I.서 론
딸기는 주로 플라스틱하우스에서 9월 말부터 5월 말까지 재배되는 대표적인 겨울 및 봄철 과채류이며(Choi et al. 2013) 국내의 생산액이 2010년 1조 542 억원으로 전체 채소 생산액의 12.6%를 차지하는 중요한 작물이다. 2010년도 국 내의 딸기 재배면적은 7,049 ha, 생산량은 231,803톤으로 설 향 품종이 전체의 51.8%를 차지하고 있으며 그 외 매향, kihime, edpearl 등이 재배되고 있다(Nam et al. 2011). 딸기 와 같은 berry류는 phytochemical 물질을 함유하여 항산화 능, 항염증, 항균, 항암효과 등 다양한 생리활성(Zhang et al. 2010; Bobinaite et al. 2012)을 갖는 것으로 잘 알려져 있다. Berry류의 유용성분 중 특히 flavonoid, tannin, phenolic acid 등과 같은 페놀성 화합물은 높은 생리활성을 띄며 함유 량도 높다. 딸기는 그 종류에 따라 성분함량이 다르나 일반 적으로 유기산이 많아서 신맛이 많고 당분은 적으며 비타민 C와 quercertin, caffeic acid, ferulic acid 등과 flavonol류 등 다양한 항산화 물질이 함유되어있다(Park et al. 1993).
유기농산물은 2-3년 이상 유기합성 농약과 화학비료를 전 혀 사용하지 않고 재배한 작물로써, 친환경 농산물 중 가장 안전한 식품으로 알려져 있다(Choi et al. 2008). 소비자들은 유기재배 농작물이 환경 친화적인 농법을 이용하여 건전한 토양으로부터 영양분과 맛이 더 나은 농산물을 생산한다고 믿기 때문에 유기농 식품을 구입한다고 한다(Kim et al. 2013). 유기농산물의 경우 관행 재배에 비해 생산성 측면에 서 20% 정도 수량이 낮지만 영양학 측면에서는 건물중 이 나 Fe, Mg과 같은 미량원소, 비타민 C, B, 필수아미노산, 당 함량 등이 관행재배보다 높은 것으로 보고되었다(Choi et al. 2013). 또한 병해충 발생률이 증가하여 환경적 스트레스 에 많이 노출되어 우리 몸에 이로운 2차 대사산물(폴리페놀, 비타민 C등)이 형성될 수 있다(Treutter 2001). 이러한 유기 농산물은 최근 들어 웰빙의 부각과 함께 소비자들에게 건강 한 식품 등으로 좋은 인식을 주어 일반 과일에 비해 1.5-2배 비싼 가격에도 불구하고 그 생산량과 소비량이 늘고 있다 (Choi et al. 2008).
본 연구에서는 재배형태를 유기농 및 관행으로 나누어 비교 하여 높은 소비자의 인식을 대변할 과학적 근거자료를 마련하 고자 관행 및 유기농 딸기의 이화학적 품질특성을 조사하였다.
II.연구 내용 및 방법
1.실험재료
본 실험에서 사용된 유기농 재배 딸기는 경상남도 산천 지 역에서 2015년 3월에 수확된 ‘장희’ 딸기를 사용하였으며 관 행재배 딸기는 유기 및 관행재배에 따른 시료 간의 오차를 줄이고, 객관성을 확보하기 위하여 유기농 재배 농가의 인근 지역에서 재배된 동일 품종을 사용하였다. 2015년 4월 상순 에 수확한 후 곧 바로 실험실로 옮겨와 병에 감염되거나 상 처 난 과실 및 기형과를 선별 한 후 크기 및 숙도가 균일한 건전과만을 선별하여 사용하였다.
2.중량, 길이 및 지름
중량은 전자저울(CP3202S, Sartorius, Germany)을 이용하 여 딸기의 꼭지 부분을 제거하지 않고 측정하였다. 길이는 디지털 캘리퍼(NA500-300S, Blue bird China) 딸기 꼭지 부분부터 가장 긴 부분까지 측정하였으며 지름은 높이를 쟀 던 아래 부위로 부터 1.5 cm 윗부분을 측정하였다.
