수확한 토마토에 특정음역대의 음파를 쏘아 토마토의 익는 속도를 늦추는 기술이 개발됐다.

농촌진흥청(청장 이양호)은 음파를 이용해 수확한 토마토 열매의 익는 속도를 늦출 수 있는 기술을 개발하고, 그 원인을 과학적으로 밝혔다.

우선 수확 후 토마토의 익는 속도를 늦출 수 있는 음파를 선정하기 위해 다양한 음역대(0Hz, 250Hz, 500Hz, 800Hz, 1kHz, 1.5kHz)의 단일음파를 녹색기(Mature Green Stage) 상태의 토마토 열매에 6시간 동안 처리했다.

그 결과 12일 후 전체 토마토 가운데 250Hz에서는 22%, 500Hz에서는 18%, 800Hz에서는 5%, 1kHz에서는 40%, 1.5kHz에서는 2% 이하로 익는 정도가 늦춰져 1kHz의 음파에서 익는 정도의 지연 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다.

과일의 숙성을 촉진하는 에틸렌은 음파처리 토마토가 아무것도 처리하지 않은 열매에 비해 35% 정도 적게 발생했고, 호흡량 또한 음파처리 토마토가 무처리에 비해 33% 정도 낮게 나타났다.

과일 껍질의 적색 정도를 나타내는 Hunter ‘a’값(수치가 높을수록 적색에 가까움)은 음파처리 토마토가 0으로 무처리 토마토(10)에 비해 착색이 더디게 진행되는 것을 확인할 수 있었다.

과실의 단단함을 나타내는 경도는 무처리 토마토가 10N, 음파처리 토마토가 18N으로 나타났는데, 음파처리 시 단단함이 1.8배 정도 높게 유지됐다.

또한 음파처리 토마토를 대상으로 과일의 숙성을 촉진하는 에틸렌 생합성 관련 유전자의 발현 양상을 분석한 결과, 모든 기간 동안 발현양이 현저히 줄었으며 최대 1/3,000까지 줄어든 유전자도 있었다.

이를 통해 음파처리로 토마토 과실 내 에틸렌 생합성 관련 유전자 발현이 줄어듦에 따라 익는 정도가 늦춰지는 것을 확인할 수 있었다. 음파처리로 숙성을 늦추는 정도는 무처리에 비해 개체별 차이를 고려해 3일∼4일 정도 늦추는 결과를 보였다.

이번에 개발한 음파처리 기술은 초기 투자 비용이 저렴하고 반영구적으로 사용할 수 있으며, 음파처리 프로그램 운영도 매우 간편해 누구나 쉽게 사용할 수 있다.

현재 수확 후 농산물의 저장에 드는 비용은 저장고 설비와 운용비를 제외하더라도 연간 100억 원 이상으로 추정된다. 이에 농산물 저장을 위한 각종 예냉기에 음파처리 장비를 장착할 경우, 예냉에 의한 호흡 억제와 음파 처리에 의한 에틸렌 발생 억제의 복합 효과로 저장성을 높일 수 있을 것으로 예상된다.

또한 농산물은 수확 후 관리 미흡으로 인한 손실률이 평균 10%∼35%에 이른다. 2013년 토마토 과실의 총 생산액이 900억 원 정도였다. 손실률을 25% 기준으로 보면 약 220억 원의 손실이 발생한 셈이다. 음파처리에 의한 토마토 과실의 저장성 개선은 수확후 관리 미흡으로 인한 경제적 손실을 줄이는데 기여할 것으로 보인다.

농촌진흥청은 이번에 개발한 기술에 대해 특허 출원(제10-2015 -0065251)을 마쳤으며, 관련 논문은 수확 후 농산물 관리부분 관련 국제 저명학술지 ‘Postharvest Biology and Technology’ 온라인판에 7월 28일자로 게재돼 학술적으로도 인정을 받았다.

토마토의 경우, 국내에서는 색이 바뀌는 시기(변색기, Breaker stage)의 과실을 수확하고 있다. 열매가 녹색인 시기일 때 실험한 이번 연구를 바탕으로 변색기 열매에도 적용할 수 있는 음파 처리 조건을 추가로 선발할 예정이다.

또한 다른 호흡급등형 과일인 사과와 복숭아 등에 적용할 수 있도록 처리 조건을 선발해 광범위하게 적용할 계획이다.

농촌진흥청 생물소재공학과 정미정 연구관은 “수확 후 관리란 수확한 농산물이 생산자로부터 최종 소비자에게 도달할 때까지 품질은 높이고 손실을 줄이기 때문에 ‘제2의 생산’이라고 불릴 만큼 중요한 작업이다” 라며, “토마토를 시작으로 고품질 농산물 생산을 위한 수확 후 관리 관련 기초기반 연구에 힘을 쏟고, 농업 현장에서 바로 쓸 수 있는 현장친화형 기술 개발에 최선을 다하겠다”고 말했다.