1. 과실은 숨을 쉰다.
○ 사과는 완전히 부패할 때 까지 삶을 계속하므로 항상 호흡
○ 호흡량
- 세포분열이 왕성한 유과기는 극히 높지만 과실이 커짐에 따라 급격히 저하.
- 성숙 직전 호흡이 다시 높아지는 클라이맥터릭 라이즈(climacteric rise)(그림 1).
그림 1. 사과 과실의 성숙에 따른 호흡강도의 변화 (Krotkov, 1941)
○ 호흡상승 현상 : 조~중생종은 비교적 확실. 만생종은 그 정도가 낮다.
- 원인물질 : 에틸렌. 과실 내에서 호흡상승 직전 함량이 높아진다.
- 호흡상승이 최고인 때가 클라이맥터릭 맥시멈(climacteric maximum):과실 완숙 시기
2. 식물호르몬 함량이 증가하거나 감소한다.
○ 에틸렌 : 증가하면 호흡량이 높아짐.
○ 오옥신, 시토키닌, 지베렐린: 성숙기로 감에 따라 감소.
○ ABA : 성숙됨에 따라 감소하지만 수확 전에는 재차 급증.
3. 과실의 내부 성분이 변화한다.
○ 수분 : 과실의 85% 내외. 전 생육기를 통하여 그다지 변화가 없다.
○ 탄수화물 : 전분, 당, 섬유질, 펙틴질 등이며 그 밖에 유기산도 상당히 있음.
○ 당과 산의 비율: 과실의 식미 좌우.
○ 기타 성분으로 단백질, 비타민, 무기성분 등이 있지만 양은 적다.
가) 전분(澱粉)함량
○ 생육초기부터 조금씩 증가하여 한여름에 최고에 달하였다가 점차 줄어 성숙과 함께 사라짐(그림 2).
그림 2. 사과 과실내의 탄수화물 함량의 시기별 변화
나) 당(糖) 함량
○ 생육 초기에는 극히 적지만 성숙되면서 점차 증가.
- 탄수화물이 전류되기 쉬운 형태(솔비톨, sorbitol)로 바뀌어 과실에 운반되어 당으로 바뀜
○ 사과 과실의 당 종류: 환원당인 포도당(glucose)과 과당(fructose), 비환원당인 자당(sucrose).
·가장 많은 과당은 수확기까지 증가하며 자당은 성숙이됨에 따라 급증(그림 3).
그림 3. 사과 과실 내 당류의 시기별 함량(일본 과수시모리오카지장, 1977)
다) 유기산의 함량
○ 대부분 사과산(malic acid). 전분처럼 여름에서 성숙기에 걸쳐 점차 감소.
○ 산의 함량 : 조생종은 1%가 넘기도 하며 적은 품종은 0.2~0.3%
- 대부분의 품종은 수확 시 0.3~0.6% 정도
○ 산 함량 감소 : 과실 호흡에 사용되기 때문이며 고온기에는 호흡량이 많아 감소폭이 크다.
- 특히 사과산은 온도에 민감하게 반응
라) 과실경도(硬度) 변화
○ 과피에 특히 많은 펙틴(pectin)과 섬유질은 과실 경도를 유지
○ 과실이 익지 않은 동안은 물에 불용성인 프로토펙틴이 많고 성숙되면서 가용성 펙틴으로 바뀐다.
- 펙틴은 과실 세포를 서로 연결하는 역할. 수용성이 되면 결합력이 약해져 과실 경도 저하(그림 4).
그림 4. 세포의 모식도(1977)
마) 비타민C
○ 대부분 과피 또는 과피 바로 아래의 과육에 있고 과실이 자라면서 점차 감소
○ 함량 : 환경에 따라 크게 달라, 그늘보다 햇볕을 잘 받는 부위의 과실이, 봉지를 안 씌운 과실이 많다.