3.pH, 수분 및 가용성 고형물 함량
pH는 딸기 꼭지를 제거한 후 과실 부위를 분쇄기로 마쇄 하고, 거즈로 착즙한 후 그 여과액을 취하여 pH 측정기 (Titro Line Easy, Titro Line, Germany)로 측정하였다. 수분 측정은 수분 측정기(FD-720, KETT Electric Laboratory, Japan)를 이용하여 딸기 건조 중량이 항량이 될 때까지 건조 하여 측정하였다. 가용성 고형물 함량 측정은 pH 측정과 동 일한 전처리로 식품 당도계(HI96801, HANNA, Italy)를 이 용하여 측정하였다.
4.표면색도
표면색은 표준백판(L=53.99, a=6.48, b=8.53)으로 보정된 chromameter (CR-400, MINOLTA Co., Japan)를 사용하여 측정하였으며, 시료의 중심부위를 150 반복으로 Hunter 색 차계인 L, a 및 b 값을 측정하였다.
5.총 페놀 함량 측정
본문 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(Folin et al. 1912)에 따라 각 추출물을 50 μL에 folin reagent 300 μL을 가하고 혼합한 다음 실온에서 3분간 정치한 후 2% Na2CO3 150 μL 을 가하고 실온에서 2시간 동안 반응시킨 뒤 760 nm에서 흡 광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하여 시료와 동 일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로 총 페놀 함량을 산 출하였다. 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였다.
6.총 플라보노이드 함량 측정
총 플라보노이드 함량은 Davis 방법(Ko et al. 2008)을 이 용하여 측정하였고, 각각의 시료용액 0.1 mL에 Diethylene glycol 1 mL과 1 N NaOH 0.1 mL을 혼합한 뒤 30℃에서 60분간 유지시킨 다음 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표 준물질로 quercetin (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 사용하였으며, 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻 은 검량선 으로 부터 총 플라보노이드 함량을 산출하였다. 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였다.
7.DPPH 라디칼 소거능
각 추출물의 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디 칼 소거능은 Blois 등(Blois et al. 1958)의 방법을 약간 변 형하여 평가하였다. 농도별 시료에 0.2 mM DPPH (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 용액을 동일 비율로 가하여 잘 혼합하고, 암소에서 25분간 방치한 후 515 nm에 서 흡광도를 측정하였다. 결과 값은 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 라디칼의 제거활성으로 나타내었다. DPPH radical 소거활성 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였으며 계산식은 다음과 같다.
% DPPH=(A−B)/A×100
8.ABTS 양이온 소거능
ABTS 양이온(ABTS＋) 소거능 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline- 6-sulfonic acid) (ABTS)와 potassium persulfate을 혼 합하여 암소에 두면 ABTS 양이온이 생성되는데 추출물의 항산화 물질과 반응하여 양이온이 소거됨으로써 특유의 청 록색이 탈색되며 이의 흡광도를 측정하여 항산화 능력을 측 정할 수 있다. 7.4 mM ABTS 용액과 2.6 mM 과황산칼륨을 혼합하여 암소에서 약 24시간 반응시킨 후 732 nm에서 흡광 도가 0.7±0.03가 되도록 phosphate buffer saline (pH 7.4) 으로 희석하여 사용하였다. 희석한 용액 950 μL에 농도별로 조제한 시료 50 μL를 첨가하여 잘 혼합하고 실온에 10분간 방치한 다음 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결과 값은 시 료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 라디칼의 제거활성 으로 나타냈으며 양성대조군으로는 ascorbic acid를 사용하 였다.
9.통계처리
본 실험연구에서 얻어진 모든 측정치는 평균값과 표준편 차로 나타내었고, 각 평균치간 차이에 대한 유의성은 SPSS program (ver. 19.0, SPSS Inc., USA)을 이용하여 t-test를 실시하고 각 군의 평균 차이에 대한 사후 검정을 하였으며, 통계적 유의성을 분석하였다.
