서 언
재료 및 방법
실험 재료 및 생장조절제 처리
포도 과실 품질 조사
휘발성 향기성분 추출 및 분석
휘발성 향기성분 분석
포도 fatty acids 추출 및 분석
휘발성 향기성분 및 fatty acid 확인
통계처리
결과 및 고찰
과실 특성
휘발성 향기 성분
과피의 지방산 성분 함량
과피의 n-Alkanes 성분 및 함량
서 언
양조용 포도에 있어 향기는 품질 측면에서 중요한 요소이며 궁극적으로 와인의 품질을 결정하는 요소 중 하나이다. 포도 향기는 다양한 향기 생성 경로와 화학 반응에 의해 생성된 휘발성 화합물이 관여하고 품종마다 특별한 관능특성을 부여하는 복잡한 화학적 산물이다. 포도는 변색기 이후 다양한 과일향이 발달하기 시작하고, 최적의 향기 발달은 목적하는 와인을 만들거나 품질을 유지하는 데 필수적이다. 일반적으로 양조용 포도는 포도 수확시기를 생식용 포도보다 늦추어 향기 성분을 더 많이 생성시키거나 바람직하지 않은 green이나 vegetal 향기를 감소시킨다(Matin, 2008; Roujou de Boubee, 2000).
식물생장조절물질(plant growth regulators, PGRs)은 단백질의 수용체 및 신호전달, 화학적 합성, 효소의 활성 등 여러 가지 작용에 의해서 과실의 세포분열과 세포비대 등에 영향을 미친다. 지베렐린(GA3)은 여러 과종에서 착립률과 과실의 크기를 높여 생산량을 증대시킬 목적으로 사용되었고(Goldberg-Moeller et al., 2013), 수분과 수정이 이루어지기 전에 GA3를 처리하여 단위결과 과실 생산에도 이용되었다(Atwell et al, 2003). Thidiazuron(TDZ)은 phenylurea계 cytokinin 활성물질로서 세포증식을 유도하여 세포분열과 세포신장을 촉진하는 역할을 하여 과실의 비대 및 발달에 이용된다(Amarante et al., 2002). ‘Campbell Early’에서 TDZ의 과립비대 효과가 확인되었고(Kim et al., 2002), GA3와 혼용처리 시 과립이 작은 ‘Himrod Seedless’와 착립이 불안정한 ‘Kyoho’ 포도에서 과립비대와 결실률 향상에 효과적인 것으로 보고되었다(Byun et al., 1995). Forchlorfenuron(FCF)도 TDZ와 유사한 cytokinin 활성물질로 포도의 견고성과 과립 발달을 향상시키기 위해 사용된다(Du Plessis, 2008; Zoffoli et al., 2009). GA3는 포도의 세포 팽창을 촉진하여 세포 밀도를 감소시키는 반면 FCF는 세포 분열을 일으키고 세포 밀도를 증가시킨다(Ben-Arie et al., 1997). Plessis(2008)는 포도에서 GA3와 FCF 처리는 cytokinin 활성물질에 의해서 과피의 두께가 두꺼워지고 이것은 곧 과육의 조직을 단단하게 한다고 보고하였다. Zilkah et al.(1995)도 ‘Hass’ 아보카도에서 cytokinin의 활성으로 과육의 중심 부위가 강화된다고 보고하여 PGR 처리가 경도 향상에 영향을 준다는 것을 시사하였다.
우리나라에서 PGR 처리의 주요 목적은 과립 비대와 과립 발달을 조절하는 것이다. 대부분 생식용 품종에 처리하지만 생식용과 양조용 포도의 사용 구분이 뚜렷하지 않고, 많은 경우 PGR 처리가 과일의 품질이나 향기 성분에 영향을 미칠 수 있다. Dokoozlian(2000, 2003)은 훈련된 관능 패널들이 비슷한 당도와 산 함량을 갖는 ‘Thompson Seedless’ 포도에 FCF의 처리 유무에 따른 품질을 비교했을 때 FCF가 처리된 포도에서 green이나 미성숙된 맛이 난다고 보고하였다. 또한 패널들은 FCF 처리 포도는 처리되지 않은 포도에 비해 더 단단하고 과즙이 적다고 평가하였다. 양조용 포도는 생식용과 달리 과피 분리가 잘 되고 유핵이어야 하며, 과립 크기가 작은 것이 특징이며, 폴리페놀 함량이나 향기가 강한 것이 일반적인 품질특성이다.
