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문제 정의
- 이상과 같이 마늘의 이화학적 성분변화가 주류를 이루고 있을 뿐 녹변된 마늘의 성분변화는 Kim 등(21)이 발표한 저온 저장된 마늘에 함유된 유기산 중 피르브산 및 숙신산, 아미노산 중아르기닌, 지방산 중 리놀레산 및 리놀렌산은 녹변이 발생하는 마늘이 건전한 마늘에 비해 높은 값을 나타냈다고 보고한 것이 유일하며 녹변된 마늘에 관련된 이화학적 성분 변화에 관련된 연구는 매우 미진한 상태이다. 따라서 본 연구에서는control, 저온저장한 마늘, 녹변 마늘 및 conditioning한 마늘의저장 전후 및 녹변 유발 후의 성분을 비교 분석하여 녹변에 관여하는 물질들을 탐색하고자 하였다.
가설 설정
- 2)Garlic stored at 4℃.
- 2)Garlic stored at 4℃.
- 2)Garlic stored at 4℃.
제안 방법
- Control, 저온저장한 마늘, 녹변 마늘 및 conditioning한 마늘의 저장 전후 및 녹변 유발 후의 성분을 비교 분석한 결과 다음과 같았다. 일반성분과 가용성고형분, pH, 유기산 산도 및 총당 등에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 마늘에 함유된 유기산 함량 중 pyruvic ac나는 137.
- 또한 향기성분의 분리를 위해 극성이 각기 다른column(DB 20 및 DB 5)을 사용한 예비실험 결과 전자는 40분 이후의 피크들은 서로 분리가 되지 않은 반면, 후자는 40분 이후의 피크들이 잘 분리되어 극성이 낮은 DB 5 column을 사용 분석하였다. Control, 저온저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning 한 마늘들의 향기성분에 대한 GC proHle을 얻은 것을 기초로 GC에 의하여 분리된 각 피크들의 물질을 확인하기 위하여 질량분석기로 분석한 결과 Ion Chromatogram(TIC)을 얻었다. 분리된 peak 중 control은 32개, 저온저장한 마늘은 31개, 녹변 마늘 은 32개 및 conditioning한 마늘은 32개의 성분을 동정할 수 있었으며 저온저장한 마늘에서 1개의 피크는 확인이 어려웠다 (Table 7).
- , PA, USA)에 장착된 GC(Hewlett-Packard 5890, PA, US A) 에 주입하여 분리하였다. Injector와 detector온도는 각각 250℃ 및 2701 로 하였고 오븐 온도는 7(TC에서 1분간 유지한 후 분당 VC씩 230℃까지 상승시켜 230℃에서 8분간 유지되도록 하였다. 운반기체는 헬륨을 사용하였고 분당 유속을 1.
- 냉동건조한 마늘 약 2.0g을 300mL 삼각플라스크에 취한 다음 여기에 50% ethanol 90mL를 넣고 80-85℃의 온탕에서 40 분간 유리당을 추출 후 감압농축시켜 ethanol을 제거한 다음 100mL로 정용·혼합하고 Whatman No. 1로 여과하였다. 이를 원심분리한 뒤 상징액을 취하여 이온교환수지 (mixed bed resin MB-3, Sigma, USA) 3 g을 넣고 실온에서 4시간 동안 서서히 흔들어 주어 이온성 물질을 수지에 흡착시켰다.
- 그러나 Likens- Nickerson 장치를 이용한 추출법은 io(yc에서 1시간 이상 추출함으로써 열과 화학반응에 의하여 2차적으로 고분자 향기 성분이 생성될 수 있는 단점 때문에 최근에는 가열에 의하여 향기 성분이 손실 또는 변향될 가능성이 높은 비가열 식품 특히 과채류의 향기 성분 등을 분석할 때 dynamic headspace concentra- tor를 이용하여 향기성분을 추출 분석하고 있다(49). 따라서 본 연구에서는 그동안 Likens-Nickerson 및 dynamic headspace concentrator 등을 이용한 예비실험 결과를 근거하여 용매 추출법을 이용, 향기성분을 주줄한 후 vigreux column를 사용하여 농축하였다. 또한 향기성분의 분리를 위해 극성이 각기 다른column(DB 20 및 DB 5)을 사용한 예비실험 결과 전자는 40분 이후의 피크들은 서로 분리가 되지 않은 반면, 후자는 40분 이후의 피크들이 잘 분리되어 극성이 낮은 DB 5 column을 사용 분석하였다.
