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장미(Rosa hybrida)는 장미과에 속하며, 절화, 분화, 정원용 등 다양하게 이용된다. 그 중 절화장미는 국내 판매금액이 2023년 기준 전체 절화류의 33%이며, 재배 면적은 전체 절화류(1,208ha)의 19%(226ha)를 차지하여 국내 화훼 절화류 중 가장 높은 판매금액을 보인다(MAFRA 2024). 일반적으로 국내 소비자들은 절화수명이 길고, 신선하고, 품종 고유의 화색이 지속되는 절화를 선호한다(An et al. 2018), 그러나 절화 장미는 다른 품목에 비해 유통과정 중 물리적 및 환경적 요인에 의해 줄기의 수분 흡수가 원활하지 못하며, 이로 인해 꽃목굽음 현상이 나타나 관상 가치가 떨어지고, 상품성이 쉽게 저하된다(Son et al. 1995). 절화의 수분흡수는 Pseudomonas fluorescens, Aeromonas hydrophila 등과 같은 미생물이 줄기의 물관부 또는 보존용액 내 증식하여 줄기 도관 막힘이 일어나고, 줄기의 수분 흡수와 잎의 증산의 불균형이 발생하여 수분스트레스가 유도된다(Lim and Oh 2011). 이러한 미생물의 축적을 억제시키기 위하여 Sodium dichloroisocyanuric acid (DICA), Quinoline esters (8-hydroxyquinoline sulfate (HQS), Metal salts (aluminium sulfate), Quaternary ammonium salts (Physan 20TM)과 같은 살균제가 연구되었다(Macnish et al. 2008). 그러나 살균제의 처리 농도와 방법에 따라 식물에 독성으로 작용하거나 폐기과정에서 환경오염을 유발하는 등 현장 적용이 어려운 실정이다(Lee and Kim 2014).
한편, 강력한 산화제이자 살균제인 과산화초산(peracetic acid, PAA)은 초산과 과산화수소가 반응하여 생성된 물질로, 여러 분야에서 광범위한 항균 활성을 가지고 있다(Kitis 2004). 유기물의 살균과정에서 살균력이 급속히 떨어지는 염소계 살균제와 달리, PAA는 유기물, 온도 및 시간변화에 따른 영향을 받지 않고 강력한 살균력을 가지고 있다(Kim et al. 2010). 또한 사용 후 폐기과정에서 물, 산소, 초산 등으로 생분해되어 기존 살균제가 가지는 독성물질로 인한 환경 및 인체에 대한 우려가 없는 장점을 가지고 있다(Yang et al. 2022). PAA는 국내·외 안전성을 입증 받은 물질로, 채소, 과일류에서 식품 살균 목적으로 사용되고 있으며, 다양한 산업에서도 활용되고 있다(MFDS 2022).
특히 절화 리시안셔스(Eustoma grandiflorum)의 경우, PAA를 보존용액으로 처리한 결과, 염소계의 살균제인 sodium hypochlorite (NaOCl)과 유사한 절화수명 연장효과를 보였다 (De la Riva et al. 2009). 이는 절화류의 살균작용에 있어 PAA가 염소계 살균제의 효과적인 대체재임을 유추할 수 있으나, 절화장미의 보존용액에 사용될 살균제로써의 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 절화 장미의 보존용액 처리 시 과산화초산의 적정 처리 농도를 구명하고, 과산화초산 처리가 절화수명 및 품질에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다.
재료 및 방법
식물재료 및 과산화초산(PAA)처리
식물재료는 광주 광역시 소재 장미 생산 농가에서 상업적 수확단계에서 수확한 절화장미(Rosa hybrida L.) ‘All For Love’ 품종을 전남대학교 원예품질관리학 연구실로 30분이내 건식 운송하였다(Kim et al. 2023;Kumar et al. 2008). 운송된 절화는 사선으로 45cm 재절단하고, 용액에 담기는 잎을 제거하기 위해 절단 부위로부터 15cm까지 위의 잎을 모두 제거하고 그 위에 잎은 3-4매엽으로 유지하였다(Park and Lee 2021). 보존 용액처리는 ㈜오리온신물질에서 제조된 과산화초산(PAA) 용액을 이용하여, 50, 100, 200μL·L-1 농도로 처리하였고, 시중에 판매중인 절화보존제 FloraLife(Smithers-Oasis, USA) 1%처리와 비교하였다. 각 보존용액은 800mL씩 1L용기에 담고, 각 용기에 5송이씩 3반복 임의 배치하였다. 실험 환경조건은 기온 23±1°C, 상대습도 47±5%, 광도 10.9μmol·m-2·s-1(12시간 일장, 형광등)로 조절하였다.