본 실험은 2006년 이후 ‘청수’ 포도의 양조용 포도로의 가능성이 커 양조전용 품종으로 재배가 필요하지만, 생식용 포도와 같이 포도의 무핵, 과실비대 및 탈립방지 목적으로 PGR을 처리해 재배할 경우 ‘청수’ 포도의 품질 및 향기 성분에 미치는 영향을 조사할 필요가 있어 본 실험을 수행하였다.
재료 및 방법
실험 재료 및 생장조절제 처리
경기도 수원 국립원예특작과학원 내 포장에서 비가림에 개량일자형으로 주간거리 3.0m × 열간거리 4.0m로 재식된 4년생 ‘청수’(Vitis vinifera × Vitis labrusca) 포도나무를 실험재료로 하여 2014년 수행하였다. 2014년 포도나무의 만개는 6월 1일이었고 착립이 확인된 6월 15일에 처리하였다. PGR 처리는 GA3 3.1% 수용제(동부한농), TDZ 1% 수화제(N-phenyl-N’- 1,2,3-thiadiazol-5-yl urea, Bayer CropScience, Seoul, Korea), FCF 0.1%(N-(2-chloro-4-pyridyl)-N-phenylurea, Bayer CropScience)를 사용하여 각 처리별 3주씩 나무의 모든 과방에 침지하여 처리하였다. 처리는 GA3 100mg·L-1 단용처리, GA3 100mg·L-1 + TDZ 5mg·L-1 혼용처리, GA3 100mg·L-1 + FCF 5mg·L-1 혼용처리를 과립비대 및 탈립방지 목적으로 처리하여 각각 무처리구와 비교하였다.
포도 과실 품질 조사
포도는 9월 10일에 수확하여 처리별 총 20개의 과실을 과방중, 과립중, 과립의 종경, 횡경을 조사한 다음, 전체 과립을 혼합하여 착즙한 후 디지털 굴절당도계(Atago Corp., PR-32, Japan)를 이용하여 가용성고형물(TSS) 함량을 측정하였다. 산 함량은 과즙 10mL에 증류수 40mL를 혼합하여 희석한 후 0.1N NaOH를 가하여 pH가 8.1이 될 때까지 적정한 후 NaOH 사용량을 tartaric acid의 상당량으로 환산하였다. 총폴리페놀 함량은 시료 원액을 증류수로 5배 희석한 후 희석액 1mL에 0.2M sodium acetate(pH 1.0) 9mL를 넣어 반응시킨 후 280nm에서 흡광도를 측정하였다(Chang et al., 2008). 정량은 gallic acid를 표준용액으로 사용하여 검량선을 작성한 후 환산하여 나타내었다.
휘발성 향기성분 추출 및 분석
PGR 처리 및 무처리 ‘청수’ 포도를 적정 수확기에 수확한 후 연질 종자를 제거한 포도를 사용하여 휘발성 향기 성분의 추출용 시료로 사용하였다. 휘발성 향기성분의 추출은 Chang et al.(2014)의 방법에 따라 연속수증기증류추출장치(Likens & Nickerson type simultaneous steam distillation and extraction apparatus, SDE, Seoul, Korea)를 이용하였다. 먼저 연질 종자를 제거한 포도 100g을 으깬 후 증류수 50mL를 혼합하여 2L 추출용 시료 flask에 담아 60°C로 조절하고 추출용매는 1L 용매 flask에 n-pentane과 dichloromethane 혼합용매(3:2, v/v) 150mL를 넣어 40°C로 조절한 후 상압 하에서 2시간 동안 추출하였다. 정량분석을 위해 n-butylbenzene 1µL를 추출용 시료에 첨가하였다. 2시간 추출한 후 증류수 부분을 제외한 향기성분이 추출된 혼합용매만 모아 남아있는 수분을 무수 Na2SO4를 가하여 제거하였다. 향기성분의 유기용매 분획구는 Vigreux column을 사용하여 약 2mL까지 농축하고 GC용 vial에 옮긴 후 질소가스 기류 하에서 약 0.2mL까지 재농축하여 GC-MS 분석시료로 하였다.