- 60X 250 mm, Waters, USA), 검출기는 RI(RI-153O, Jasco, Japan), 용매는 acetonitrile: HQ(75:25)이었다. 또한 1-kestose, 1-nystose 및 1- F-fructosyl nystose의 분석은 Dionex Bio LC(Dionex, Sunny vale, CA 94086)로 분석하였고, column은 carbopac PA 1(4.0 X250 mm), 검출기는 PAD(3K), 용매는 lOOmM NaOH와 100 mM+ 1 M sodium acetate를 gradient로 하여 분석하였다.
- 따라서 본 연구에서는 그동안 Likens-Nickerson 및 dynamic headspace concentrator 등을 이용한 예비실험 결과를 근거하여 용매 추출법을 이용, 향기성분을 주줄한 후 vigreux column를 사용하여 농축하였다. 또한 향기성분의 분리를 위해 극성이 각기 다른column(DB 20 및 DB 5)을 사용한 예비실험 결과 전자는 40분 이후의 피크들은 서로 분리가 되지 않은 반면, 후자는 40분 이후의 피크들이 잘 분리되어 극성이 낮은 DB 5 column을 사용 분석하였다. Control, 저온저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning 한 마늘들의 향기성분에 대한 GC proHle을 얻은 것을 기초로 GC에 의하여 분리된 각 피크들의 물질을 확인하기 위하여 질량분석기로 분석한 결과 Ion Chromatogram(TIC)을 얻었다.
- 마쇄한 마늘 50 g과 증류수 100 mL를 가하여 혼합한 후 여기에 3회에 걸쳐 lOOmLSl ether> 가하여 15분간 격렬히 흔든 다음 방치하여 ether층을 모았다. 모은 ether층을 vigreux column을 이용하여 ℃에서 ether> 1차적으로 제거하고 최종적으로 질소 gas를 이용하여 300rL로 농축하여 향기성분의 분석 시료로 사용하였다.
- 5) 50mL로 정용한 다음 4℃에서 10분 동안 5, 000rpm으로 원심분리하였다. 상징액은 membrane filter(pore size 0.2 μm)로 여과시킨 후 HPLC (PU-980, Jasco, Japan)를 이용하여 columr은 Luna(250X 4.60 mm, Phenomenex, USA), 검출기는 UV(254nm, UV-975 UV/VIS, Jasco, Japan), 용매는 MeOH: 00(40:60)로 분석하였다.
- GC에 의하여 분리된 향기성분의 동정은 GasChromatograph-Mass Spectrometric DetstoRGCMSD)를 이용하였다. 시료도입을 위한 interface 온도는 28CFC, ionization volt- age는 70 eV resolution은 1000, mass range는 30-300 m/e로 하였으며 그 밖의 조건은 향기성분의 분리를 위한 GC와 동일한 조건으로 측정하였고, 분석조건은 Table 2와 같다.
- 0 g을 500 mL 둥근플라스크에 넣고 여기에 80% ethanol 200 mL을 넣어 잘 섞은 후 8VC에서 환류냉각 장치를 부착시켜 1시간 가온, 추출한 다음 감압 여과하였다. 여과하여 얻은 침전물에 다시 80% ethanol 200 mL을 첨가하여 6CFC에서 1시간 방치하고 여과하는 조작을 4-5회 반복하여 여과액에서 당이 검출되지 않을 때까지 침출을 계속하여 얻은 잔사에 무수 ethanol과 acetone으로 탈수처리하였다. 이것을 40℃ 송풍건조기에서 건조시켜 AIS 를 제조하였다.
