맥문동 뿌리줄기의 저장력 향상을 위한 기능성필름 활용

서 언

최근 우수농산물 관리제도 (GAP, good agricultural practices)의 도입으로 생산단계에서 판매단계까지의 농산물 이 용 식품에 대한 안전관리체계를 구축하여 안전한 농산물을 생 산·저장·공급하고자 하는 노력이 확산되고 있으며, 농산물의 안전성확보를 통해 국제 소비자 신뢰 제고 및 국제시장에서의 우리 농산물의 경쟁력을 높이고 있다. 특히, 고품질 약용식물 의 재배, 생산 및 저장이 대단위 재배단지에서 이루어지고, 생 산, 가공, 저장 및 유통의 과정에서 수확 후 관리 시스템이 도입되고 있다. 이러한 체계적인 우수농산물 관리제도가 활성 화되기 위해서는 농가에서 농산물 저장에 이용할 수 있는 기 술을 보급할 필요가 있다 (Kim et al., 2017).

맥문동 (Liriope platyphylla)은 백합목 (Liliales) 백합과 (Liliaceae) 맥문동속 (Liriope)에 속하는 다년생 초본 약용식물 로서 분포지역은 주로 한국, 일본, 중국으로 알려져 있다 (Song et al., 2011). 꽃은 5 - 6 월에 피며 꽃대는 30 - 50㎝ 이고, 백색의 굵은 뿌리가 길게 뻗고 잔뿌리가 내리며 뿌리 끝에는 백색의 덩이뿌리가 달린다. 맥문동은 뿌리 줄기를 약 용으로 사용하여 기침, 가래 등의 치료제로 사용되어져 왔으 며, 최근에는 당뇨 치료, 염증 억제, 미생물 억제 등의 기능으 로 많은 연구가 진행되고 있다 (Kim et al., 2010).

주요성분으로는 스테로이드계 사포닌인 ophiopoginin과 β- sitosterol, β-sitosterol glucoside 등의 polysaccharides가 함유되어 있으며, 맥문동의 종실에는 안토시아닌인 petunidin-3-O-rutinoside 와 malvidin-3-O-rutinoside가 함유되어 있고, delphinidin-3-Orutinoside, cyanidin-3-O-glucoside 등이 있으며 높은 항산화 활성과 tyrosinase 효소 활성을 위한 glycosylation을 억제 활 성, melanogenesis를 방지하는 연구 결과가 보고되었다 (Lee et al., 2011, Choung et al., 2013).

식물체 저장 방법으로는 CA (controlled atmosphere) 저장, 저온저장, 감압저장, MA (modified atmosphere) 저장 등 여 러 가지 방법이 이용되고 있으며, 이 중 MA 저장은 film을 이용하여 포장재 내부의 가스조절을 통한 저장 방법이다 (Kim et al., 2013). 식물체 저장 시 발생할 수 있는 부패, 곰팡이 발생 등을 방지하기 위해 포장재 내에 습기가 생기지 않는 기 능성 필름 연구가 활발히 진행되고 있다 (Rizzo and Muratore, 2009).

최근 생리가스 흡착 및 배출 기능성 필름이 개발되었으며, 장기 저장 시 2 - 3 배의 부패 억제 효과가 있는 것으로 나타 났다. 선진국에서는 식물체의 호흡, 습기, 부패를 방지하여 신 선도를 유지하고, 저장기간을 연장시키기 위하여 기능성 필름 을 이용한 포장재의 연구 및 처리기술을 상용화하고 있으며, 국내에서도 과채류 및 약용작물의 신선도 유지 및 저장에 이 용하고 있다 (Kwon et al., 2010).

맥문동은 2016년 기준 76 ha의 면적에서 260 ton을 생산 하고 있으며, 농가에서는 맥문동을 수확하여 건조시킨 후 마 대에 넣어 바람이 잘 통하는 곳에 보관하거나 냉장 보관하는 등의 방법으로 수확 후 관리가 이루어지고 있다. 현재 맥문동 종근 저장 시 곰팡이가 생기거나 부패되어 종근 감모율이 높 고 변색하여 품질이 떨어지는 문제점이 있다 (RDA, 2011; MAFRA, 2016). 또한 수확된 맥문동의 뿌리줄기를 종근으로 사용하고자 저장하는 경우 부패를 감소하기 위한 저장법과 포 장법에 대한 연구의 필요성이 제기된다.