휘발성 향기성분 분석
SDE 방법으로 추출, 농축된 정유 성분은 gas chromatograph(GC; model 6890N, Agilent, Columbia, MD, USA)에 5975 mass spectrum(MS) system이 부착된 GC-MS로 분석하였다. Column은 HP-5MS(30m × 0.25mm i.d. × 0.25µm film thickness, J&W, USA)을 사용하였고, 온도 program은 40°C에서 5분간 유지한 다음 2°C /min의 속도로 150°C까지 다시 4°C/min의 속도로 280°C까지 상승시킨 후 10분간 유지하였다. Injector와 detector의 온도는 각각 250°C, 300°C이며, carrier gas는 helium을 사용하여 유속 1.0mL/min으로 하고 시료는 1µL를 주입하였고 splitless 모드로 설정하였다. GC-MS 조건 중 시료의 이온화는 electron impact ionization(EI) 방법으로 행하였다. Ionization voltage를 70eV로 하였고, ion source 온도는 250°C로 하였다. 분석할 분자량의 범위(m/z)는 40-450으로 설정하였다.
포도 fatty acids 추출 및 분석
포도의 지방산 분석은 지질 추출물을 methyl esters(FAMEs)시켜 측정하였다. 지방산 메틸 에스테르는 methanolic HCl에서 에스테르 교환 반응에 의해 합성된다. ‘청수’ 포도 과피 및 과육의 fatty acid 분석을 위해 과피 및 과육을 각각 분리하고 액체질소를 이용해 마쇄한 후 시료 1g에 항산화제로서 butylhydroxytoluene(BHT) 25mg 및 내부 표준물질로 pentadecanoic acid 250mg을 함유하는 3M HCl/MeOH 5mL를 첨가하였다. 에스테르 교환 반응은 80°C의 water bath에서 2시간 동안 반응시켜 FAMEs를 합성하였다. 반응 후 급히 냉각시키고 FAMEs를 2mL의 n-hexane에서 2회 추출하였다. n-hexane 층을 질소기류 하에서 완전히 증발시키고 2mL 클로로포름에 재용해시켜 Mass selective detector model 5975 series가 장착된 GC(model 6890N, Agilent, Columbia, MD, USA)으로 분석하였다. 사용한 칼럼은 HP-INNOWAX(60m × 0.25mm I.d. × 0.25µm film thickness, J&W, USA)를 사용하였고 온도 program은 40°C에서 5분간 유지한 다음 10°C/min의 속도로 220°C까지 다시 5°C/min의 속도로 250°C까지 상승시킨 후 20분간 유지하였다. Injector와 detector의 온도는 각각 250°C, 280°C이며, carrier gas는 helium을 사용하여 유속 1mL/min으로 하고 시료는 1µL를 주입하였고 splitless 모드로 설정하였다. GC-MS 조건 중 시료의 이온화는 electron impact ionization(EI) 방법으로 행하였다. Ionization voltage를 70eV로 하였고, 분석할 분자량의 범위는 30-450(m/z)로 설정하였다.
휘발성 향기성분 및 fatty acid 확인
GC-MS에 의해 Total ionization chromatogram(TIC)에 분리된 각 peak의 성분분석은 mass spectrum library(NIST 11와 Wiley 139)와 mass spectral data book의 spectrum과의 일치 및 retention index와 문헌상의 retention index와의 일치, 그리고 표준물질의 분석 data를 비교하여 확인하였다.
통계처리
본 실험결과 통계처리는 SPSS 프로그램(18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 one-way ANOVA로 분석한 후, 처리평균간의 유의성은 p < 0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 검정하였다.
