기능성이 우수한 마늘을 이용하여 건강 기능성 식품을 개발할 목적으로, 통마늘을 설탕과 시럽에 절인 후 36개월간 실온에서 발효 숙성시킨 마늘 발효액의 발효기간에 따른 항균, 항산화 및 혈전용해능과 폴리페놀 함량 변화를 조사하였다. 마늘 발효액의 총 폴리페놀함량은 발효기간이 경과할수록 증가하여 12~36개월간 발효했을때 870~885 mg/100 mL로서 1~6개월간 발효한 경우에 비하여 유의적으로 높은 함량을 나타내었다(p<0.001). 발효기간에 따른 마늘 발효액의 전자공여능과 SOD 유사활성능은 발효기간이 길수록 증가하여 24~36개월에 가장 높았다(p<0.05). 마늘발효액의 식중독세균에 대한 항균활성은 발효 1개월부터 시험한 4종류의 식중독 세균에 대하여 항균활성을 나타내었으며 특히 S. aureus에 대하여 가장 활성이 컸다. 발효기간에 따른 마늘 발효액의 혈전용해능은 24개월 이상 발효시킨 발효액에서 plasmin보다 2배 이상 높은 혈전용해능을 나타내었다. 마늘발효액은 높은 총 폴리페놀 함량과 더불어 우수한 항균, 항산화 및 혈전용해능을 보였으며 발효기간이 길수록 기능성이 증가하는 경향이었다. 마늘 발효액은 항균작용, 항산화작용 및 혈전용해능 등의 우수한 기능성으로 인하여 세포의 산화적 손상을 방지하는 항산화제로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
기능성이 우수한 마늘을 이용하여 건강 기능성 식품을 개발할 목적으로, 통마늘을 설탕과 시럽에 절인 후 36개월간 실온에서 발효 숙성시킨 마늘 발효액의 발효기간에 따른 항균, 항산화 및 혈전용해능과 폴리페놀 함량 변화를 조사하였다. 마늘 발효액의 총 폴리페놀함량은 발효기간이 경과할수록 증가하여 12~36개월간 발효했을때 870~885 mg/100 mL로서 1~6개월간 발효한 경우에 비하여 유의적으로 높은 함량을 나타내었다(p<0.001). 발효기간에 따른 마늘 발효액의 전자공여능과 SOD 유사활성능은 발효기간이 길수록 증가하여 24~36개월에 가장 높았다(p<0.05). 마늘발효액의 식중독세균에 대한 항균활성은 발효 1개월부터 시험한 4종류의 식중독 세균에 대하여 항균활성을 나타내었으며 특히 S. aureus에 대하여 가장 활성이 컸다. 발효기간에 따른 마늘 발효액의 혈전용해능은 24개월 이상 발효시킨 발효액에서 plasmin보다 2배 이상 높은 혈전용해능을 나타내었다. 마늘발효액은 높은 총 폴리페놀 함량과 더불어 우수한 항균, 항산화 및 혈전용해능을 보였으며 발효기간이 길수록 기능성이 증가하는 경향이었다. 마늘 발효액은 항균작용, 항산화작용 및 혈전용해능 등의 우수한 기능성으로 인하여 세포의 산화적 손상을 방지하는 항산화제로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this research is to develop functional food with garlics(Allium sativum var. pekinense) as a healthy food. Fermented garlic broth(FGB)s were prepared with whole bulb of garlics preserved in sugar and sugar syrup, then fermented and aged at room temperature for 36 months. Biological ac...
The purpose of this research is to develop functional food with garlics(Allium sativum var. pekinense) as a healthy food. Fermented garlic broth(FGB)s were prepared with whole bulb of garlics preserved in sugar and sugar syrup, then fermented and aged at room temperature for 36 months. Biological activities of FGBs were tested antibacterial, antioxidative, fibrinolytic activities and analyzed for polyphenol contents. The total polyphenol contents of FGBs in 12~36 month fermented broth(870~885 mg/100 mL of broth) had significantly higher than those of 1~6 months fermented broths(p<0.001). The electron donating abilities(EDAs) and SOD-like activities of 24~36 month fermented broth had significantly higher than those of 1~6 months fermented broths(p<0.05). FGBs had shown strong antibacterial activities against four kinds of pathogenic bacteria(L. monocytogenes, S. aureus, E. coli O157:H7, and Sal. typhimurium). The fibrinolytic activities of 24~36 months fermented broth had more than twice of the fibrinolytic activity of plasmin. FGBs had increasing activities in antibacterial, antioxidative and fibrinolytic activity as the progress of fermentation period. FGBs can be used as natural antioxidant to prevent oxidative damage on normal cells probably because of their antibacterial, antioxidative and fibrinolytic activities.
