Controlled Atmosphere Storage
냉장고를 밀폐시켜 온도를 섭씨 0도로 내려 냉장고 내부의 산소의 양을줄이고 탄산가스의 양을 늘림으로써 농산물의 호흡작용을 위축시켜 변질되지 않게 하는 저장방법이다.이것은 대기중의 공기성분을 조절하여 저장효과를 높이는 순수 자연상태의 저장법으로일본.이태리.프랑스에서는 농산물 저장에 50%이상을 CA 저장을 하고 있다. CA저장은 저장기간을 연장할 목적으로 저장분위기 중 저장온도와 습도 등을 조절하여 저장하는 것이다.
1960년까지 CA저장은 과실 자체에서 발생되는 이산화탄소를 이용하였는데 산소가 지나치게 낮으면 외기(外氣)를 넣고, 이산화탄소가 너무 높으면 이산화탄소만 제거하였다. 그러나 그후 미국에서는 가스발생장치를 이용하여 일정량으로 조성된 가스를 만들어 저장고 안으로 도입하는 텍트롤(tectrol)방식과 아카겐(arcagen)방식이 개발되어 이용되고 있다.
CA저장방식
보통의 CA저장방식(표준 CA : Conventional or Standard CA)에서는 2 ~ 5%의 산소와 2 ~ 5%의 이산화탄소 농도를 유지함으로써 저장산물의 품질변화를 지연시켜 왔다. 최근에는 CA의 효과를 극대화시키기 위해 산소 농도를 1 ~ 2% 이하로 낮게 유지하는 저산소 CA( low-O₂CA), 1% 이하까지 낮추는 초저산소 CA(Ultra-low O₂CA ), 초기 급속 CA(rapid CA), 초기 저산소 및 고이산화탄소 충격처리(initial low oxygen or carbon dioxide shock), 저에틸렌 CA(low-ethylene CA) 및 감압저장 (hypovaric CA) 등의 기술이 소개되고 있다.
1) 저산소 저장
저산소 및 초저산소 CA는 저장고 내 산소 농도를 1 ~ 2%(low-oxygen CA : LO), 혹은 0.5 ~ 1% (ultra low oxygen CA : ULO)까지 낮추는 저장방식으로 표준 CA에 비해 과일 품질 유지에 보다 효과적임이 입증되고 있다. 1.5% 산소 농도 저장은 대부분의 사과나 배의 장기저장에 있어서 표준 CA에 비해 경도, 사각사각한 육질과 적정 산미 유지에 보다 효과적이다. 국내 후지 사과의 CA 저장에 있어서도 표준 CA(3% + 3%)에 비해 1.5%나 1%의 산소 농도가 경도 및 품질 유지에 보다 효과적인 것으로 보고 되고 있다. 또한 저산소 CA 저장은 저장중 발생하는 저장표피 갈변 현상(storage scald)이나 과육의 생리적 장해를 감소시킨다.
그러나 저장산물의 종류와 품종에 따라서는 낮은 산소 농도하에서 저산소 장해를 입게 되므로 저장 산물의 저장력에 관한 충분한 검토가 필요하다. 후지 사과의 경우 1% 이하에서의 장기 CA 저장은 과육의 갈변과 과피 변색 등의 저장장해를 일으켜 저산소 장해에 민감한 반응을 보이므로 과일의 수확시기와 재배환경 등을 고려하여야만 저산소 CA 저장의 효과를 볼 수 있다.
기타 작물에서의 저산소 CA의 효과는 사과, 배 이외에서는 밝혀지지 않고 있으나 기타 원예산물의 신선도 유지에도 상당한 기여를 할 것으로 추정된다.