- 2 μm)로 여과하고 유리당 분석 시료로 사용하였다. 여기서 fructose, glucose, sucrose 는 HPLC(PU-980, Jasco, Japan)로 분석하였으며, column은 Carbohydrate(4.60X 250 mm, Waters, USA), 검출기는 RI(RI-153O, Jasco, Japan), 용매는 acetonitrile: HQ(75:25)이었다. 또한 1-kestose, 1-nystose 및 1- F-fructosyl nystose의 분석은 Dionex Bio LC(Dionex, Sunny vale, CA 94086)로 분석하였고, column은 carbopac PA 1(4.
- 방법에 의하여 GC로 분석하였다. 즉, 냉동건조한 마늘2.0 g을 300 mL 삼각플라스크에 취하고 여기에 80% ethanol 100 mL을 가한 후 실온에서 진탕기(Jeio lech, SK-760M, Korea)를이용, 150rpm에서 3시간동안 유기산을 추출하였다. 추출액을 여과하여 감압 농축한 후 여기에 증류수를 가해 100m로 정용하였다.
- 4개월 동안 보관하면서 경시적으로 꺼내어 사용하였다. 처리구로서는 상온에 저장한 마늘 (Control, garlic stored at room temp.), 4℃에 저장한 마늘(LTG, garUc stored at 4℃), 저온저장한 마늘을 마쇄하여 상온에서 4시간 방치하여 녹변이 유발된 마늘(GDG, 녹변마늘, green discolored garlic) 및 저온저장 후 conditioning처리 녹변 유발성 전구물질을 소진시킨 마늘(CDG, conditioned garUc, 4℃ 저온저장고에서 30일간 저장하여 완전하게 녹변된 마늘 약 20 kg을 35℃에 넣어 7일 동안 conditioning한 마늘)로 구분하여 실험에 사용하였다.
- 0|iL를 FID 가 부착된 GC에 주입하여 분석하였고, GC의 분석조건은 Table 1과 같다. 향기성분의 양적인 변화비교는 GC 검출기로 사용된FID의 response(area count)를 자동적분기(HP3396A, Hewlett- Packaid, PA, USA)로 측정한 피크면적을 상호비교하였다. 자동적 분기의 조작조건은 zero = 5, attenuation = 7, chart speed = 0.
대상 데이터
- 마늘을 나일론 그물망에 약 3 kg씩 넣고 이를 4℃ 저온저장고 및 실온(25℃)에서 6단 높이의 선반(170X170cm, 철제선반) 에 4개월 동안 보관하면서 경시적으로 꺼내어 사용하였다. 처리구로서는 상온에 저장한 마늘 (Control, garlic stored at room temp.
- 실험에 사용한 재료는 2000년 6월 충청북도 단양군 소재 단양마늘시험장에서 수확된 단양산 마늘을 공시료로 채택하였다. 이 때 사용한 표준품은 fructose, glucose, sucrose, carbazole, galacturonic acid monohydrate, 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fruc- tosy nystose(化光純藥, Japan), allicin(NOPEX, Great Britain)를 사용하였으며, 그 외 기타 시약은 1급 이상의 시약을 사용하였다.
- Injector와 detector온도는 각각 250℃ 및 2701 로 하였고 오븐 온도는 7(TC에서 1분간 유지한 후 분당 VC씩 230℃까지 상승시켜 230℃에서 8분간 유지되도록 하였다. 운반기체는 헬륨을 사용하였고 분당 유속을 1.2 mL로 하였으며 split ratic는 1: 60으로 유지하였다. 유기산 표준품은 특급시약(Sigma Co.
- 수확된 단양산 마늘을 공시료로 채택하였다. 이 때 사용한 표준품은 fructose, glucose, sucrose, carbazole, galacturonic acid monohydrate, 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fruc- tosy nystose(化光純藥, Japan), allicin(NOPEX, Great Britain)를 사용하였으며, 그 외 기타 시약은 1급 이상의 시약을 사용하였다.
이론/모형
- Allicin 측정은 Mochizuki(29)의 방법으로 수행하였다. 즉 50 mL 원심분리관에 냉동건조한 마늘 약 1.