따라서 본 연구에서는 기능성 필름을 이용하여 맥문동 종 근 수확 후 저장력을 향상시켜 품질 향상을 위한 최적의 저 장 조건 확립을 위한 기초 자료로 제공하고자 실험을 실시 하였다.

재료 및 방법

2. 실험방법

수확 후 맥문동 종근의 최적 저장 조건을 찾기 위해 품종 별 (청심, 성수, 맥문동1호, 청양재래)로 저장재료에 따른 저 장 실험을 수행하였다. 저장재료는 LDPE (low density polyethylene), 생리가스 흡착 및 배출 기능성 필름 (0.03㎜ PE 필름에 다공성 물질 5% 혼합, Wizfreshtek Co., Ltd, Seoul, Korea)을 사용하였으며 대조군으로 기존의 저장방식인 양파망을 사용하였다.

충진제는 버미큘라이트 [the mixture ratio (%)-SiO₂ 45.1, Al₂O₃ 11.5, Fe₂O₃ 4.88, CaO 1.85, MgO 20.4, K₂O 4.56, Na₂O 1.36, pH 7.0, Green Fire Chemicals Co., Ltd, Hongseong, Korea]를 사용하였다. 포장용기에 맥문동의 종근 을 각각 넣고, 충진제를 처리하여 16 주간 5℃의 냉장고 (CA-H17DZ, LG Electronics, Seoul, Korea)에 각각 저장한 후, 농촌진흥청 조사기준 (RDA, 1995)에 따라 종근의 감모율, 부패율 등 품질상태를 조사하였다 (Fig. 1).

Fig. 1

Storage method with different package materials in varieties of L. platyphylla.(A, E, and I; Cheongsim, B, F, and J; Sungsu, C, G, and K; Maegmundong #1, D, H, and L; Cheongyangjaerae, A, B, C, and D; 4 weeks, E, F, G, and H; 8 weeks, I, J, K and L; 16 weeks).

결과 및 고찰

1. 맥문동 품종별 저장재료에 따른 감모율 및 부패율 조사

맥문동 (L. platyphylla) 품종별 저장재료에 따른 감모율을 Table 1에 나타내었다. 감모율은 ‘청양재래’ 품종을 대상으로 양파망을 이용하여 저장한 경우 4 주차에 37.52%, 8 주차에 46.84%, 16 주차에 56.54%를 나타낸 반면 동일 품종에서 LDPE film을 이용하여 저장한 경우 감모율이 4 주차에 14.68%, 8 주차에 21.64%, 16 주차에 26.23%를 나타내었고 기능성필름에 저장한 경우 4 주차에 9.54%, 8 주차에 16.33%, 16 주차에 22.12%로 나타나 LDPE film과 기능성 필름을 이용하는 경우 저장기간에 따라 감모율이 낮아지는 것 으로 조사되었다. 이러한 경향은 모든 품종에서 동일한 경향 을 나타내어 맥문동을 LDPE film과 기능성필름을 사용하여 저장하는 경우 모든 품종에서 감모율이 20% 이상 감소하는 것으로 나타났다.

Table 1

Weight loss rate (%) of storage seed tuber by different packaging materials and periods in varieties of L. platyphylla.

이는 영양 번식을 하기 위한 종근의 저장에서 수분 손실은 높은 감모율의 원인이 되며, 종근 저장 시 저장기간이 길어질 수록 감모율이 증가하는 연구결과와 유사하였다 (Brecht, 2003). 이를 통해 LDPE와 functional film을 이용하여 저장하 였을 때, 기존의 저장방식인 양파망에 넣어 냉장보관 방법에 비해 감모율을 줄일 수 있는 효과가 있음을 확인하였다 (Table 1).