2) 급속 CA(rapid CA)
초기 급속 CA는 저장고에 생산물의 입고가 끝나는대로 되도록 빨리 산소 농도를 설정수준까지 낮추고 이산화탄소 농도를 설정치까지 놓여 주는 방식을 말한다. 기존의 CA 저장은 대체로 입고 후 2 ~ 3주에 걸쳐 CA 조성이 완료되는 반면 최근의 급속 CA의 경우 5일 이내에 CA 조성을 완료한다. 이러한 급속 CA 방식은 일차로 질소 가스 치환 방식에의해 산소농도를 빠르게 저하시킴으로써 가능하게 되었고 이산화탄소 농도는 호흡에 의한 축적에 의해 이룰 수 있다.
사과의 저장에 있어서는 CA 조성의 속도가 빠를수록 과일의 품질은 장기간 유지되며 저장장해도 감소한다.
3) 초기 충격 CA(initial shock treatment)
저장 초기의 0.5%의 산소나 10% 이상의 이산화탄소 등 급격한 대기조성의 단기처리 방식은 CA 저장효과를 보다 장기간 유지시킨다. 그러나 이처럼 낮은 산소농도나 높은 이산화탄소 조건하에서의 장기간 저장은 저장장해를 유발하므로 저장 직후에 단기간의 처리를 끝낸 후에는 다시 표준 CA나 저산소 CA 등의 안전한 저장조건으로 돌아가야 한다.
4) 저에틸렌 저장(low ethylene CA)
저농도 에틸렌 저장은 에틸렌의 지속적 제거에 의해 일정 수준 이상으로 에틸렌 농도가 상승하지 않도록 수시로 농도를 측정하면서 흡착제를 교환해 주거나 분해기를 작동시키는 장치가 필요하다. 일단 에틸렌 농도가 일정치 이상 증가하면 자가 촉매반응에 의해 에틸렌 생성이 급속히 증가하여 이후의 제어가 상당히 어려워진다. 따라서 저에틸렌 저장을 위해서는 성숙 초기에 수확한 과일을 저장하여야 하고 저장 초기부터 에틸렌을 제거하여 일정 수준치를 넘지 않도록 해야한다.
전형적인 호흡 급등형 과일인 사과는 조기 수확을 할지라도 CA저장 중 어느 정도 기간이 지나면 에틸렌을 생성하여 저장고 내 에틸렌이 집적된다. 집적된 에틸렌은 자가촉매 기작에 의해 더욱 많은 양의 에틸렌 생성을 유기시킴으로써 과일의 노화를 촉발하게 된다. 에틸렌 생성을 억제시키는 것으로 알려진 Daminozide의 사용이 금지되면서 저장고 내 에틸렌을 지속적으로 낮게 유지하는 이른바 저에틸렌 저장 방식이 발달하게 되었다.
미국내에서는 McIntosh사과의 CA 저장시 지속적으로 에틸렌을 제거함으로써 과일의 장기저장시 과일 경도와 산함량 유지에 큰 효과를 보였다. 후지 사과의 CA 저장에 있어서도 지속적인 에틸렌 제거는 과일의 경도 유지에 효과를 보여 과일의 저장성을 증진시킨다. 현재까지 저에틸렌 CA 저장이 응용되는 작물은 사과, 참다래 등 며가지 과일에 불과하나 이후로는 에틸렌에 감응도가 높은 과일, 채소류는 물론 카네이션과 같은 절화류 저장에 필연적인 저장방식이 될 것이다.
한편 사과의 장기저장시 저에틸렌 저장의 효과를 높이려면 과일의 수확시기 결정이나 저장고 운영시 지켜야 할 점이 있다. 우선 장기 저장용 사과는 에틸렌 발생율이 1㎕/㎏.hr이 되기 전, 에틸렌 climacteric 이전인 성숙 초기에 수확하여야 한다. 수확한 사과를 저장고에 적재할 때는 연료 연소식 지게차를 이용하지 말고 전동식 지게차를 이용하여 연료연소시 발생하는 에틸렌의 영향을 받지 않도록 한다. 저장한 과일은 3일 이내에 적정온도까지 냉각시킨다. 저장고 내 CA 조성은 가급적 빨리 이루어져야 하는데 산소농도 조절은 질소 발생장치 등을 이용하여 3%까지 저하시키고 저장고는 적합한 밀폐도를 유지하여 CA 조성이 변하지 않도록 하다. 또한 저장고 규모에 알맞은 이산화탄소 제거장치와 에틸렌 제거장치가 필수적으로 구비되어야 함은 물론이다.