절화수명 및 품질 분석
절화수명 종료시점은 꽃목이 굽거나(Bent neck), 꽃잎 또는 잎의 30% 이상 시들음 현상(Wilting), 꽃잎의 청변화(Blueing), 잿빛곰팡이병(Botrytis cinerea) 발병 증상 등 관상가치가 떨어지는 시점으로 정하였고, 절화수명 종료 증상을 처리별 전체 절화 수 / 대비 증상이 일어난 절화 수를 백분율로 나타냈다(akis et al. 2013; Kim et al. 2022).
수분흡수율과 상대생체중은 Chamani and Esmaeilpour (2007)의 식을 이용하여 계산하였고, 용액 흡수량과 증산량의 차이로 수분균형 값을 계산하였다(Sales et al. 2021). 화폭변화율은 Vernier Calipers (CD-15APX, Mitutoyo, Japan)로 화폭의 최대 길이와 이 길이의 90°가 되는 길이를 측정하여 산술 평균을 적용하여 계산하였다. 화색은 외화피를 고정으로 색채색차계(CR-20, MINOLTA, Japan)를 이용하여 L*, a*, b* 값을 측정하였다. 화색변화율은 Kim et al. (2022)의 식에 대입하여 산출한 값을 활용해 비교하였다. 잎의 엽록소함량은 엽록소함량 측정기(SPAD-502Plus, MINOLTA, Japan)를 이용하여 가장 아래 잎 5매엽을 고정으로 측정함으로써 잎의 품질 변화를 분석하였다. 화색과 잎의 엽록소함량은 처리 전 0일과 절화수명 종료 시점인 처리 후 5일차의 값의 차이로 나타냈다.
항균성 검정
각 처리에 따른 줄기 절단면과 보존용액 내 세균 수는 보존용액 처리 후 0, 3, 6일차에 검출하였다. 3M Pipette Swab(3M Company, USA)를 활용하여 줄기 절단면의 상부에서 하부까지 10회 scraping 한 뒤 동봉된 용액에 넣고 좌우로 30회 흔들어 접종액을 만들었고, 보존용액은 줄기가 담긴 보존용액을 채취하였다. 이후, 각 희석배수에 맞춰 희석한 보존용액(100~1010)과 줄기절단면으로부터 얻은 접종액(101~1010)을 건조필름배지(3M Petrifilm TM, 3M Company, USA)에 1mL씩 3반복 접종하였다(Park 2021). 이를 35℃에서 48시간 배양한 다음 형성된 colony를 계수하여 CFU·mL-1로 나타냈다.
통계분석
통계분석 프로그램인 SAS package (Statistical analysis system, version 9.4, SAS Institute Inc. USA)를 이용하여 ANOVA 분석(analysis of variance)과 DMRT (Duncan’s multiple range test)로 처리 간 유의성 분석을 하였으며, 모두 5% 수준으로 하였다.
결과 및 고찰
절화수명 및 절화 수명 종료 증상
절화 장미의 보존용액 처리 시 과산화초산의 적정 처리 농도를 구명하고자 수행한 결과, 절화수명은 대조구인 DW(5.27일)에 비해 PAA 50와 200μL·L-1은 각각 0.6일, 0.93일 절화수명 연장효과가 있었고, FloraLife는 0.6일 절화수명 연장효과가 있었다(Table 1). 절화 수명 종료 증상은 모든 처리구에서 각 처리별 꽃 수 대비 80% 이상의 꽃수에서 꽃목 굽음(Bent neck)과 20% 이상 꽃잎 청변화(Blueing) 현상이 동일하게 나타났다(Fig. 1). 또한 PAA 100μL·L-1, 200μL·L-1처리구에서는 줄기 갈변 현상이 발생하였는데, 절단면으로부터 각각 평균 3.02cm, 13.13cm로 갈변이 측정되었다. 살균제의 보존용액 처리는 보존용액 및 줄기 물관부 내 세균증식을 억제하고 수분흡수를 증가시켜 절화수명을 연장시키지만, 적정농도가 아닌 고농도로 처리할 경우 침지된 줄기에 독성으로 작용할 수 있다(Lee and Kim 2013;Xie et al. 2008). PAA 100μL·L-1 이상의 보존용액 처리에서는 장미의 줄기에 고농도 피해를 입힌 것을 알 수 있었다.