결과 및 고찰
과실 특성
‘청수’ 포도의 PGR 처리별 과실 특성을 조사한 결과(Table 1), 포도의 과립 무게는 처리간 유의한 차이를 나타내어 무처리 포도가 가장 적은 과립 무게 4.49g을 나타내었다. GA3 100ppm 단용처리한 포도는 5.31g을 나타내었으며 GA3 100ppm + TDZ 5ppm와 GA3 100ppm + FCF 5ppm 혼용처리한 포도의 과립 무게는 6.30-6.48g을 나타내어 PGR 혼용처리구의 포도가 가장 큰 과립 무게를 나타내었다.
가용성 고형물(TSS) 함량은 무처리와 GA3 100ppm 단용처리 사이에 1°Brix 정도의 차이가 났고, GA3 100ppm + TDZ 5ppm과 GA3 100ppm + FCF 5ppm PGR 혼용처리한 포도는 무처리나 GA3 100ppm 처리와 차이가 나지 않아 cytokinin계 PGR 처리가 TSS 함량에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 산함량은 무처리 포도가 PGR 혼용처리한 포도보다 0.15% 정도 유의하게 높게 나타났다. Jung et al.(2015)은 ‘흑보석’ 포도에 PGR을 처리했을 때 TSS 함량이 일찍 증가하지만 적정 수확기 이후에는 처리에 따른 차이가 없다고 보고하였다. 또한 산함량은 만개 후 100일에 무처리보다 PGR 처리 포도의 산함량이 낮았고 만개 후 110일에는 무처리 포도의 산함량이 낮아 PGR 처리가 무처리보다 조기에 산함량을 감소시킨다고 보고하였다.
청포도는 적포도처럼 색의 변화에 의해서 성숙진행 단계를 판단할 수 있는데 청포도의 색은 적포도와 다르게 성숙이 진행될수록 불투명한 녹색에서 투명한 연녹색으로 변하며 성숙이 더 진행되면 노란색으로 변한다. ‘청수’ 포도의 노란색을 나타내는 b* 값은 무처리 포도에서 유의하게 높은 값을 보였고 PGR 처리 포도에서는 무처리보다 낮은 b* 값을 나타내어 연녹색이 많이 남아있었다. 총폴리페놀 함량은 적포도에서는 성숙이 진행될수록 안토시아닌 색소의 증가와 함께 증가하지만 청포도는 적포도와 다르게 성숙이 진행될수록 총폴리페놀 함량이 감소한다. PGR 처리에 따른 ‘청수’ 포도의 총폴리페놀 함량은 처리간 유의한 차이가 나타나지 않았지만 PGR 처리 포도가 다소 높은 값을 나타내었다.
Jung et al.(2015)은 PGR 처리에 따른 수확률을 조사했을 때 GA3가 저농도일 때는 성숙이 촉진되었지만 고농도에서는 숙기가 지연되었고, TDZ와 혼용처리할 경우 무처리보다 숙기가 늦지만 GA3 단용처리에 비해 숙기지연을 상쇄시켰다고 보고하였다. 하지만 본 실험에서는 PGR 혼용처리가 GA3 단용처리 포도의 숙기 지연을 상쇄시키는 것으로 나타나지 않았다. GA3와 FCF와 같은 식물 생물학적 조절제는 일반적으로 과립의 크기와 견고성을 향상시키기 위해 생식용 포도 생산자에 의해 사용된다(Retamales et al., 1995; Zoffoli et al., 2009). GA3는 과립의 세포 팽창을 촉진하여 세포 밀도를 감소시키는 반면 FCF는 세포 분열을 일으켜 세포 밀도를 증가시킨다(Ben-Arie et al., 1997). Jung et al.(2015)의 보고에서도 GA3와 TDZ 혼용처리 시 과피의 두께가 두꺼워지고 과육의 밀도가 증가되어 과립의 경도가 증가한다고 하였다. GA3로 처리한 열매의 생장률은 급격하게 증가하고 일반적인 과립 발달의 이중 S자형 성장곡선을 따르지 않는다(Raath, 2012). FCF는 TSS 및 안토시아닌 색의 축적을 지연시키고 산의 호흡을 지연시켜 과일 성숙을 지연시킨다(Retamales et al., 1995; Ben-Arie et al., 1997). 