- 5 cm/min, area rejection = 50, 000, threshold = 5, peak width =004로 하였다. GC에 의하여 분리된 향기성분의 동정은 GasChromatograph-Mass Spectrometric DetstoRGCMSD)를 이용하였다. 시료도입을 위한 interface 온도는 28CFC, ionization volt- age는 70 eV resolution은 1000, mass range는 30-300 m/e로 하였으며 그 밖의 조건은 향기성분의 분리를 위한 GC와 동일한 조건으로 측정하였고, 분석조건은 Table 2와 같다.
- 가용성 펙틴의 정량은 carbazole-sulfuric acid법(25)에 따라 520 nm에서 흡광도를 측정하여 산출하였으며, 이때 검량선은galacturonic acid monohydrate를 10-60 p.g 농도 범위로 하여 작성하였다.
- 2 mL로 하였으며 split ratic는 1: 60으로 유지하였다. 유기산 표준품은 특급시약(Sigma Co. USA)을 사용하였고 계산은 Varian Chromatography Data System 402(USA)에 의해 내부 표준법으로 정량하였다.
- 유기산은 Cristina 둥(26)의 방법에 따라 전처리한 후 Ha 등 (27)의 방법에 의하여 GC로 분석하였다. 즉, 냉동건조한 마늘2.
- 일반성분과 유기산 산도 및 총당 분석은 AOAC법(22)으로 하였으며 마늘 착즙액은 굴절당도계(Abbe markD, U.S.A)를 사용하여 가용성 고형분을 구하였고, pH는 마늘을 마쇄하여 얻는 여과액을 pH meter(Hanna pH213, Italy)로 측정하였다.
성능/효과
- 마늘의 유리당의 분포는 sucrose, fructose, glucose 순으로 높았으며, 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nystose와 같은 fiuctooligosaccharide도 다소 함유되어 있었다. Control, 녹변마늘 및 conditioning한 마늘에 대하여 allicin는 각각 647.9, 613.8 mg 및 648.0 mg%이 존재하는 것으로 분석되었다. 마늘에 존재하는 향기성분을 GC/MSD로 조사한 결과 분리된 peak 중 control 32개, 저온저장한 마늘은 31개, 녹변마늘 은 32개 및 conditioning한 마늘은 32개의 성분을 동정할 수 있었으며, 이들 동정된 향기성분을 계통별로 분류한 결과 sulHde계통의 성분이 11으로 가장 많았으며 acid 가 5종, aldehyde가 3종 그리고 기타 13종이었다.
- 마늘에 존재하는 향기성분을 GC/MSD로 조사한 결과 분리된 peak 중 control 32개, 저온저장한 마늘은 31개, 녹변마늘 은 32개 및 conditioning한 마늘은 32개의 성분을 동정할 수 있었으며, 이들 동정된 향기성분을 계통별로 분류한 결과 sulHde계통의 성분이 11으로 가장 많았으며 acid 가 5종, aldehyde가 3종 그리고 기타 13종이었다. Control, 저온 저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning한 마늘 간에 sulfide의 면적을 조사한 결과 disulfide(di-propenyl), 2-thiophene methaneth iol, thiophene, 3, 4 dihydro-3-vinyl-1, 2-dithiin, 2-vinyl-4H-l, 3-dithiin 등의 함유황 화힙물과 수용성펙틴 등이 control0, ] 비해 저온 저장한 마늘에서 높게 검출되었으며, 저온저장 후 condi tioning 과정을 거치면 높았던 함유황 화합물과 수용성펙틴 등이 control 수준으로 감소함을 알 수 있었다. 그리고 저온 저장한 마늘을 마쇄하여 녹변을 유발시킨 마늘시료에서는 저온 저장한 마늘보다는 함유황 화합물과 수용성펙틴 둥의 물질이 적지만 control이나 conditioning한 마늘보다는 이들 함량이 매우 높음을 관찰할 수 있었다.
- 조단백질, 조섬유, 조회분, 가용성 고형분 및 pH를 측정한 결과는 Table 3과 같다. Control, 저온저장한 마늘 및 condition- ing한 마늘의 수분함량은 각각 61.7, 62.4% 및 61.5%이였고, 단백질, 지방, 회분, 조섬유, 가용성고형분 그리고 pH 간에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 즉, 단백질은 18.