The purpose of this research is to develop functional food with garlics(Allium sativum var. pekinense) as a healthy food. Fermented garlic broth(FGB)s were prepared with whole bulb of garlics preserved in sugar and sugar syrup, then fermented and aged at room temperature for 36 months. Biological activities of FGBs were tested antibacterial, antioxidative, fibrinolytic activities and analyzed for polyphenol contents. The total polyphenol contents of FGBs in 12~36 month fermented broth(870~885 mg/100 mL of broth) had significantly higher than those of 1~6 months fermented broths(p<0.001). The electron donating abilities(EDAs) and SOD-like activities of 24~36 month fermented broth had significantly higher than those of 1~6 months fermented broths(p<0.05). FGBs had shown strong antibacterial activities against four kinds of pathogenic bacteria(L. monocytogenes, S. aureus, E. coli O157:H7, and Sal. typhimurium). The fibrinolytic activities of 24~36 months fermented broth had more than twice of the fibrinolytic activity of plasmin. FGBs had increasing activities in antibacterial, antioxidative and fibrinolytic activity as the progress of fermentation period. FGBs can be used as natural antioxidant to prevent oxidative damage on normal cells probably because of their antibacterial, antioxidative and fibrinolytic activities.
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문제 정의
본 연구는 기능성이 우수한 마늘을 설탕과 시럽에 절인 후, 3년간 실온에서 발효·숙성시키면서 마늘 발효액의 발효기간에 따른 항균, 항산화 및 혈전용해능과 폴리페놀 함량 등의 기능성 변화를 조사하여 건강 기능성 식품의 개발을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
Tryptic soy agar (TSA) 평판배지에 각세균의 전배양액 0.1 mL를 접종하여 균일하게 도말한 후, 직경 8 mm의 멸균 paper disc를 올려놓은 다음 마늘 발효액을 tryptic soy broth(TSB)에 10, 20, 40%가 되도록 용해하여 멸균 paper disc에 50 μL씩 흡수시켜 37℃의 항온기에서 24시간 배양한 후 paper disc 주위의 생육저해환의 크기(직경)를 측정하였다.
기능성이 우수한 마늘을 이용하여 건강 기능성 식품을 개발할 목적으로, 통마늘을 설탕과 시럽에 절인 후 36개월간 실온에서 발효·숙성시킨 마늘 발효액의 발효기간에 따른 항균, 항산화 및 혈전용해능과 폴리페놀 함량 변화를 조사하였다.
4 mL를 가한 후 혼합하여 실온에서 15분간 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하고 아래식에 의하여 아질산염 소거율(%)을 구하였다. 대조군은 Griess regent 대신에 증류수를 가하여 측정하였다.
마늘 발효액은 Table 1과 통마늘을 물에 깨끗이 씻어 물기를 제거한 후 재료와 설탕의 양은 1:1 비율로 절였으며, 뿌리채소인 마늘은 수분 함량이 적기 때문에 마늘 500 g과 설탕(백설 하얀설탕) 500 g을 합한 중량의 30%에 해당하는 설탕시럽 300 mL를 추가하여 최종 당의 농도가 40 °Brix이상 되도록 하였다.
마늘 발효액을 40%, 20%, 10%로 희석한 후, 0.45 μm membrane filter로 여과하여 paper disc법으로 즙의 항균활성을 측정하였다.