맥문동의 품종별 저장재료에 따른 부패율을 Table 2에 나타 내었다. 부패율은 ‘맥문동 1호’ 품종을 양파망에 저장하는 경 우 8 주차에 2.20%, 16 주차에 8.20%로 나타나 저장기간이 길어짐에 따라 부패율이 증가하는 것을 확인하였다. 반면 ‘맥 문동 1호’ 품종을 LDPE film을 이용하여 저장한 경우 부패율 이 8 주차와 16 주차에 각각 1.00%, 5.40%를 나타내었고 기 능성 필름에 저장하는 경우 8 주차에 0.80%, 16 주차에 4.60%의 부패율을 나타내어 저장재료로 LDPE film과 기능성 필름으로 사용하였을 경우 저장기간에 따라 부패율을 감소시 킬 수 있음을 확인하였다. 이러한 경향은 모든 품종에서 동일 한 경향을 나타내는 것으로 조사되었다 (Table 2, Fig. 2).

Table 2

Decay rate (%) of storage seed tuber by different pakage materials and periods in varieties of L. platyphylla.

Fig. 2

Observation of storage seed tubers by different package materials in varieties of L. platyphylla for 16 weeks.(A, E, and I; Cheongsim, B, F, and J; Sungsu, C, G, and K; Maegmundong #1, D, H, and L; Cheongyangjaerae, A, B, C, and D; 4 weeks, E, F, G, and H; 8 weeks, I, J, K and L; 16 weeks).

최근 저장 재료에 대한 연구 방향은 천연항균물질이 적용된 기능성 필름 연구 (Lee et al., 2011) 및 천연 항균제 첨가종 이 포장재 적용 연구 (Park et al., 2004) 등이 수행되었으며, 필름 커버 형태의 포장법을 이용한 저장 기술이 개발되고 있 다 (Choi et al., 2011).

저장재료로 film을 사용한 연구에 대한 또 다른 보고에서는 감귤의 포장방법에 따른 품질변화 실험에서 무포장 처리구에 비해 필름을 포장하여 저장시 5 개월이 지나도 1% 이하로 유 지되는 것으로 보고되었다 (Lee et al., 2009). 황금의 저장조 건 및 포장재료에 따른 품질변화 실험에서도 필름을 이용한 저장방법에서 저장기간이 길어질수록 감모율은 4.6에서 13.4%, 부패율은 8.2에서 12.0%로 높아지는 경향을 보여주었다 (Kim et al., 2017). 포장재료별 감모율과 부패율은 각각 1.5 - 2.7%, 1.0 - 1.9% 수준으로 낮아진 것으로 나타나서 본 연구결과와 유 사하였다 (Kim et al., 2017).

또한 강황 종근의 충진제 별 수량 및 품질 실험에서도 강황 은 냉해 비율이 관행저장 시 36.4%, 버미큘라이트를 충진제로 사용하였을 때 11.6%를 나타내었고, 부패율은 버미큘라이트로 충진 하는 경우 90 일까지 36.4%로 가장 낮은 것으로 나타나 서 본 연구결과와 유사하였다 (Lim et al., 2013).

본 연구결과에서 저장재료로 필름을 사용 시 수분을 흡수하 여 생기는 부패를 방지하고, 흡습과 건조의 반복을 예방하여 맥문동 품질을 유지할 수 있는 것으로 사료된다.

2. 저장 조건에 따른 식물체 생육

저장재료와 충진제 유무에 따른 저장 처리를 실시한 후 노 지 이식하고 맥문동 길이 생장의 변화를 Table 3에 나타내 었다.

Table 3

Plant height of growing plant from storage seed tuber by different package materials with and without filler in varieties of L. platyphylla.

맥문동 길이 생장은 모든 품종에서 각각의 저장재료에 따라 충진제를 사용하여 저장 처리한 후 이식한 것이 더 높은 길이 생장을 하는 것으로 확인되었다.

버미큘라이트를 충진제로 사용하고 기능성 필름을 이용하여 저장하였을 때 ‘성수’ 품종이 26.76㎝로 가장 높은 길이생장 을 나타내었고, ‘청심’ 품종이 25.72㎝, ‘맥문동 1호’가 24.82㎝, ‘청양재래’ 품종이 24.84㎝로 조사되었다. 이러한 결과는 충진제를 사용하지 않고 양파망에 저장한 후 이식한 후 길이생장을 조사한 대조구의 각 품종별 길이인 ‘청심’ 22.64㎝, ‘성수’ 22.94㎝, ‘맥문동 1호’ 22.94㎝, ‘청양재래’ 23.60㎝ 보다 더 높았고 충진제를 사용하고 양파망에 저장한 후 이식하고 길이생장을 조사한 결과인 ‘청심’ 23.72㎝, ‘성수’ 23.68㎝, ‘맥문동 1호’ 23.16㎝, ‘청양재래’ 23.58㎝ 보다 더 높았다.