III.결과 및 고찰
1.중량, 길이 및 지름
유기농 및 관행재배 딸기의 중량, 길이 및 지름을 측정한 결과에 대한 구간별 분포도를 <Figure 1, 2 및 3>에 나타내 었다. 그 결과 관행재배 딸기의 중량 및 지름의 경우 유기농 재배 딸기보다 더 높은 수치의 분포도를 보였으며, 길이의 경우 관행재배 와 유기농 재배 딸기의 유사한 분포도를 보 였다. 유기농 및 관행재배 딸기의 각 품질 특성에 따른 평균 값은 <Table 1>에 나타내었다. 관행재배 딸기의 중량은 32.95±4.87 g, 유기농 재배의 경우 21.66±3.99 g으로 관행재 배 딸기의 중량이 더 무거웠으며 유의적 차이를 나타내었다 (p<0.001). 길이의 경우 관행재배 딸기의 길이는 평균 64.35± 4.30 mm, 유기농재배는 62.50±5.41 mm으로 관행재배 딸기 에서 조금 더 높은 경향을 보였으나 유의적 차이는 보이지 않았다. 관행재배 딸기의 지름은 30.08±2.57 mm, 유기농 재 배의 경우 23.38±3.28 mm으로 관행재배 딸기에서 더 두꺼 운 유의적 차이를 나타내었다(p<0.001). 일반적인 관행재배 농가는 과실비대 및 조기생산을 목적으로 gibberellin acid (과실 비대제)를 살포하는데(Choi et al. 2010), 유기 재배된 과실의 경우 gibberellin acid를 사용하지 않기 때문에 이러 한 외적 품질 차이가 나타나는 것으로 판단되었다. 종자발아 를 촉진하는 것으로 알려진 대표적인 식물호르몬 지베렐린 (gibberellin, GA)은 diterpenoid 화합물의 형태로 색소체 (proplastid)에서 geranylgeranyl diphosphate (GGDP)를 전 구체로 하여 소포체막(endoplasmic reticulum membrane)과 세포질(cytoplasm)에서 다양한 효소의 작용을 통해 생 합성 된다 (Olszewski et al. 2002). 이러한 과실 비대제를 과경에 도포하여 재배하는 것은 과실의 숙기를 촉진하는 재배방법 중 가장 많이 이용하는 것이다(Choi et al. 2009). 이러한 결 과를 통해 ‘장희’ 딸기의 경우 중량 및 지름에서 관행재배 딸 기가 더 무겁고 두꺼운 품질을 나타내는 것을 알 수 있었다.
2.pH, 수분 및 가용성 고형물 함량
딸기의 유기농 및 관행재배에 따른 pH, 수분 및 가용성 고 형물 함량 값은 <Table 2>에 나타내었다. pH의 경우 관행재 배 딸기에서 3.87±0.06, 유기농 재배 딸기에서 3.92±0.06을 나타내었고 수분함량의 경우 관행재배 딸기에서 85.26± 1.69%, 유기농 재배 딸기에서 87.19±1.38%를 나타내어 두 품 질모두 유기농 딸기에서 조금 더 높은 경향을 보였으나 유의 적 차이는 보이지 않았다. 가용성 고형물 함량의 경우 관행재 배 딸기에서 8.29±1.03°Brix, 유기농 재배 딸기에서 9.69± 1.01°Brix 으로 유기농 딸기가 유의적으로 더 높은 함량을 나 타내었다(p<0.001). 이러한 내적 품질 특성을 비교해 보았을 때 관행재배 딸기와 유기농 재배 딸기에서 수분 및 pH의 경 우 차이를 보이지 않았지만, 가용성 고형물 함량의 경우 유기 농 재배 시 적절한 비배관리를 통해 관행재배 딸기에 비하여 높은 가용성 고형물 함량을 나타낸 것으로 판단되었다.
3.표면색도
딸기의 재배 형태에 따른 과실의 표면색도는 <Table 3>에 나타내었다. 유기농 및 관행재배 딸기의 외적 품질차이를 알 아보기 위해 색차계를 이용하여 Hunter’s value 인 L (lightness), a (redness), b (yellowness) 값을 조사하였다. 관 행재배 딸기의 경우 L값은 29.88±2.43, a값은 34.31±2.69, b값은14.08±1.89로 나타났다. 유기농 재배 딸기의 경우 L값 은 28.42±2.16, a값은 35.15±5.68, b값은12.87±1.67로 L값 및 b값에서 관행재배 딸기가 다소 높은 유의적 차이를 나타 내었다(p<0.001).