토마토, 수박, 호박(숙과), 애호박, 피만, 오이및 풋고추의 적정 저온저장 방법을 구명하기 위하 여 여러 온도, 포장단위와 포장자재 및 에틸렌 제거제 처리등 작목에 따른 조건을 달리한 시험과 딸기의 적정 대기가스조성농도 구명을 위한 시험을 수행하여 각처리에 대한 다음의 결과를 얻어 선도를 유지할 수 있었다.
1.저장특성
농산물은 수확이후 저장,유통에 걸쳐 지속적으로 품질이 저하되고 상당량의 감모 손실이 발생된다. 따라서 품질의 변화를 억제시키고, 손실을 가능한한 줄여야 하는데 이러한 신선도 유지를 위해 일반적으로 현재까지 연구 및 사용하고 있는 저장방법으로는 저온저장, CA(Controlled Atmosphere)저장, film포장, 방사선 조사, 감압처리, 대체가스치환, 피막제처리, gas조절제(탈탄소제, 탄산가스조절제, 질소혼입 방법등), 에틸렌등 노화촉진 gas 제거제 및 습도 조절제등이 있다.
일반적으로 현재 농가에서는 온도에만 의존한 저온저장이 대부분이며, 저장작물 선정 및 선정된 작물에 대한 기본적 이해와 저장시 적정온도 처리도 제대로 행하여 지지않는 경우도 있어 이에 대한 대책이 시급하다 하겠다. 또한 채소류의 이용 실태를 살펴보면 채소류의 대부분은 생체로 이용되고 있으며 2.4% 정도만이 단순 건조품이나 절임 식품으로 가공되고 있는바 더욱 생체의 신선도유지가 중요하여 채소류의 적정 저장방법을 구명코자 토마토, 수박, 호박(숙과), 딸기,애호박, 피만, 오이 및 풋고추 저장 시험을 수행하였다.
2.저장요령
가. 토마토
토마토 저장기간의 연장을 위해 녹숙기 상태(Mature-Green)를 수확하여 저장온도는 상온, 1℃, 4℃, 7℃로 하여 저장적온을 구명코자하였다.
포장단위 및 포장자재별 선도유지효과를 알아보기위해 포장단위는 2, 4, 8개로 포장자재는 무포장, 0.03mmPE, 0.05mmPE, wrapping film을 처리한 후 에틸렌 제거제를 첨가, 무첨가로 나누어 저장시험을 수행하였다.
에틸렌 제거제 제조방법은 0.5-1.0M 황산액 100ml 에 15g의 KBr을 가하여 반응액을 만들고 여기에 입상활성탄을가하여 활성탄에 반응용액이 충분히 스며들게한다. 반응종료후 여과하여 과잉의 용액은 버리고 활성탄은 100-120℃에서 건조시켜 밀봉하여 사용한다.
나. 수박
'93년 일차로 적정온도구명을 위해 상온, 7℃, 10℃의 온도처리를 두었고, 에틸렌 제거제 첨가의 효과구명을 위해 에틸렌 제거제를 첨가, 무첨가로 나누어 시험을행하였다. 에틸렌 제거제 제조방법은 토마토 저장 시험때 제조된 상기의 방법과동일하다.
'94년 이차 수박저온저장 시험으로 1℃ 예냉, 무예냉처리를 하여 예냉효과를 구명코자하였고, 예냉후 3℃, 7℃, 10℃의 저장온도에서 저장을 수행하였다.
다. 호박(숙과)
적정 저장온도의 구명을 위해 4℃, 12℃에서 저장을 수행하여 저장기간별로 저온 장해발생 유무 및 경도, 감모율, 수분등을 조사하였다.