4. 과실에 밀(蜜)이 생긴다(water core가 생김).
그림 5. 사과나무에 있어서 동화 물질의 전류
○ 밀 증상 : 맑은 날이 계속되면 잎에 다량의 솔비톨이 생산되고 효소의 작용이 약하여 공기로 채워져 있던
과육의 세포간극에 솔비톨이 전류되어 나타난다.
○ 수확저장 중 자연 소실되지만 많을 경우 늦어진다. 따라서 과실세포는 산소를 받기 어려워 산소결핍으로
호흡을 할 수 없게 된다. 과실은 세포 속의 산소를 이용하는 분자간호흡(分子間呼吸)을 하여 발효(醱酵)가
시작되고 그 결과 알데히드 등 유해물질이 축적되어 과육 갈변 장해로 나타난다.
5. 온도가 낮아지면서 착색이 좋아진다.
○ 사과의 과피색 : 적색과 황색이 대부분이며 재배상 적색 품종이 어렵다.
가) 과실의 색소
○ 대부분의 사과품종은 녹색, 황색 및 적색의 과피 색소를 가지고 있다.
- 색 및 색소 발현 : 유전에 의하여 좌우되지만 기상이나 토양 등 환경조건 또는 재배관리에 의해서도 변화
○ 녹색색소 : 클로로필은 엽록체 속의 카로티노이드(황색색소)와 함께 있다.
- 광합성의 주역이며 고온이나 광(光)이 많으면 형성
- 마그네슘이나 질소는 클로로필의 구성요소이므로 결핍되면 녹색 소실. 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu)
결핍에서도 녹색은 없어진다.
- 가을 저온이 되면 분해, 소실되고 함께 있던 황색색소가 발현.
- 사과에서는 이러한 상태를 바탕색(地色)이 올랐다고 표현
○ 황색 색소 : 카로티노이드계 색소. 이 색소는 미숙 과에도 있지만 클로로필에 감추어져
가을이 되어 클로로필이 없어지고 나서야 눈에 보이게 된다.
○ 적색 색소 : 안토시아닌. 과피나 때로는 과육세포에도 있는데 당의 축적, 광, 저온에서 발현
- 산성(酸性)에서는 적색으로, 알칼리성에서는 청색으로 나타나 과실의 산성도, 과실 내 색소분포,
안토시 아닌 종류별 함량에 따라 과피색은 변화
나) 붉은 색소의 생성
(1) 유전인자 : 붉은 색소를 많이 만드는 능력이 있는 품종은 적색품종, 능력이 적은 품종은 황색품종
(2) 당의 축적 : 적색을 많이 발현시키기 위해서는 과실 속에 당을 축적시키고 질소를 억제하여 단백
질을 만드는 길을 좁히고 안토시아닌을 만드는 길을 넓힐 필요가 있다(그림 6, 7).
그림 6. 사과 적색색소 안토시아닌의 생성 경로 (1965)
그림 7. 사과 과실의 당분 함량과 착색과의 관계(일본 아오모리사과시)
(3) 광(光) : 사과의 안토시아닌은 반드시 빛이 닿아야 발현. 태양광선 중 400나노메터(mm) 전후의 파장을 가
진 자외선이 적색을 발현하는 힘이 가장 강하다.
(4) 온도(溫度)
○ 착색 적온 : 15℃. 20℃이상 고온 또는 10℃이하의 저온에서는 착색 불량.
- 밤은 저온이고, 낮은 맑은 날씨면 빨리 붉게 됨(그림 8). 과실 온도도 저온일수록 착색이 잘됨(그림 9).
그림 8. 사과의 착색과 야간기온
그림 9. 안토시아닌 함량에 미치는 과실 온도의 영향(1980)
○ 고온에서 붉게되지 않는 이유 : 안토시아닌은 생기지 않은 반면, 엽록소는 새로 만들어지고 분해, 소실이
늦어지기 때문이다.