- Table 4는 마늘의 저온저장 시 조직변화와 밀접한 관계가 있는 WSP의 함량과 AIS에 대한 각가용성펙틴의 구성비를 나타낸 것이다. WSP/AIS은 control의 경우 34.89%이었으나 저온저장한 마늘에서는 약 67.87%으로급격하게 증가하다가 녹변마늘 그리고 conditioning한 마늘에 이르러 각각 29.22, 26.75%로 감소하는 경향을 보여주었다. 또 WSP는 control, 저온저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning 한 마늘은 각각 28.
- Control, 저온 저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning한 마늘 간에 sulfide의 면적을 조사한 결과 disulfide(di-propenyl), 2-thiophene methaneth iol, thiophene, 3, 4 dihydro-3-vinyl-1, 2-dithiin, 2-vinyl-4H-l, 3-dithiin 등의 함유황 화힙물과 수용성펙틴 등이 control0, ] 비해 저온 저장한 마늘에서 높게 검출되었으며, 저온저장 후 condi tioning 과정을 거치면 높았던 함유황 화합물과 수용성펙틴 등이 control 수준으로 감소함을 알 수 있었다. 그리고 저온 저장한 마늘을 마쇄하여 녹변을 유발시킨 마늘시료에서는 저온 저장한 마늘보다는 함유황 화합물과 수용성펙틴 둥의 물질이 적지만 control이나 conditioning한 마늘보다는 이들 함량이 매우 높음을 관찰할 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 마늘의 녹변 현상은 마늘을 저온저장할 때 di-propenyl disulfide 등의 함유황 화합물과 수용성 pectin질이 축적되었다가 마늘이 마쇄로 alliinase가 이들 물질과 반응하여 녹변색소가 생성되는 것으로 사료되었다.
- 이렇게 저온저장에서 축적된 상당량의함유황 화합물들은 conditioning시 거의 소진되어 control의 유황 화합물의 면적과 같은 수준으로 감소하였음을 알 수 있었다. 그리고 저온저장한 마늘을 마쇄하여 녹변을 유발시킨 마늘시료에서는 저온저장한 마늘보다는 적지만 control이나 conditioning한 마늘보다는 이들 성분 함량이 상당이 높은 것을 관찰할 수 있었다. 함유황 화합물이 allicin의 분해산물이며, 이들 함유 황화합물의 일부가 green pigment의 전구물질로 관여한다는 보고(14)로 보아 di-propenyl disulfide 등의 화합물이 green pigment 생성에 관여하고 있다고 사료되며, conditioning한 마늘에서는 녹변이 생기지 않는 것은 green pigment 생성에 관여하는 유황 화합물의 농도가 conditioniiig을 통하여 저온저장 전의 수준으로 감소했기 때문으로 해석되었다.
- 75%로 감소하는 경향을 보여주었다. 또 WSP는 control, 저온저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning 한 마늘은 각각 28.98, 27.36, 28.91 및 26.77%로서 저장 또는 녹변으로 전반적으로 감소하였다. 이상과 같이 마늘을 4℃에서 저온 저장하면 정상적인 대사작용이 억제되면서 마늘 조직의 구성성분이 분해되어 WSP의 함량이 80%이상 증가하는 비정상적인 변화가 발생되는 것은 주목할 만한 사실이며, 저온저장 후 conditioning 과정을 거치면 WSP 함량이 control 수준 이하로 감소하는 것도 중요한 변화로 지적할 수 있다.
- 위하여 GC를 이용하여 분석한 결과는 Table 5와 같다. 마늘 중의 유기산으로서는 pyruvic, levulinic, malic, citric, pyro glutamic acids가 존재하는 것으로 분석되었다. Control^] 총 유기 산 함량은 100 g당 687.