라. 애호박
적정저장 온도의 구명을 위해 4, 7, 10℃ 에서 무포장, 랩포장, PE(0.03mm) film 포장 처리를 행한 후 저장 기간별로 장해 발생 유무(pitting현상, 씨앗의 노화 정도)감모율, 경도, 색도등을 조사하였다.
마. 피만
과채류의 수정 후 수확시기에 따른 선도 유지 시험을 행하였다. 수정후 30, 32, 34 및 36일째에 수확하여 저장온도 3, 7, 10 및 상온에서 PE film(유공, 무공)포장 및 무포장 처리별로 저장하여 감모율, 선도, 비타민C 함량 및 Capsaicim 함량 등을 조사하였다.
바. 오이
과채류의 개화 후 수확시기에 따른 선도 유지 시험을 행하였다. 개화 후 6, 8, 9, 10 및 12일째 수확하여 저장온도 4, 7, 10 및 상온에서 PE film 포장(유공, 무공) 및 무포장 처리별로 저장하여 감모율, 선도, 비타민C 함량등을 조사하였다.
사. 딸기
CA(Controlled atmosphere)저장고를 이용한 딸기의 선도유지시험을 '95년에 수행 하였다. 적정 대기조성 농도를 구명하기위한 수행방법으로 공시재료는 충남 논산 지역에서 재배된 보교조생으로 하였고, 저장단위는 400g 씩 스티로폴 상자에 담아 1℃의 저장온도에 두었다. 가스조성처리는 O₂1%+CO₂10%, O₂1%+CO₂15%, O₂2% +CO₂10%, O₂2%+CO₂15%로하여 감모율, 부패율, 색도, 당도, pH를 조사하였다. 95년도 시험결과 중 알코올취의 발생을 막기 위해 산소량을 조절한 후 CA저장 시험을 수행하였다. 조건은 CO2량을 15%로 동일하게한 후 O₂의 량을 2, 5, 8 및 10% 로 하여 수행하였다.
아. 풋고추
풋고추의 선도유지를 위한 CA 저장 시험을 95년도에 이어 96년도 까지 2년에 걸쳐 CA 조건을 검토하였다. CA 저장 중 가스 조성은 다음과 같이 행하였고 저장온도 5, 7 및 10℃ 별로 행한 후 감모율, 선도, 부패율, 비타민C 및 Capsaicin 함량을 조사하였다.
'95 | '96 | ||
O2(%) | CO2(%) | O2(%) | CO2(%) |
2 | 5 | 3 | 5 |
2 | 10 | 5 | 5 |
5 | 5 | 3 | 3 |
5 | 10 | 5 | 3 |
3.저장성
가. 토마토
저장온도에 따른 선도유지결과 1,4℃의 저온에서 저장된 토마토는 10일간 신선도가 유지되었으나 착색불량등의 저온장해가 나타났고 7℃에서는 20일간 선도가 유지되었다. 한편 에틸렌 제거제의 첨가 유무에 대한 차이는 인정되지않았다.
포장단위 및 포장자재별 처리에서 포장단위에 의한 차이는 인정되지 않았고, 포장처리가 무포장처리보다 선도유지가 양호했으며 PE film포장보다 wrapping film 포장이 선도유지에 더 효과적이었다.
나. 수박
수박을 수확시 소독된 가위로 자루를 길게 절단한 후, 자루 및 표피를 DF-100(grapefruit seed extract)을 이용하여 살균, 저장하였을때 7-10℃에서 약 25일간 신선도를 유지하였으며 에틸렌제거제에 의한 큰 효과는 나타나지 않았고 수박을 3℃ 저온에 저장했을때 7일만에 pitting 등의 냉해가 보였으며 7-10℃에서는 냉해가 나타나지 않았다.
1℃ 예냉처리구는 무예냉 처리구의 수박과 비교했을때 저장시 큰 효과를 가져오지는 않았지만 냉풍순환예냉과 강제통풍예냉을 비교하였을때 품온을 10℃로 낮추는데 소요되는 시간이 강제통풍예냉의 경우 7시간에 비해 냉풍 순환 예냉은 1시간 단축되었다.