SOD 유사활성 측정은 Marklund와 Marklund의 방법(19)에 따라 분석하였다. 마늘 발효액의 원액(100%), 40%, 20%, 10%의 희석액 0.2 mL에 pH 8.5로 보정한 tris-HCl buffer (50 mM tris [hydroxymethyl] amino-methane + 10 mM EDTA) 3 mL와 7.2 mM pyrogallol 0.2 mL를 가하고 25℃에서 10분간 방치한 후 1 N HCl 1 mL로 반응을 정지시키고, 반응액 중 산화된 pyrogallol의 양을 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. SOD 활성은 시료용액의 첨가구와 무첨가구의 흡광도 차이를 감소율(%)로 표시하였다.
전자공여능(electron donating ablity; EDA)은 1-1-diphyeny-2-picryl hydrazyl (DPPH)를 사용한 Blois의 방법(18)을 변형하여 측정하였다. 마늘 발효액의 원액(100%), 40%, 20%, 10%의 희석액 2 mL에 0.2 mM DPPH 용액 1.0 mL를 넣고 혼합한 후 30분 동안 방치한 다음 분광광도계를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때, 전자공여능은 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 표시하였다.
마늘을 절인 후, 설탕이 골고루 섞이고 녹을 수 있도록 수시로 저어 주었으며 설탕이 어느 정도 녹은 상태의 발효 1개월째부터 3년간 실온에서 발효·숙성시키면서, 발효 기간에 따른 품질특성과 기능성 변화를 측정하였다.
마늘의 발효기간에 따른 발효액의 혈전용해능은 fibrin plate법(21)을 약간 수정하여 0.01 M phosphate buffered saline (pH 7.25)에 fibrinogen을 0.5%가 되도록 용해시킨 후 petridish에 분주하고 thrombin 10 unit를 가하여 균일한 두께의 fibrin clot를 형성시킨 후 실온에서 1시간 방치하여 fibrin plate를 제조하였다. 혈전용해 효소활성은 직경 8 mm의 paper disc를 제조한 fibrin plate에 놓고, 45 μm의 멤브레인 필터로 여과한 각 발효기간별 발효액 20 μL를 가하여 37℃에서 18시간 동안 반응시킨 후 생성된 투명환의 직경을 측정하여 면적을 계산하였으며, 발효액의 혈전용해능은 대조구인 plasmin (Sigma, St Louis, MO, USA)의 용해면적을 기준으로 작성한 표준곡선을 이용하여 발효 기간별 발효액의 용해면적의 상대적 비율로서 계산하였다.
0으로 보정한 다음 반응용액의 부피를 10 mL로 하였다. 이 용액을 37℃에서 1시간 반응시킨 후 각 반응액 1 mL를 취하여 2% 초산용액 2 mL와 30% 초산용액으로 용해한 Griess regent (1% sulfanilic acid : 1% naphthylamine = 1 :1) 0.4 mL를 가한 후 혼합하여 실온에서 15분간 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하고 아래식에 의하여 아질산염 소거율(%)을 구하였다. 대조군은 Griess regent 대신에 증류수를 가하여 측정하였다.
Table 3은 발효기간별 발효액의 항균 실험결과이며, 발효기간별 발효액의 4종류의 식중독세균(E.coli O157:H7, Sal. typhimurium, L. monocytogenes, S. aureus)에 대한 항균활성은 발효 1개월부터 36개월까지의 발효액에서 시험한 모든 균주에 대하여 항균활성을 나타내었으며 발효기간이 길수록 활성은 증가하였다. 특히 포도상구균에 대한 항균성활성은 다른 균주들에 비하여 월등히 큰 편이었다.
마늘 발효액의 총 폴리페놀함량은 발효기간이 경과할수록 증가하여 12∼36개월간 발효했을때 870∼885 mg/100 mL로서 1~6개월간 발효한 경우에 비하여 유의적으로 높은 함량을 나타내었다(p<0.001).
4의 마늘 발효액에 의해 형성된 혈전용해환의 면적을 표준곡선으로부터 plasmin의 혈전 용해활성과 비교한 결과이다. 마늘 발효액의 혈전 용해능은 발효기간이 길어질수록 증가 하는 경향이었으며, 발효 1개월과 1년간 발효시킨 경우에도 plasmin의 1.7배에 해당하는 효능을 나타내었다. 발효 2년과 발효 3년된 마늘 발효액은 각각 plasmin보다 각각 2.