- 0 mg%이 존재하는 것으로 분석되었다. 마늘에 존재하는 향기성분을 GC/MSD로 조사한 결과 분리된 peak 중 control 32개, 저온저장한 마늘은 31개, 녹변마늘 은 32개 및 conditioning한 마늘은 32개의 성분을 동정할 수 있었으며, 이들 동정된 향기성분을 계통별로 분류한 결과 sulHde계통의 성분이 11으로 가장 많았으며 acid 가 5종, aldehyde가 3종 그리고 기타 13종이었다. Control, 저온 저장한 마늘, 녹변마늘 및 conditioning한 마늘 간에 sulfide의 면적을 조사한 결과 disulfide(di-propenyl), 2-thiophene methaneth iol, thiophene, 3, 4 dihydro-3-vinyl-1, 2-dithiin, 2-vinyl-4H-l, 3-dithiin 등의 함유황 화힙물과 수용성펙틴 등이 control0, ] 비해 저온 저장한 마늘에서 높게 검출되었으며, 저온저장 후 condi tioning 과정을 거치면 높았던 함유황 화합물과 수용성펙틴 등이 control 수준으로 감소함을 알 수 있었다.
- 7mg% 수준이었다. 마늘의 유리당의 분포는 sucrose, fructose, glucose 순으로 높았으며, 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nystose와 같은 fiuctooligosaccharide도 다소 함유되어 있었다. Control, 녹변마늘 및 conditioning한 마늘에 대하여 allicin는 각각 647.
- 마늘중에는 sucrose, fructose 및 fucose 피크 이외에도 여러 피크가 검출되었으며 이를 확인하기 위하여 maltooligosac-charide(G2-G7), 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nystose등 표준품의 이온크로마토그램을 시료의 크로마토그램과 비교한 결과 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nystose도 존재하는 것으로 나타났다. 1 -kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nys- tose와 같은 fructooligo-saccharide는 우엉, 양파, 아스파라가스, 마늘, 보리잎 등의 조직 속에도 존재하며 기능성 올리고당으로 알려져 있다(38-42).
- thiophene, thiophene, 2-thiophene methaneth-iol이었다. 분리된 GC 크로마토그램상 control 유황화합물 향기 성분의 총 면적은 6375인데 비해 저온저장한 마늘에서는 8676, 녹변마늘에서는 7620, conditioning한 늘에서의 함유황 화합물 면적은 6029로 저온저장에 따른 생리적장해로 녹변 유발 잠재 능이 나타난 마늘의 함유황 화합물 성분이 현저히 높아지게 됨을 알 수 있었다. 그 중에서 특히 disulfide(di-propenyl)^ 저온저장에 의해 2.
- 9 mg이 었다. 유기 산중 pyroglutamic acid가 301.5 mg으로 전체 유기산 중 약 43.8% 정도를 차지하였고, levulinic acid가 188.3 mg, pyruvic acid가 137.76mg이 함유되어 있었다. Citric acid 및 malic acid는 각각 46.
- 향기성분의 확인은 표준물질이 있는 것은 표준물질을 GC 및 MS에 주입하여 확인하였으며 그 밖의 것은 Wileynbs libmry를 이용하여 확인하였다. 이들 동정된 향기성분을 계통별로 분류한 결과 sulfde계통의 성분이 1으로 가장 많았으며 이어 acid가 5종, aldehyde가 3종 그리고 기타 13종이었다.
- 그리고 저온 저장한 마늘을 마쇄하여 녹변을 유발시킨 마늘시료에서는 저온 저장한 마늘보다는 함유황 화합물과 수용성펙틴 둥의 물질이 적지만 control이나 conditioning한 마늘보다는 이들 함량이 매우 높음을 관찰할 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 마늘의 녹변 현상은 마늘을 저온저장할 때 di-propenyl disulfide 등의 함유황 화합물과 수용성 pectin질이 축적되었다가 마늘이 마쇄로 alliinase가 이들 물질과 반응하여 녹변색소가 생성되는 것으로 사료되었다.
- 같았다. 일반성분과 가용성고형분, pH, 유기산 산도 및 총당 등에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 마늘에 함유된 유기산 함량 중 pyruvic ac나는 137.7-160.6 mg%으로서 총 함량은 687.9-733.7mg% 수준이었다. 마늘의 유리당의 분포는 sucrose, fructose, glucose 순으로 높았으며, 1-kestose, 1-nystose 및 1-F-fructosyl nystose와 같은 fiuctooligosaccharide도 다소 함유되어 있었다.
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