○ 질소(窒素) 및 물 : 수체 내에 질소분이나 수분이 적으면 안토시아닌 생성이 많아진다. 이것은
질소분이 결핍되면 단백질 합성의 길이 좁아져 안토시아닌을 생성하기 위해서 전분이 많이 사용되기
때문이다.
- 물이 부족한 경우 : 물에 녹기 어려운 탄수화물이 녹기 쉬운 형태로 바뀌어 안토시아닌을 만드는데
유리하게 작용한다고 생각된다(그림 10).
그림 10. 생육시기별 토양의 건조가 사과 생육 및 과실 품질에 미치는 영향 ( 등)
(5) 질소나 물이 많으면 : 새가지가 번무하여 탄수화물이 생장에 많이 쓰여 빛투과가 나빠져 잎의 활동이
떨어져 착색이 나빠짐.
6. 수확전 낙과가 생긴다.
○ 과실이 익고 씨가 노화되면 과실꼭지 기부쪽에 이층(離層)이 생겨 낙과가 시작(그림 11).
그림 11. 이층형성 부위에 있어서 오옥신의 구배와 낙과의 관계 (Addicott, 1955)
- 이러한 낙과를 6월 낙과(조기낙과, June drop)와 대비하여 후기낙과 또는 수확전 낙과
- 오옥신 : 이층형성 방지역할
- 에틸렌과 ABA: 이층형성 촉진
7. 수확기
○ 동일한 품종 : 재배지역, 기후, 재배관리에 따라서 다르다.
○ 품종 : 유전 특성에 따라 만개기로부터 수확까지의 일수는 거의 일정
○ 성숙정도 : 해에 따라 차이가 나므로 전분, 당, 산, 경도 등 내용물의 변화와, 밀 발생, 착색정도, 바탕색의
변화, 낙과정도, 종자의 색의 변화 등 종합 판단
※출처 : 사과나무 생육습성과 바르게 기르는 기술-원예연구소
1. 과실은 숨을 쉰다.
○ 사과는 완전히 부패할 때 까지 삶을 계속하므로 항상 호흡
○ 호흡량
- 세포분열이 왕성한 유과기는 극히 높지만 과실이 커짐에 따라 급격히 저하.
- 성숙 직전 호흡이 다시 높아지는 클라이맥터릭 라이즈(climacteric rise)(그림 1).
그림 1. 사과 과실의 성숙에 따른 호흡강도의 변화 (Krotkov, 1941)
○ 호흡상승 현상 : 조~중생종은 비교적 확실. 만생종은 그 정도가 낮다.
- 원인물질 : 에틸렌. 과실 내에서 호흡상승 직전 함량이 높아진다.
- 호흡상승이 최고인 때가 클라이맥터릭 맥시멈(climacteric maximum):과실 완숙 시기
2. 식물호르몬 함량이 증가하거나 감소한다.
○ 에틸렌 : 증가하면 호흡량이 높아짐.
○ 오옥신, 시토키닌, 지베렐린: 성숙기로 감에 따라 감소.
○ ABA : 성숙됨에 따라 감소하지만 수확 전에는 재차 급증.
3. 과실의 내부 성분이 변화한다.
○ 수분 : 과실의 85% 내외. 전 생육기를 통하여 그다지 변화가 없다.
○ 탄수화물 : 전분, 당, 섬유질, 펙틴질 등이며 그 밖에 유기산도 상당히 있음.
○ 당과 산의 비율: 과실의 식미 좌우.
○ 기타 성분으로 단백질, 비타민, 무기성분 등이 있지만 양은 적다.
가) 전분(澱粉)함량
○ 생육초기부터 조금씩 증가하여 한여름에 최고에 달하였다가 점차 줄어 성숙과 함께 사라짐(그림 2).
그림 2. 사과 과실내의 탄수화물 함량의 시기별 변화
나) 당(糖) 함량
○ 생육 초기에는 극히 적지만 성숙되면서 점차 증가.