뿐만 아니라 과일에 높은 농도를 적용하면 ‘Flame Seedless’나 ‘Redglobe’와 같은 민감한 품종의 색 발현을 영구히 지연시킬 수 있으며 과실의 향과 질감을 변형시켰다고 하였다. 6-10mm 과립 직경의 ‘Crimson Seedles’s에 3ppm FCF를 적용하면 적정산도는 증가하지만 안토시아닌 농도는 감소한다고 하였고, GA3와 FCF 5ppm의 혼용처리는 ‘Redglobe’의 TSS를 증가시킨다(Strydom, 2013)고 하였다. 일반적으로 수확일은 FCF와 GA3의 농도에 따라 7일에서 21일까지 지연되지만, 결국에는 적절한 색과 TSS에 도달하게 된다(Retamales et al., 1995)고 하였다. 결국 PGR 처리는 과실 숙기나 세포생장 조절에 의해 품질을 변화시키는 방법이기 때문에 포도의 발달 중 일어나는 다양한 물리·화학적 및 생물학적 변화에 큰 영향을 미칠 것이라 생각되며, 또한 포도 품질의 중요한 요인 중 하나인 향기생성에도 큰 영향을 미칠 것이라 판단된다.
휘발성 향기 성분
휘발성 화합물은 포도 과실 및 포도주의 품질에 필수적인 요소이며 포도의 향기와 다양한 특성을 결정한다. 수백 가지의 휘발성 유기화합물이 포도에서 확인되었으며, 이들은 terpenoids, 지방산 유래 화합물, 방향족 알데히드, 알코올, thiols 및 methoxypyrazines(González-Barreiro et al., 2015) 같은 몇 가지 주요 성분으로 분류된다. 각 포도 품종별 향기의 특성은 이 화합물들의 독특한 조합에 의해 이루어진다. ‘청수’ 포도를 생식용으로 재배할 때 일반적으로 과실의 무핵 및 과실 비대의 목적으로 PGR을 처리하는데, PGR 처리 포도로 포도주를 제조할 경우 향기에 큰 차이가 있는 것으로 확인되어 그 원인을 밝힐 필요가 있어 먼저 PGR 처리 유무에 의한 향기성분의 차이를 조사하고 향기를 생성하는 전구체인 지방산 및 알칸의 함량을 조사하여 PGR 처리가 향기 물질 생성에 영향을 미치는지 확인할 필요가 있었다.
PGR 처리가 ‘청수’ 포도의 향기 발달에 미치는 영향을 조사한 결과(Table 2), 무처리 포도에서 향기에 관여하는 성분이 가장 다양하게 발달하였고 포도의 과일향을 나타내는 성분의 함량이 높게 나타났다. 반면 PGR을 처리한 포도에서는 과일향에 관여하는 향기성분의 함량이 낮고, 풀향을 나타내는 C6 화합물 유래 hexanal, (E)-2-hexenal, 4-hexen-1-ol, (E)-2-hexen-1-ol 성분의 함량이 높게 나타났다. PGR 처리 포도 중에서도 GA3 100ppm + TDZ 5ppm을 처리한 포도에서는 향기에 관여하는 성분의 종류가 가장 적게 검출되었고, C6 화합물 유래 물질 또한 함량이 가장 적게 검출되었다. 향기를 생성하는 성분 중 과일향은 에스테르나 케톤류 또는 락톤류에 의해 생성되며, 에스테르 성분은 지방산에 의해 주요하게 합성되는 것으로 알려져 있다. 과일의 향기는 성숙기 이후 크게 발달하기 시작하는데, 포도는 변색기 이후 급격히 발달하기 시작하여 성숙 최적기에 가장 많은 향기를 발산하고 과숙기에 감소하기 시작한다(Chang et al., 2014).