4.총 페놀 및 플라보노이드 함량 측정
유기농 및 관행재배 딸기의 총 페놀 함량은 gallic acid equivalent (GAE)로 환산하여 <Figure 4>에 나타내었고 총 플라보노이드 함량은 quecertin equivalent (QE)로 환산하여 <Figure 5>에 나타내었다. 총 페놀 함량의 경우 관행재배 딸 기는 122.12±4.95 GAE mg/g, 유기농 재배 딸기는 131.82± 6.77 GAE mg/g을 나타내었다. 총 플라보노이드 함량의 경우 관행재배 딸기는 11.69±1.86 QE mg/g, 유기농 재배 딸기는 15.74±1.63 QE mg/g로 총 페놀 함량 및 플라보노이드 함량 모두 유기농 재배 딸기에서 유의적으로 높은 함량을 나타내 었다(p<0.001). 이는 유기농 과실의 경우 화학비료와 농약 살 포를 금지하고 천연자재에 의한 병해충방제 및 유기질 퇴비 에 의해 재배되기 때문에 유기농 과실의 경우 관행재배와 비 교하였을 때 병해충 발생률이 증가하게 되고 환경적 스트레 스에 많이 노출되어 이에 대응하는 대사산물인 폴리페놀 및 플라보노이드 등이 더 많이 형성된 것이라고 판단된다(Choi et al. 2010). 또한 유기농업으로 재배된 사과를 관행재배와 비 교한 연구에서 유기재배 된 사과의 항산화 물질은 관행재배 한 사과보다 10-15% 이상 함유하고 있었다고 보고하며(Peck et al. 2006) 본 연구결과와 유사한 경향을 나타내었다.
5.DPPH 라디칼 및 ABTS 양이온 소거능
딸기의 재배 형태에 따른 DPPH 라디칼 및 ABTS 양이온 소거능을 측정한 결과는 <Table 4>에 나타내었다. DPPH 라 디칼 소거능의 경우 관행재배는 63.31±1.30%, 유기농 재배 딸기는 64.33±2.17%의 소거활성을 나타내어 관행재배 딸기 에 비해 유기농 재배 딸기에서 다소 높은 소거능을 보였으 나 유의적 차이는 인정되지 않았다. ABTS 양이온 소거능의 경우 관행재배 딸기의 경우 93.83±0.09%의 활성을 나타내었 고, 유기농 재배의 경우 93.80±0.07%의 소거활성을 나타냈 으며 관행재배 딸기와 유기농 재배 딸기간의 유의적 차이는 나타나지 않았다. DPPH 라디칼 및 ABTS 양이온 소거능 모 두 유기농 및 관행재배 딸기에서 유의적 차이는 나타내지 않 았지만, 유기농 재배 딸기에 페놀류 및 플라보노이드 계통의 화합물을 다량 함유하고 있기 때문에 다소 높은 소거능을 보 인다고 판단된다. 또한 Choi et al.(2010)이 연구한 유기 및 관행 재배에 따른 배의 품질비교 결과에 따르면 유기재배 배 과실에서 과피, 과육, 과즙에서 페놀함량이 유의적으로 높았 으나 DPPH 라디칼 소거능은 처리 간에 유의적인 차이가 없 었다고 하여 본 결과와 유사한 경향을 나타내었다.
IV.요약 및 결론
본 연구는 관행 재배한 딸기와 유기농으로 재배한 딸기 간 의 이화학적 품질특성 차이를 알아보기 위해 수행되었다. 외 적품질평가요소로 중량, 길이 및 지름, 가용성 고형분 함량, pH, 수분함량 그리고 표면색도를 측정하였다. 그 결과 관행 재배 딸기가 외적품질 요소 중 중량 및 지름에서 더 높은 품 질 특성을 나타내었고, 유기농으로 생산된 딸기에서 가용성 고형물 함량, L 및 b값에서 유의적으로 더 높은 결과를 나타 내었다. 또한 딸기의 항산화능을 평가하기 위해 DPPH 라디 칼 및 ABTS 양이온 소거능, 총 플라보노이드 및 페놀 함량 을 측정하였다. DPPH 라디칼 및 ABTS 양이온 소거능의 경 우 유의적 차이가 나타나지 않았지만, 총 플라보노이드 및 페놀 함량을 측정한 결과 유기농 재배 딸기에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었다.