- 탄수화물이 전류되기 쉬운 형태(솔비톨, sorbitol)로 바뀌어 과실에 운반되어 당으로 바뀜
○ 사과 과실의 당 종류: 환원당인 포도당(glucose)과 과당(fructose), 비환원당인 자당(sucrose).
·가장 많은 과당은 수확기까지 증가하며 자당은 성숙이됨에 따라 급증(그림 3).
그림 3. 사과 과실 내 당류의 시기별 함량(일본 과수시모리오카지장, 1977)
다) 유기산의 함량
○ 대부분 사과산(malic acid). 전분처럼 여름에서 성숙기에 걸쳐 점차 감소.
○ 산의 함량 : 조생종은 1%가 넘기도 하며 적은 품종은 0.2~0.3%
- 대부분의 품종은 수확 시 0.3~0.6% 정도
○ 산 함량 감소 : 과실 호흡에 사용되기 때문이며 고온기에는 호흡량이 많아 감소폭이 크다.
- 특히 사과산은 온도에 민감하게 반응
라) 과실경도(硬度) 변화
○ 과피에 특히 많은 펙틴(pectin)과 섬유질은 과실 경도를 유지
○ 과실이 익지 않은 동안은 물에 불용성인 프로토펙틴이 많고 성숙되면서 가용성 펙틴으로 바뀐다.
- 펙틴은 과실 세포를 서로 연결하는 역할. 수용성이 되면 결합력이 약해져 과실 경도 저하(그림 4).
그림 4. 세포의 모식도(1977)
마) 비타민C
○ 대부분 과피 또는 과피 바로 아래의 과육에 있고 과실이 자라면서 점차 감소
○ 함량 : 환경에 따라 크게 달라, 그늘보다 햇볕을 잘 받는 부위의 과실이, 봉지를 안 씌운 과실이 많다.
4. 과실에 밀(蜜)이 생긴다(water core가 생김).
그림 5. 사과나무에 있어서 동화 물질의 전류
○ 밀 증상 : 맑은 날이 계속되면 잎에 다량의 솔비톨이 생산되고 효소의 작용이 약하여 공기로 채워져 있던
과육의 세포간극에 솔비톨이 전류되어 나타난다.
○ 수확저장 중 자연 소실되지만 많을 경우 늦어진다. 따라서 과실세포는 산소를 받기 어려워 산소결핍으로
호흡을 할 수 없게 된다. 과실은 세포 속의 산소를 이용하는 분자간호흡(分子間呼吸)을 하여 발효(醱酵)가
시작되고 그 결과 알데히드 등 유해물질이 축적되어 과육 갈변 장해로 나타난다.
5. 온도가 낮아지면서 착색이 좋아진다.
○ 사과의 과피색 : 적색과 황색이 대부분이며 재배상 적색 품종이 어렵다.
가) 과실의 색소
○ 대부분의 사과품종은 녹색, 황색 및 적색의 과피 색소를 가지고 있다.
- 색 및 색소 발현 : 유전에 의하여 좌우되지만 기상이나 토양 등 환경조건 또는 재배관리에 의해서도 변화
○ 녹색색소 : 클로로필은 엽록체 속의 카로티노이드(황색색소)와 함께 있다.
- 광합성의 주역이며 고온이나 광(光)이 많으면 형성
- 마그네슘이나 질소는 클로로필의 구성요소이므로 결핍되면 녹색 소실. 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu)
결핍에서도 녹색은 없어진다.
- 가을 저온이 되면 분해, 소실되고 함께 있던 황색색소가 발현.
- 사과에서는 이러한 상태를 바탕색(地色)이 올랐다고 표현
○ 황색 색소 : 카로티노이드계 색소. 이 색소는 미숙 과에도 있지만 클로로필에 감추어져
가을이 되어 클로로필이 없어지고 나서야 눈에 보이게 된다.