과일의 향기는 탄수화물, 단백질, 지방으로부터 수백, 수천의 향기 물질이 생성되지만 과일의 경우 대부분 지방산으로부터 과일 향기를 나타내는 에스테르계 물질을 다량 생성하게 된다. 적정 성숙기 이전에는 과일향을 나타내는 물질보다 그린, 풀향을 나타내는 알데히드, C6 유래 알코올류의 함량이 다른 성분에 비해 상대적으로 높고, 성숙기에 이와 같은 물질들은 에스테르류나 2차 알코올류로 바뀌어 그린, 풀향은 감소하게 되고, 과일, 꽃향을 나타내는 성분들은 증가하게 된다(Chang et al., 2015). 알코올류 중 3-methyl-1-butanol 및 2-methyl-1-butanol은 에스테르로 전환되어 향기에 긍정적인 영향을 준다(Stahnke, 1994).
본 실험에서 PGR 처리 포도의 향기 분석에 있어 다른 성분에 비해 알데히드류의 물질이 상대적으로 높은 것은 무처리와 비교해서 성숙이 지연되었다는 증거가 될 수 있다. PGR 처리 중 GA3 단용처리보다 혼용처리한 포도의 향기 성분이 더 적게 생성되는 것으로 보아 cytokine류가 다양한 향기 물질을 생성시키는 데 부정적인 역할을 하는 것으로 판단된다.
향기 생성은 포도의 미성숙뿐 아니라 종자의 유무 등에 의해서도 큰 차이가 난다. 특히 양조용 포도에서 종자 형성을 중요하게 여기는 것은 종자가 생성될 때 여러 가지 물질이 합성되어 포도에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. GA3와 같은 PGR 처리는 무핵 포도 생성과 관련이 있기 때문에 이와 같은 PGR 처리는 포도의 종자 형성 중 생성되어야 할 다양한 물질이 무핵 관련 메커니즘으로 인해 생성되지 못 할 수도 있다고 생각된다. 그러나 본 실험은 무핵 포도를 재배하기 위한 처리가 아닌 과립비대와 탈립방지 목적으로 PGR을 처리한 것이기 때문에 종자형성 유무보다 과립비대나 성숙 시기와 관련해 포도의 향기성분 함량의 차이를 밝힐 필요가 있다고 판단되었다. 물론 PGR 처리 포도의 적정 성숙기에 도달했을 때의 향기 생성 정도와 cytokine류 혼용처리 포도에서 향기 성분이 더 적게 생성되는 이유를 밝히기 위해서는 향후 더 많은 연구들이 수행되어야 한다. 결론적으로 포도에서 생장조절제 처리는 경도 증대나 탈립 방지 또는 과립비대의 측면에서는 좋은 영향을 미치지만 향기 성분의 생성에는 부정적인 영향을 미치므로 양조용 포도의 품질면에서는 PGR 처리가 바람직한 처리는 아니라고 판단된다.
과피의 지방산 성분 함량
지방산 유래 휘발성 화합물은 주로 C6 및 C9 알데히드, 알콜 및 에스테르를 포함한다. 이러한 휘발성 화합물 중 C6 관련 알데히드, 알코올 및 에스테르는 odor description에 근거하여 ‘녹색 잎 휘발성 물질’(GLVs)로 분류된다(Kalua and Boss, 2009; Matsui, 2006). C6 알데히드는 포도에 가장 풍부한 휘발성 성분이며(Gomez, et al., 1995; Kalua and Boss, 2009), GLVs는 막 파괴 시 유해 환경에 대한 반응으로 신속하게 생성 및 방출되므로 식물에 중요한 신호 화합물로 간주된다. 포도의 경우 이러한 반응과 그 결과는 포도주의 향기에 중요하다. C6 및 C9 알데히드는 리놀레산 및 α-리놀렌산으로부터 lipoxygenase– hydroperoxide lyase(LOX-HPL) 경로를 통해 생성되는 성분이다. LOX(Podolyan, et al., 2010), HPL(Zhu, et al., 2012), alcohol dehydrogenases(ADHs, Tesniere and Verries, 2000) 및 acyltransferase(AAT)는 이 경로의 주요 효소이며, 알데히드는 알코올탈수소효소(ADH)에 의해 환원되어 아세트산으로 에스테르화될 수 있는 C6 알코올을 형성한다(D'Auria, et al., 2007).
