하여, 결함 없는 200 g 내외의 중과를 선별한 후 포장하 여 저장 실험에 사용하였다.

토마토를 박스 포장에 넣고 온도가 10±1°C, 습도가 90±10%RH인 항온항습챔버(Temp. & Humid. Chamber, HB-301SO model, Hanbaek scientific Co., Korea)에 수확직 후부터 15일간 저장하였다. 수확당일 및 저장 3일, 6일, 9일, 12일과 15일 같은 시간 같은 실험 조건에서 동일한 토마 토 시료 30개에 대해 무게, 색상과 경도를 측정하고 기록 하였다.

저장 전 각각의 토마토 중량을 측정하고 저장기간 별 품질분석, 당일 각 시료의 중량을 측정하고 아래의 식에 따라 개별 시료의 감모율(WL)을 계산하였다.

W_before : 저장 전 중량

W_before : 저장 전 중량

토마토의 색도 변화는 색차계(CR-400, Minolta, Osaka, Japan)을 이용하여 표준 백색판(L=96.3, a=0.57, b=0.89)으 로 보정한 후 30개의 시료에 대하여 적도 부위의 3점에 대하여 각각 3회 이상 반복 측정한 수 평균값으로 나타내었 다. 색도는 명도(lightness)를 나타내는 L 값, 적색도(redness) 를 나타내는 a 값과 황색도(yellowness)를 나타내는 b 값을 측정하였다. 저장 전후의 색도 변화와 추세를 보여주기 위 하여 각 시료와 저장일의 명도, 적색도와 황색도의 변화량 을 분석하였다. 적색도와 황색도의 적 a/b를 계산하고 다음 의 식 (A), (B), (C)에 각 시료의 색차값(ΔE), 색의 채도 (chroma)와 색조 각(hue angle)을 구하였다.

L_before : 저장 전 명도

L_After : 저장 전 명도

a_before : 저장 전 적색도

a_after : 저장 전 적색도

b_before : 저장 전 황색도

b_after : 저장 전 황색도

무게 측정과 색상 측정이 끝난 30개의 토마토에 대하여 적도면 3곳에 대하여 비 파괴적 경도계로(HPE ll Fff digital model, Germany) 3반복 측정하였다. 본 실험에 사용된 경도 계는 측정범위가 0부터 12.5 N에 해당하고 정확도는 ±0.1유 닛(unit)이다. 측정부분은 단면적이 0.5 cm²인 원형 테스트 프로브이다. 측정한 결과는 12.5 N힘을 100등분한 스케일 값이고 측정단위는 유닛으로 나타내었다.

실험에 사용한 비파괴 경도계는 신뢰도 평가를 위하여 측정값과 파괴적 측정방법으로 결정한 경도를 비교하여 상관성을 분석하였다. 파괴적 방법으로 측정한 조직감은 토마토의 외피를 2 mm 두께로 제거하고 과일 경도계(fruit pressure tester, FT 327 model, Italy)의 직경 11.3 mm 반구형 밑면인 원통형 프로브(11)를 이용하여 토마토의 조직감을 측정하였다. 측정의 매개변수와 검정 기준을 Table 1과 같 았다.

토마토의 VC 함량은 파괴적 방법으로 경도 측정한 시료 를 착즙하여 측정하였다. VC 함량은 착즙시료 0.5 g에 metaphosphoric acid용액 50 mL를 가하고 homogenizer로 2분간 균질화 시킨 후 여과지로 여과하여 50 mL로 적용하 였다. 추출물은 0.20 μm nylon syringe filter(Whatman, Clifton, NJ, USA)로 여과하여 Agilent Technologies 1200 series HPLC system(Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다.

모든 분석 결과는 시료 당 3회 반복 실험과 30개 시료의 결과로부터 평균값과 표준편차로 나타내었으며 통계분석 은 IBM SPSS Statistics(20, IBM Corp., Armonk, NY, USA) 를 이용하여 ANOVA test와 Duncan’s multiple range test를 통해서 시료 저장 기간별 유의적 차이(p<0.001)를 검정하 였다.

비 파괴적으로 측정한 토마토 과실 개체의 경도 값과 감모율에 대한 상관성을 선형적으로 분석하였다. 선형회귀 분석을 통하여 독립변수가 토마토 표면의 경도, 종속변 수가 감모율인 선형 함수식을 도출하였다. 상관계수와 추 정치의 표준오차(standard error of estimate)를 통화여 수학 모형의 감모율 예측능력과 타당성을 검토하였다.

토마토 감모율은 일반 박스 포장임에도 불구하고 온도가 10°C, 상대습도가 90%의 저장조건이었던 관계로 저장기간 15일까지 1.1% 정도에 머물렀다. 저장기간에 따른 감모율 변화는 확연히 차이가 있었지만 토마토 과실의 경우 무게 감모율에 따른 상품성 유지 범위가 5-7%이므로 저장 15일 까지는 감모율에 따른 품질 저하는 미비하다고 판단된다 (12).