마늘 발효원액은 24~36개월에 90.65~91.23%의 전자공여능으로 24개월과 36개월간 발효한 원액의 전자공여능이 비슷한 수준이었으며 이들은 1개월 발효액에 비하여 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
발효기간에 따른 마늘 발효액의 혈전용해능은 24개월 이상 발효시킨 발효액에서 plasmin보다 2배 이상 높은 혈전용해능을 나타내었다. 마늘발효액은 높은 총 폴리페놀 함량과 더불어 우수한 항균, 항산화 및 혈전용해능을 보였으며 발효기간이 길수록 기능성이 증가하는 경향이었다. 마늘 발효액은 항균작용, 항산화작용 및 혈전용해능 등의 우수한 기능성으로 인하여 세포의 산화적 손상을 방지하는 항산화제로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
05). 마늘발효액의 식중독세균에 대한 항균활성은 발효 1개월부터 시험한 4종류의 식중독 세균에 대하여 항균활성을 나타내었으며 특히 S. aureus에 대하여 가장 활성이 컸다. 발효기간에 따른 마늘 발효액의 혈전용해능은 24개월 이상 발효시킨 발효액에서 plasmin보다 2배 이상 높은 혈전용해능을 나타내었다.
7배에 해당하는 효능을 나타내었다. 발효 2년과 발효 3년된 마늘 발효액은 각각 plasmin보다 각각 2.1, 2.2배로 혈전용해 활성이 컸다.
발효 기간별 마늘 발효액의 SOD유사활성은 Fig. 2와 같으며, 발효원액에서 47.58-56.52%의 SOD 유사활성능을 나타내었었으며, 발효기간이 길수록 SOD 유사활성능이 증가하여, 발효 6, 12개월과 발효 24, 36개월 발효액 사이에기능성의 차이를 유의적으로 보여 주었으며, 마늘 발효원액은 24~36개월에 약 56.52-58.12%의 SOD 유사활성을 나타내었다. 특히 여기서는 2년 발효액이 3년 발효액에 비해 유사활성이 높게 나타났지만 두군 간에 유의성 차이는 없었다.
발효기간에 따른 마늘 발효액의 전자공여능과 SOD 유사활성능은 발효기간이 길수록 증가하여 24∼36개월에 가장 높았다(p<0.05).
aureus에 대하여 가장 활성이 컸다. 발효기간에 따른 마늘 발효액의 혈전용해능은 24개월 이상 발효시킨 발효액에서 plasmin보다 2배 이상 높은 혈전용해능을 나타내었다. 마늘발효액은 높은 총 폴리페놀 함량과 더불어 우수한 항균, 항산화 및 혈전용해능을 보였으며 발효기간이 길수록 기능성이 증가하는 경향이었다.
본 연구에서 마늘 발효액은 발효 1년 동안 총 페놀함량이 계속 증가한 후에 발효 3년까지 유의적인 증가는 없었으며 총 폴리페놀 함량은 변함없이 유지되었는데, 발효의 원재료가 나타내는 각 식물 조직의 특성에 따라 추출 속도에 차이가 있었을 것으로 생각된다.
Cho 등(25)은 약용식물을 6개월간 발효한 원액에서plasmin과 비슷한 정도의 혈전용해능이 있었다고 보고한바 있으며 Park 등(30)은 미강과 솔잎, 강황 분말을 첨가한 현미에 배양한 장수버섯 균사체 추출물의 혈전용해능이 대조구인 plasmin보다 높았다고 보고하였다. 본 연구에서마늘 발효액이 plasmin보다 2배 이상의 혈전용해능을 나타낸 점은, 마늘 자체의 강한 기능성과 더불어 발효에 의해기능성이 향상된 효과로 생각된다. 마늘 발효액은 기존의 혈전 용해효소가 가지는 부작용 없이 혈전용해제로서 사용할 수 있는 기능성 식품의 개발이 가능할 것으로 생각된다.