PGR 처리가 ‘청수’ 포도 과피의 지방산 함량에 미치는 영향을 조사한 결과(Table 3), C16:0(palmitic acid), C18:0(stearic acid), C18:2(linoleic acid) 및 C18:3(linolenic acid) 성분이 주요 지방산으로 분석되었다. 지방산 함량으로는 포화지방산(C16:0, C18:0)이 불포화지방산(C18:2, C18:3)보다 높은 함량을 나타내었으며, 생장조절제 처리 중 GA3 100ppm + FCF 5ppm 혼합 처리 포도에서 높은 지방산 함량을 나타내었다. C6 및 C9 알데히드 생성과 관련된 불포화지방산 함량은 무처리 포도에서 가장 낮은 함량을 나타내었으며 이는 Table 2의 향기 성분에 있어 C6 계열의 알데히드 함량이 낮은 것과도 일치하였다. 장쇄(long-chain) 지방산에 대한 연구에 따르면 Vitis vinifera 포도는 극성 지질과 리놀레산이 지배적인 것으로 보고되었다(Gallander and Peng, 1980; Miele, et al., 1993). ‘두누리’ 포도의 과육, 과피, 종자에서 각각 지방산을 조사했을 때 포화지방산보다 불포화지방산인 리놀레산의 함량이 높은 것으로 나타났으며, 부위별로 차이는 있지만 적정 성숙기 이전에 높은 함량을 나타내다가 성숙기 이후 감소하는 패턴을 보였다. 그러나 ‘청수’ 포도는 포화지방산 함량이 높은 것으로 나타나 품종이나 재배 방법, 재배 시기 등에 따라 지방산 분포가 다르게 나타나는 것으로 판단되었다.
지방산과 그 유래 휘발성 물질은 포도뿐만 아니라 포도주 풍미를 위해서도 중요하다. 낮은 지방산 함량은 부진한 발효 및 포도주에 휘발성 산의 증가로 이어질 수 있다(Alexandre and Charpentier, 1998). 포도주의 C6 휘발성 화합물은 포도에서 유래하므로 포도 의존적인(Keyzers and Boss, 2009) 화합물이다. 따라서 포도에서 포도주까지 지방산과 그 유래 휘발성 물질 간의 관계에 대해 이해할 필요가 있다. C6 알데히드와 C6 알코올은 포도주에서 hexyl acetate 전구체이고, 포도주에 있는 hexyl acetate는 포도로부터 오며 과일 특성에 기여하므로 포도의 C6 화합물 수준은 이러한 포도로 만든 포도주의 향기 특성과 밀접한 관련이 있다. 그러나 C6 계열의 화합물 중에서도 (z)-3-hexen-1-ol이나 (E)-2-hexenal과 같은 물질은 미성숙 포도에서 높은 함량을 나타내는 물질이기 때문에 이와 같은 성분이 많이 남아있다는 것은 과일의 성숙기와 큰 연관이 있다는 의미이고(Chang et al., 2015), 향기 특성에 있어서도 그린이나 풀향, 풋내 등의 향이 많이 남아있다는 것을 나타낸다.