수확된 토마토의 저장기간에 따른 색 변화를 관찰하였 다. L 값의 경우 저장기간에 따라 감소하는 경향을 나타냈 으나 저장 3일까지의 변화량이 컸고 이후 변화량이 감소하 였다(Table 2). 저장기간 동안 a과 b값의 변화는 규칙적인 변화가 나타나지 않았다. 전반적으로 볼 때 수확당일 토마 토 색상 a값은 제일 낮고 b값은 제일 높으나 저장 3일 이후 a의 색상 변화는 불규칙적으로 커지다가 다시 작아지고 b는 a와 반대의 현상을 보여주었다. 토마토 숙성되는 과정 중 a/b 비례로 토마토의 성숙정도를 표시하는데 일반적으 로 1.3(성숙)부터 2.9(과숙)까지 발달되고 시장 판매는 0.8 이상이면 된다고 한다(13). 수확일 부터 저장 15일까지 a/b 범위를 볼 때 1.4부터 1.55범위에 있어 성숙과에 속하고 저장 3일 때 조금 상승세가 있지만 이후 유지가 잘되는 것을 볼 수 있다. 수확일로부터 저장기간 15일 때 색상차이 ΔE는 증가하는 추세를 보여주고 저장기간 15일 때 평균 2.70인 것을 확인할 수 있다. 채도는 저장기간에 따라 큰 변화를 나타내지 않았지만 색조 각은 작아지는 추세를 보여 주었다. 일원배치분산부석(One-way ANOVA) 결과를 볼 때 L, a/b, ΔE와 색조 각은 저장기간에 따른 유의(p<0.001)한 결과를 보여주었다.

경도는 토마토의 중요한 품질 인자이며 소비자의 구매여 부를 결정짓는 최종지표로 작용한다. 수확 후에 발생되는 연화는 주로 수분 손실과 pectinmethylesterase와 polygalacturonase등의 세포벽 분해효소 활성에 기인한다 (14). 이러한 효소 활성은 과실의 숙도 및 저장온도가 높을 수록 급격히 증가하므로 저온고습 유지가 더욱 중요하다 (15). 파괴적방법과 비 파괴적방법 측정결과를 정리하여 비교하면 다음과 같은 방정식으로 설명된다. (Fig. 1).

Fig. 1. Weight loss of tomatoes dur ing storage at 10°C, 90%RH. Data are mean±SD (n=30). within each column followed by the same letter are significantly different (*p<0.001).

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N=11.6×D+4.89

D : 파괴적방법 경도 측정결과(kg)

N : 비 파괴적방법 경도 측정결과(units)

4.89의 편차가 있지만 관계의 선형성으로 봤을 때 두 가지 방법으로 측정한 결과는 서로 높은 상관성(ρ=0.91)을 가지고 있어 비 파괴적 방법 경도계로 일정한 기간에 동일 한 토마토 시료에 대한 경도변화 추정이 가능하다. 비 파괴 적 방법으로 동일한 토마토에 대해 경도 측정한 결과 저장 기간이 길수록 연화정도가 심화되는 결과를 나타내었으나 경도의 감소가 일정하지 않았다(Fig. 2). 저장기간이 9일인 경우 경도 감소율이 저장기간이 6일 때와 거의 비슷하여 경도유지가 잘 되었다고 볼 수 있지만 저장기간 12일 15일 에는 또다시 경도 감소 추세를 보였다. 저장기간 15일 경우 경도 감소율이 40%이상인 것으로 보이는데 이는 토마토가 심하게 연화되는 것을 표시하고 대부분의 상품성 가치를 잃은 것을 나타낸다.

Fig. 2. Firmness reduction rate of tomatoes during storage at 10°C, 90%RH. Data are mean±SD (n=30).

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VC는 ascorbic acid라고도 불리며 신선한 과일과 야채에 많이 함유되고 있다. 식물조직에 있는 ascorbate oxidase는 VC 산화 촉매이므로 신선한 과일과 야채는 일정한 시간 저장 후에 VC 함량은 점차적으로 감소한다(Table 2). 저장 기간 15일인 토마토의 VC함량과 수확당일 토마토 VC함량 을 비교하면 45%이상 감소되었다.

Table 3은 내부품질인자 VC함량과 외부품질인자인 무게 감모율, 경도와 표면색상 사이의 상관관계를 보여준다. 경 도와 감모율의 상관관계가 제일 높고 그 다음으로는 VC함 량과 감모율 사이의 상관관계이다. 내부품질인자와 외부품 질인자 사이 낮은 상관관계를 볼 수 있다. 그리하여 상관관 계 결과가 제일 높은 경도와 감모율 사이의 관계의 수학적 모델을 도출하였다.

토마토의 경도와 감모율 사이의 상관관계를 분석하기 위해 Fig. 3과 같은 산점도를 표현하였다. 횡축은 독립변수 인 경도를 표시하고 종축은 종속변수인 감모 율을 표시한 다. 경도 수치가 클수록 감모율이 작고 경도 수치가 작을수 록 감모율이 큰 경향을 관찰할 수 있는데이는 음의 상관관 계가 있다고 판단되고 상관관계 크기는 ρ=-0.65이다. 선형 회귀분석 결과 경도와 감모율사이 선형회귀모형은 다음과 같다.

Fig. 3. Scatter plot of firmness and weight loss rate.

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WL=-0.0241×F+1.5213

WL : 무게감모율(%)

F : 경도 측정결과(units)

비파괴 방법으로 경도를 측정하여 선형모델 수식에 대입 하면 과실의 감모율을 추정할 수 있다. 선형회귀모델을 구 성한 이외의 토마토 시료의 경도와 감모율의 수치를 대입한 결과 회귀모델의 추정치 오차는 ±0.231이고 이는 비파괴 방법으로 측정한 경도로 과실 감모율의 예측능력을 보여 준다.