20%, 12가지 약용식물 발효원액(25)에서 29%의 SOD 유사활성능을 보고하였다. 이러한 결과 들은 본 연구에서 1개월간 발효시킨 마늘 발효액의 SOD 유사활성능(47.58%)보다도 낮아서 마늘 발효액의 우수한 항산화능이 확인 되었는데, 그 원인은 원재료인 마늘 자체의 우수한 기능성과 발효에 의한 기능성의 증가에 따른 것으로 생각된다. 한편, Lee 등(26)은 백국과 황국 추출물에서 추출용매에 따라 DPPH radical 소거능, SOD 유사활성능 등의 항산화능에 차이가 있었으며, 항산화능을 증가시키는 물질이 산화적 스트레스에 의한 DNA 손상 보호효과에도 기여하는 것으로 보고한 점으로 미루어 본 연구에서 제조한 마늘 발효액은 산화적 스트레스에 의한 질병의 예방에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.
후속연구
이러한 결과는 Cho 등이 연구한12종의 약용식물 발효액(25) 원액의 전자공여능이 96%, 94%에 비하여 약간 낮은 편이었다. 그러나 본 연구결과에서 발효액 40% 희석액이 80%의 전자공여능을 나타낸 것은 들꽃 산야초 발효액 50% 희석액의 전자공여능이 44%이었던 결과(24)에 비하여 본 연구결과가 월등히 높은 편으로, 마늘 발효액은 기능성 발효음료의 개발에 적절한 소재가 될 것으로 사료된다.
본 연구에서마늘 발효액이 plasmin보다 2배 이상의 혈전용해능을 나타낸 점은, 마늘 자체의 강한 기능성과 더불어 발효에 의해기능성이 향상된 효과로 생각된다. 마늘 발효액은 기존의 혈전 용해효소가 가지는 부작용 없이 혈전용해제로서 사용할 수 있는 기능성 식품의 개발이 가능할 것으로 생각된다.
마늘발효액은 높은 총 폴리페놀 함량과 더불어 우수한 항균, 항산화 및 혈전용해능을 보였으며 발효기간이 길수록 기능성이 증가하는 경향이었다. 마늘 발효액은 항균작용, 항산화작용 및 혈전용해능 등의 우수한 기능성으로 인하여 세포의 산화적 손상을 방지하는 항산화제로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라의 마늘 소비량에서 가장 큰 비중을 가지는 용도는?
마늘은 우리나라 사람들이 가장 많은 양을 섭취하는 대표적인 향신료로서 우리나라의 마늘 소비량의 96%는 가정에서 양념으로 사용되고 있으며 단순히 양념으로만 이용하는 것이 아니라 다양한 생리적인 기능성 성분이 함유되어 국민의 건강을 지키는데 중요한 역할을 하고 있다(8).
활성산소에 의한 산화적 스트레스는 어떤 질병의 중요 원인인가?
오늘날 서양문화의 유입으로 우리나라 국민의 식생활도동물성 식품의 소비가 증가하고 상대적으로 식물성 식품의소비가 저하된 식생활로 인하여 인체의 대사과정이 균형을 깨뜨림으로써 뇌혈전증, 뇌출혈, 심부전증 등의 혈관계 질환에 의한 사망률이 증가하고 있다(1). 특히 인체내의 대사과정에서 생성된 활성산소에 의한 산화적 스트레스는 여러가지 질병을 유발하는 원인으로 알려져 있으며(2), 뇌허혈, 동맥경화, 당뇨병 등의 성인병과 노화의 중요 원인으로 알려져 있다(3).
인체는 활성산소에 의한 산화적 스트레스를 어떻게 해결하는가?
인체는 superoxide dismutase(SOD), catalase(CAT) 등의 항산화 효소가 있어 활성산소의 유리기를 제거함으로써 산화-항산화 균형을 유지하며 산화적 스트레스로부터 인체를 보호하고 있으며(4). 항산화 효과가 풍부한 한약재나 천연물을 일상적으로 섭취함으로써 이들 식품이 발병의 원인이 되고 있는 활성 산소종들을 소거시킬 수 있을 것으로 검토하고 있다(5,6).
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