절화 품질
화색변화율과 잎의 엽록소 함량은 처리 0일과 수명 종료 시작 시점인 5일의 값을 비교 분석하였다. 화색 변화율은 PAA 200μL·L-1 처리구(10.13)에서 가장 컸고, FloraLife 처리구(7.41)에서 작았으나 통계적으로 대조구와 차이가 없었다. 잎의 엽록소 함량은 FloraLife 처리구에서 변화 값이 가장 컸고, PAA 200μL·L-1처리구에서 작았지만 처리간 차이가 없었다(Table 1). 절화 장미는 수확 후 개화율(화폭변화율)이 중요한 품질 요소 중 하나이다. 수확 후 수분흡수가 충분하게 이뤄지지 않으면, 완전히 개화하지 않고 위조가 일어나 절화수명이 종료된다(Kim et al. 2023). 화폭변화율은 DW, PAA 50μL·L-1과 100μL·L-1처리구는 4일, FloraLife와 PAA 200μL·L-1 처리구는 3일에 최대 화폭에 도달한 후 감소하는 경향이었고, 대조구 DW(135%)보다 PAA 50μL·L-1(155%), 100μL·L-1(154%), 200μL·L-1 (161%) 처리구에서 높은 개화율을 보였다(Fig. 2). 절화 장미는 재절단 이후 담긴 보존용액에서 식물체를 거쳐 대기로 이어지는 수분 기울기의 물리적 압력을 보정하기 위해 수분 흡수가 급격하게 이루어진다(In et al. 2007). 이로 인해 수분흡수율은 모든 처리구에서 보존용액 처리 후 2일차에 가장 높게 나타났다(Fig. 3B). 특히, DW와 PAA 50μL·L-1 처리구는 상대적으로 다른 처리구에 비해 초기 수분흡수율이 높았다.
상대생체중은 DW와 FloraLife 처리구에서는 2일, PAA 처리구에서는 3일까지 증가 후 감소하는 양상을 보였다(Fig. 3A). 수확 후 절화는 수분에 대한 흡수력과 전도율이 높아 용액 흡수가 증산에 의해 발생하는 수분 기울기를 보정해 주어 수분균형(Water balance, WB)값은 정(+)의 값을 가진다(In et al. 2007). WB가 부(-)의 값을 보이는 시점에서 0~2일 정도 이후에 절화수명 종료가 되는 Urban et al. (2002)의 실험 결과와 같이 WB는 절화수명 종료 시점의 객관적인 지표로 사용할 수 있다(Mayak et al. 1974). 본 실험에서 선형회귀분석을 이용하여 WB가 0이 되는 날을 측정했을 때, DW에서 가장 빨랐으며 절화수명 종료 시기와도 유사하였고, PAA 50μL·L-1 처리구에서 가장 길게 수분균형이 유지되었다(Fig. 4).
항균성 검정
장미는 수확 후 보존용액으로 수돗물 및 증류수에 꽂아 두면, 시간 경과에 따라 보존용액 내 세균이 증식한다(Lee and Kim 2014). 그 결과와 유사하게 DW에서는 시간이 지날수록 보존용액 내 세균이 증식하였고, PAA 처리구와 FloraLife 처리구에서는 보존용액과 줄기 절단면 모두 세균이 검출되지 않아 PAA의 항균성을 확인할 수 있었다(Table 2).
결론적으로 PAA의 처리는 DW에 비해 절화수명 연장 및 품질 유지에 효과를 보였으며, 시중에서 판매중인 절화보존제 FloraLife와 비교하였을 때, 살균력과 품질 영향에 큰 차이가 나타나지 않아, PAA의 절화 보존용액으로써 활용 가능성을 확인하였다. 특히 PAA 50μL·L-1 처리구는 상대생체중과 수분흡수율 모두 다른 처리에 비해 높은 값을 보였고, 수분 균형의 유지일도 가장 길었다. 또한, PAA 100μL·L-1와 200μL·L-1처리구에서 나타난 줄기 갈변 현상도 나타나지 않았다.