○ 적색 색소 : 안토시아닌. 과피나 때로는 과육세포에도 있는데 당의 축적, 광, 저온에서 발현
- 산성(酸性)에서는 적색으로, 알칼리성에서는 청색으로 나타나 과실의 산성도, 과실 내 색소분포,
안토시 아닌 종류별 함량에 따라 과피색은 변화
나) 붉은 색소의 생성
(1) 유전인자 : 붉은 색소를 많이 만드는 능력이 있는 품종은 적색품종, 능력이 적은 품종은 황색품종
(2) 당의 축적 : 적색을 많이 발현시키기 위해서는 과실 속에 당을 축적시키고 질소를 억제하여 단백
질을 만드는 길을 좁히고 안토시아닌을 만드는 길을 넓힐 필요가 있다(그림 6, 7).
그림 6. 사과 적색색소 안토시아닌의 생성 경로 (1965)
그림 7. 사과 과실의 당분 함량과 착색과의 관계(일본 아오모리사과시)
(3) 광(光) : 사과의 안토시아닌은 반드시 빛이 닿아야 발현. 태양광선 중 400나노메터(mm) 전후의 파장을 가
진 자외선이 적색을 발현하는 힘이 가장 강하다.
(4) 온도(溫度)
○ 착색 적온 : 15℃. 20℃이상 고온 또는 10℃이하의 저온에서는 착색 불량.
- 밤은 저온이고, 낮은 맑은 날씨면 빨리 붉게 됨(그림 8). 과실 온도도 저온일수록 착색이 잘됨(그림 9).
그림 8. 사과의 착색과 야간기온
그림 9. 안토시아닌 함량에 미치는 과실 온도의 영향(1980)
○ 고온에서 붉게되지 않는 이유 : 안토시아닌은 생기지 않은 반면, 엽록소는 새로 만들어지고 분해, 소실이
늦어지기 때문이다.
○ 질소(窒素) 및 물 : 수체 내에 질소분이나 수분이 적으면 안토시아닌 생성이 많아진다. 이것은
질소분이 결핍되면 단백질 합성의 길이 좁아져 안토시아닌을 생성하기 위해서 전분이 많이 사용되기
때문이다.
- 물이 부족한 경우 : 물에 녹기 어려운 탄수화물이 녹기 쉬운 형태로 바뀌어 안토시아닌을 만드는데
유리하게 작용한다고 생각된다(그림 10).
그림 10. 생육시기별 토양의 건조가 사과 생육 및 과실 품질에 미치는 영향 ( 등)
(5) 질소나 물이 많으면 : 새가지가 번무하여 탄수화물이 생장에 많이 쓰여 빛투과가 나빠져 잎의 활동이
떨어져 착색이 나빠짐.
6. 수확전 낙과가 생긴다.
○ 과실이 익고 씨가 노화되면 과실꼭지 기부쪽에 이층(離層)이 생겨 낙과가 시작(그림 11).
그림 11. 이층형성 부위에 있어서 오옥신의 구배와 낙과의 관계 (Addicott, 1955)
- 이러한 낙과를 6월 낙과(조기낙과, June drop)와 대비하여 후기낙과 또는 수확전 낙과
- 오옥신 : 이층형성 방지역할
- 에틸렌과 ABA: 이층형성 촉진
7. 수확기
○ 동일한 품종 : 재배지역, 기후, 재배관리에 따라서 다르다.
○ 품종 : 유전 특성에 따라 만개기로부터 수확까지의 일수는 거의 일정
○ 성숙정도 : 해에 따라 차이가 나므로 전분, 당, 산, 경도 등 내용물의 변화와, 밀 발생, 착색정도, 바탕색의
변화, 낙과정도, 종자의 색의 변화 등 종합 판단
※출처 : 사과나무 생육습성과 바르게 기르는 기술-원예연구소