과피의 n-Alkanes 성분 및 함량
포도의 표피는 다양한 큐티클 층으로 구성되어 있고(Shin, et al., 2009) 발수성을 띠며, 식물 표면을 깨끗하고 건조하게 유지시키고, 자외선으로부터 보호와 미생물로부터의 공격에 방어벽 역할을 한다(Barthlott and Neinhuis, 1997; Krauss et al., 1997; Markstadter et al., 2000). 과일 표피 왁스의 정성 분석 결과 주로 알칸류, 알켄류, 알코올류, 알데히드류, 에스테르류, 지방산류(Shin et al., 2009)로 구성되어 있다고 보고되었고, 그 중에서도 알칸은 관능기가 없는 순수한 탄화수소이다. 포도 과피에 존재하는 알칸 성분은 다양한 경로를 통해 fatty acid로 분해된다. 이는 fatty acid가 발효 중 효모에 의해 다양한 향기 성분을 합성할 수 있는 전구체로 작용할 수 있음을 의미한다. 알칸과 같은 소수성 물질은 미생물 성장을 위한 유일한 탄소 및 에너지원으로 사용될 수 있다. 이를 위해 호기성 조건에서 산소가 전자 수용체 역할을 하는 반면, 혐기성 조건에서는 황산염과 아질산염이 일부 박테리아에 대해 이 기능을 갖는다(Ji et al., 2013). 산소가 이용 가능하다면, 효모와 같은 진핵 미생물은 n-알칸을 알코올로의 산화와 지방산의 ω-히드록시화(hydroxylation)를 시킨다(Scheller et al., 1998). 효모에 의한 지방족 탄화수소의 산화 과정에서 mono- 또는 di-말단 분해가 가능하다(Blasig et al., 1988; Mauersberger et al., 1996; Schunck et al., 1987). mono-말단 경로 내에서 알칸은 말단 히드록시화에 의해 1차 알코올로 전환되고, 이후 알코올 탈수소효소(또는 알코올 산화효소) 및 알데히드 탈수소효소에 의해 지방산으로 산화된다(Watkinson and Morgan 1991). di-말단 분해의 경우 mono-말단 경로로부터 1차 알코올은 그들의 ω-위치에서 히드록시화되어 diols을 형성하고, 이어서 ω-히드록시 지방산으로 산화된 다음 β-산화에 의해 분해되어 디카르복실산으로 산화된다(Coon 2005; Watkinson and Morgan 1991). 초기 히드록시화는 분자 내에서 일어나 2차 알코올이 형성되고(Forney and Markovetz 1970), 2차 알코올은 케톤으로 산화되고 이어서 Baeyer-Villiger monooxygenase(BVMO)에 의해 에스테르로 전환되며(Forney and Markovetz 1970; Kirschner et al., 2007) 에스테르 가수분해효소(esterase)에 의해 알코올 및 지방산으로 가수분해된다.
‘청수’ 포도의 PGR 처리가 포도 과피의 알칸 성분의 형성에 미치는 영향을 조사한 결과(Table 4), 14종의 알칸이 검출되었으며, 무처리 포도에서 알칸 성분의 함량이 가장 높았고, GA3 100ppm 처리 포도에서는 검출되지 않는 알칸 성분들도 다수 존재했다. 특히 GA3 100ppm + TDZ 5ppm을 처리한 포도에서는 알칸 성분들이 거의 검출되지 않았다. ‘청수’ 포도 과피의 다양한 알칸 성분 중 nonacosane과 hexatriacontane이 상당히 높은 함량을 나타내었다. 이전의 ‘청수’ 포도주의 시기별 향기 성분을 분석한 결과(Chang et al., 2014)에서 다른 포도주에 비해 ‘청수’ 포도주에서 fatty acid 종류가 다양하게 나타났고 함량 또한 높게 나타났다. 관능평가나 향기 분석에서는 상당히 높은 과일향을 나타내는 것으로 조사되어 향기생성 전구체인 알칸이나 지방산이 포도주 제조 시 효모에 의해 대사되어(Beier et al., 2014) 향기 생성에 큰 기여를 했을 것으로 판단되었다. PGR 처리에 의해 알칸 함량에 차이가 나타나는 것으로 미루어 지방산의 생성에도 영향을 주며, 포도 향기 생성에 관여하는 지방산 함량이 적거나 또는 생성되지 않았기 때문에 무처리 포도에 비해 향기 성분과 함량이 적게 나타난 것으로 사료된다. 향기의 전구체로 작용 가능한 알칸 성분을 측정하고 알칸이 지방산으로 분해되는 대사를 이해하는 것은 향후 고향기 포도 육종이나 재배를 위해 필요한 조사라 사료된다.