전체적으로 기능성 필름을 사용하여 저장한 경우 양파망을 사용하여 저장한 경우에 비해 2 - 4㎝ 가량 식물 생장이 좋은 것으로 나타났다 (Table 3).

위와 같은 조건의 저장 처리 시 엽수는 Table 4에 나타내었 다. 맥문동 품종별 엽수는 버미큘라이트를 충진제로 사용하고 기능성 필름을 이용하여 저장한 ‘성수’와 충진제 사용 없이 기 능성 필름을 이용하여 저장한 ‘청양재래’ 품종에서 각각 37 개 로 가장 많이 나타났으나 충진제의 유무에 따라 엽수의 변화 에는 영향을 미치지 못하는 것으로 확인되었다.

Table 4

Number of leaves growing plant from storage seed tuber by different package materials with and without filler in varieties of L. platyphylla.

버미큘라이트를 충진제로 사용하고 양파망에 저장한 대조군 에서 각 품종별 엽수가 ‘청심’이 35.20 개, ‘성수’가 34.80 개, ‘맥문동 1호’가 35.80 개, ‘청양재래’가 34.60 개 인데 반하여 동일한 충진제를 사용하고 기능성 필름을 이용하여 저장한 품 종별 엽수는 각각 ‘청심’이 36.00 개, ‘성수’가 37.00 개, ‘맥 문동 1호’ 가 36.00 개, ‘청양재래’ 가 35.10 개로 조사되어 충진제의 유무에 상관없이 기능성 필름를 이용하여 저장하는 경우 맥문동의 엽수는 대체적으로 2 - 3 개 정도 많이 생성한 것을 확인할 수 있었다.

반면 LDPE film을 이용하여 저장한 경우 엽수는 양파망에 저장한 대조군과 서로 다른 통계적 유의성을 나타내지 않았다 (Table 4).

충진제를 이용한 또다른 저장연구에서는 감자의 용도별 발 근 실험을 모래, 펄라이트, 버미큘라이트로 시험하였으며, 구 기자 삽수 저장법에서 상토와 버미큘라이트를 충진제로 이용 하여 액아수, 뿌리길이, 수확량, 엽수 등을 관찰하여 보고하였 다 (Park and Kim, 1993; Kim et al., 2015).

본 연구에서는 용토의 종류별 분석실험은 수행하지 않았으 므로 이 부분에 대한 구체적 연구는 앞으로 더 필요할 것으로 사료된다. 본 연구를 통해 맥문동의 품종별 저장재료와 저장 조건에 따른 저장시 감모율·부패율 및 지상부 생육 효과를 평 가함으로써 맥문동 이외의 약용작물에서도 본 연구의 방법들 을 적용하여 생약재 원료로서의 품질을 높이는데 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

감사의 글

본 연구는 2016년도 강원대학교 대학회계 학술연구조성비 (관리번호: 520160179)의 연구비 지원에 의해 이루어진 결과 로 이에 감사드립니다.