다.호박(숙과)
온도처리에 따른 저장시험결과 4℃ 저장처리구에서는 저장 30일만에 저온장해가 나타나 저장 45일째는 완전부패했으며, 12℃저장처리의 경우 105일까지 선도가 유지되었다.
저장일수에 따른 호박(숙과)의 경도, 감모율, 수분의 조사결과, 과피가 두껍고 단단하여 경도 및 수분함량의 차이는 인정되지 않았고 감모율은 점차 늘어나는 경향이있다.
라. 애호박
애호박 저장 적온은 7℃이었으며 PE포장 및 랩포장으로 감모율을 줄이는 동시에 선도를 좀 더 유지시켜 씨앗의 노화도와 선도를 고려해 볼 때 18일간 저장이 가능하였다.
마. 피만
피만은 수정된 후 34일째 수확한 피만이 전체적인 저장결과를 볼 때 가장 좋았다. 저장 적온은 10℃, 포장 방법은 PE film(유공) 포장이 선도 유지에 가장 양호하였으며, 수정 후 30, 32일째 수확한 피만은 저장 2주째 비타민C 함량이 증가하였다가 그 후 감소하는 경향이 있고 34일째 수확한 피만은 서서히 감소하는 경향이었다.
바. 오이
오이는 개화 후 8일째 수확한 오이가 저장성이 가장 좋았으며 10℃ PE film(무공) 포장에서 2주간 선도가 유지되었다.
사. 풋고추
풋고추의 CA 처리 중의 부패율 발생은 7℃에서는 20%전후이었고, 10℃에서는 0∼2%정도 발생하여 저온 장해에 의한 부패정도가 심하였으며 10℃ 온도에서 가스조성 중 산소의 농도가 높을수록 색도가 적색화 되어 상품성이 저하하는 결과를 초래하였다. 따라서 O2 농도가 낮은 구산에서 선도가 유지되었다. O2 3%, CO2 3% 처리구에서 부패율 무발생으로 선도가 4주간 유지되었다.
아. 딸기
딸기 CA저장시험결과, 일반 저온저장에 비해 CA저장처리구의 딸기는 감모율, 부패율 및 선도유지기간 연장 등에서 모두 우수했다. 가스조성을 달리한 4처리구에서 감모율, 당도, pH의 차이는 인정되지 않았으며, 색도는 저장기간이 지남에 따라 초기에비해 약간 감소되는 경향이었다. 4처리구중 전체적인 선도 평가는 O₂2% + CO₂15% 처리가 가장 양호했다. 2년차(96년도) 실험 결과 산소의 량, 2, 5, 8 및 10% 중 8%의 조건하에서 알코올취를 최대한 막을 수 있었고 곰팡이의 발생도 막을 수 있었다.
4.저장조건
가.저온 저장
품 명 | 저장 적온 | 선도유지기간 | 비 고 |
토마토(Mature-green) | 7℃ | 20일간 | |
수 박 | 7∼10℃ | 25일간 | DF100처리 |
호 박 | 12∼13℃ | 6개월 | |
애 호 박 | 7℃ | 18일간 | PE 포장 및 wrap 포장 |
피 만 | 10℃ | 4주간 | 수정 후 34일째 수확 PE film(유공) 포장 |
오 이 | 10℃ | 2주간 | 개화 후 8일째 수확 PE film(무공) 포장 |
나.CA 저장
품 명 | 저장 온도 | CA 조건 | 선도유지기간 |
딸 기 | 1℃ | O2 8%, CO2 15% | 3주간 |
풋고추 | 10℃ | O2 3%, CO2 3% | 4주간 |
[참고문헌]
- 과실 채소류의 저장유통현황, 朴武鉉, 농산물의 저장 및 유통기술, 한국농산물 저장유통학회 제1권 1호 (1994)
- 농산물의 CA저장, 崔鍾旭, 蓀泰華, 농산물의 저장 및 유통기술, 한국농산물 저장유통학회 제2권 2호(1995)