References

• Brecht, JK, (2003), Underground storage organs, 2nd ed., Bartz, JA, Brecht, JK, . (eds.), Posthavest physiology and pathology of vegetables, Marcel Dekker, New York. NY, USA, p625-647.
• Choi, IL, Yoo, TJ, Kin, IS, Lee, YB, Kang, HM, (2011), Effect of non-perforated breathable films on the quality and shelf lifeof paprika during MA storage in simulated long distance export condition, Journal of Bio-Environment Control, 20, p150-155.
• Choung, MG, Hwang, YS, Kim, GP, Ahn, KG, Shim, HS, Hong, SB, Choi, JH, Yu, CY, Chung, IM, Kim, SH, Lim, JD, (2013), Antimelanogenic effect and whitening of anthocyanin rich fraction from seeds of Liriope platyphylla, Korean Journal of Medicinal Crop Sicence, 21, p361-371. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2013.21.5.361]
• Kim, CJ, Seong, ES, Yoo, JH, Choi, JH, Kim, CH, Kang, BJ, Jeon, MR, Bimal, KG, Kim, NY, Lee, SW, Cha, SW, Yu, CY, (2015), Effect of growth enhancement by storage and soil typesof cutting slips in Lycium chinense Mill. Korean Journal ofMedicinal, Crop Science, 23, p319-323.
• Kim, JH, Kim, JE, Lee, YK, Nam, SH, Her, YK, Jee, SW, Kim, SG, Park, DJ, Choi, YW, Hwang, DY, (2010), The extracts from Liriope platyphylla significantly stimulated insulinsecretion in the HIT-T15 pancreatic β-cell line, Journal of LifeScience, 20, p1027-1033. [https://doi.org/10.5352/JLS.2010.20.7.1027]
• Kim, MS, Kim, KJ, Choi, JG, Kwon, OD, Park, HG, Kim, HW, Kim, SI, Kim, YG, Cha, SW, Shim, JH, (2017), Changes in quality by drying methods, different storage conditions andpackage mediums for established GAP guide book in Scutellaria baicalensis Georgi, Korean Journal of Medicinal Crop Science, 25, p89-94. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2017.25.2.89]
• Kim, SH, Park, JM, Yoon, HS, Song, DN, Song, IG, Eom, HJ, (2013), Physiological and sensory characteristics of Makgeolli with added paprika(Capsicum annuum L.), Korean Journal Food Science Technology, 45, p578-582. [https://doi.org/10.9721/KJFST.2013.45.5.578]
• Kwon, OH, Ryu, JA, Kang, DK, Choe, SY, Lee, HR, (2010), Effect of packaging materials and storage temperature on thequality of dried lotus root(Nelumbo nucifera G.), KoreanJournal of Food Preservation, 17, p777-783.
• Lee, JH, An, HJ, Lee, SY, Choi, YH, Lim, BS, Kang, YJ, (2009), Changes in quality characteristics of ‘Setoka’(Citrus spp.) using different storage methods, Korean Journal Food Preservation, 16, p644-649.
• Lee, YS, Lee, YE, Lee, JS, Kim, YS, (2011), Effect of antimicrobial microperforated film packaging on extending shelf life of cluster-type tomato(Lycopersicon esculentum Mill.), Korean Journal of Horticultural Science and Technology, 29, p447-455.
• Lim, JD, Kim, EH, Yun, JY, Park, HI, Shim, HS, Choi, RN, Yang, YS, Park, CB, Ahn, YS, Chung, IM, (2013), Effect of temperatures and fillers on yield and quality of turmeric(Curcuma longa L.) during postharvest seed rhizome storage, Korean Journal of Medicinal Crop Science, 21, p334-341. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2013.21.5.334]
• Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA), (2016), Production results of medicinal crops, Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Sejong, Korea, p84-91.
• Park, WP, Cho, SW, Kim, CH, (2004), Quality characteristicsof cherry tomatoes packaged with paper bag incorporated with antimicrobial agents, Journal of the Korean Society of FoodScience and Nutrition, 33, p1381-1384. [https://doi.org/10.3746/jkfn.2004.33.8.1381]
• Park, YJ, Kim, HK, (1993), Studies on factors influencing therooting of Hydrangea serrata Seringe var. Oamacha Hondacutting, Journal of East Coastal Research, 4, p61-69.
• Rizzo, V, Muratore, G, (2009), Effects of packaging on shelf life of fresh celery, Journal of Food Engineering, 90, p124-128. [https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.06.011]
• Rural Development Administration(RDA), (1995), Investigationstandard of agricultural examination researches, Rural DevelopmentAdministration, Suwon, Korea, p583-586.
• Rural Development Administration(RDA), (2011), Medicinal crop cultivation manual, Rural Development Administration, p8.
• Song, JH, Kang, MG, Kim, N, Lee, JS, (2011), Nutritional andphysiological functionalities of Liriope Tuber(Cheongsim and Liriope Tuber No. 1), Korean Journal of Medicinal CropScience, 19, p478-483. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2011.19.6.478]