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문제 정의
- 본 연구는 생마늘 및 가정 내 흔히 사용하고 있는 두 가지 제조방법에 의해 발효숙성한 흑마늘에 대한 항균효과를 비교 검증하고자 하는 목적으로 시도된 실험연구이다. 본 연구의 실험설계 모형은 다음의 [Fig.
- 본 연구는 우리나라 가정에서 최근 많이 사용하고 있는 자가숙성발효법을 활용하여 흑마늘을 직접 제조하고, 병원성 세균에 대한 마늘 추출물의 항균효과를 비교 검증함으로써, 향후 마늘추출물을 활용한 천연식품보존제의 개발 가능성을 알아보고자 시도한 실험연구이다.
- 이에 본 연구에서는 우리나라 가정에서 최근 많이 사용하고 있는 자가숙성발효법을 활용하여 흑마늘을 직접 제조하고, 병원성 세균에 대한 마늘 추출물의 항균효과를 비교 검증함으로써, 향후 마늘추출물을 활용한 천연 식품보존제 개발의 가능성을 알아보고자 하는 목적으로 실험을 시도하게 되었다.
제안 방법
- 두 번째로 껍질을 제거한 각 시료 20 g에 70% 에탄올 300 mL을 가한 후 분쇄 및 초음파 추출기(SD-350H, Seong Dong, Seoul, Korea)에서 60분씩 3회 반복하여 추출하였다. 추출물을 다시 감압여과(Whattman No.
- 본 연구에서 구입한 생마늘과 직접 제조한 흑마늘은 냉장 저장하면서 실험에 사용하였다. 본 실험에서 두 가지의 추출방법을 활용하여 마늘 추출물을 획득하였다.
- 직경 6 mm의 멸균 paper disc에 생마늘 추출물과 흑마늘 추출물을 각각 25㎕ 씩 흡수시킨 후, Ampicillin 10 µg (BBL) 의 paper disc와 함께 균 도말 배지에 올려 놓았다.
- 첫 번째 제조방법은 시중에 유통되고 있는 가정용 숙성제조기를 활용한 것으로 흑마늘 발효숙성에 소요된 기간은 1일이었다[Fig. 2; BG1].
대상 데이터
- E. faecalis(ATCC 29212), S. aureus(ATCC 25923), E. coli(ATCC 25922), P. aeruginosa(ATCC 27853)가 실험에 사용되었다.
- 마늘의 항균효과를 항생제와 비교 분석하기 위해 대조 항생제로서 Ampicillin 10 µg (BBL)을 사용하였다.
- 본 연구과정의 실험에서 사용한 균주들은 자연계에서 쉽게 발견되는 병원성 미생물들에 속한다. 건강식품으로 각광을 받고 있는 흑마늘이 이러한 균주들에 대해 항균효과가 입증되지 못한다면 특히 식중독을 일으키는 S.
- 본 연구에서 구입한 생마늘과 직접 제조한 흑마늘은 냉장 저장하면서 실험에 사용하였다. 본 실험에서 두 가지의 추출방법을 활용하여 마늘 추출물을 획득하였다.
- 본 연구에서 구입한 생마늘을 가지고 가정에서 흔히 사용하는 두 가지 제조방법을 적용하여 흑마늘을 직접 제조하여 실험에 사용하였다[Fig. 2].
- 항균효과 검증을 위해 Kirby-Bauer의 disc diffusion method의 감수성 측정을 실시하였다. 본 연구에서 분양받은 ATCC 균주들은 혈액한천배지를 사용하여 37℃의항온기에서 24시간동안 배양되었다. 균 배양과정에서 얻어진 단일 집락을 0.
- 실험에 사용한 마늘은 의성6쪽마늘로, 수확 후 –2℃ ~ –3℃에서 저장되었던 것을 중앙시장 마늘 총판장에서 구입하였고 구매 후 10일 이내에 사용하였다[Fig. 2; FG].
- 실험에 사용한 병원성 세균은 국립보건진흥원으로부터 분양받은 그람음성균 2종과 그람양성균 2종의 시험용 균주로 총 4종이었다.
이론/모형
- 37℃의 항온기에서 24시간 배양한 후 paper disc 주위의 성장 저지환 직경을 mm 단위로 측정하였다. 측정 결과는 대조 항생제와 비교하기 위해 CLSI에서 제시한 판독기준[13]에 따라 감수성 여부를 판독하였다.
- 항균효과 검증을 위해 Kirby-Bauer의 disc diffusion method의 감수성 측정을 실시하였다. 본 연구에서 분양받은 ATCC 균주들은 혈액한천배지를 사용하여 37℃의항온기에서 24시간동안 배양되었다.
성능/효과
- CLSI의 감수성 판독기준에 따라 4종의 균주들 중 생마늘의 항균효과가 가장 높게 발현된 병원성 세균은 S. aureus였고 그 다음으로 E. coli로 판독되었다. 이러한 결과는 Yun[14]의 보고와 일치하였다.
- P. aeruginosa에 대한 생마늘의 마쇄추출물(FG1)과 Ampicillin 10 µg의 성장저지환은 모두 10 mm로 측정되었고 생마늘의 에탄올 추출물(FG2)의 경우 성장저지환이 7 mm로 추출방법에 따라 다소 차이를 보였다[Fig. 5].
- 본 연구결과 생마늘의 경우, Ampicillin 10 µg과 비교 하여 항균효과가 높았고 식품의 천연보존제로서의 활용가능성을 확인할 수 있었다. 그러나 생마늘의 추출법에 따라 감수성의 차이를 보인 균주는 E. faecalis로, 에탄올 추출물만이 E. faecalis에 항균효과를 발현하였다.
- 또한 본 연구에서 흑마늘의 자연숙성발효 방법에 따라 항균효과의 발현정도를 함께 비교하였는데, 일반 시중에서 유통되고 있는 흑마늘 숙성제조기로 하루 만에 발효숙성이 가능한 흑마늘의 항균효과와 15일 자연발효숙성의 과정을 거쳐 만든 흑마늘의 항균효과에는 거의 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 그러나 흑마늘의 제조방법에는 비록 항균효과의 차이를 확인할 수 없었으나, 마늘의 추출방법에서는 항균효과에 일부 차이를 보였다. 실제로 15일의 자연숙성발효한 흑마늘에 에탄올 추출법을 적용하였을 때, S.
- 흑마늘의 경우 제조방법과 추출방법에 상관없이 실험에 사용된 모든 균주들에서 저항성이 발현되었다. 그리고 15일간의 자연숙성과정으로 발효한 흑마늘의 에탄올 추출물은 S. aureus와 E. coli에 성장저지환이 각각 8 mm와 7 mm로 작은 감수성이 발현되어 항균효과의 가능성을 보여주었다. 비록 CLSI에서 제시하는 감수성 판독기준[13]에 따르면 S.
- aureus을 비롯하여 흑마늘의 식품보존제로서의 활용가능성은 입증할 수가 없게 된다. 또한 본 연구에서 흑마늘의 자연숙성발효 방법에 따라 항균효과의 발현정도를 함께 비교하였는데, 일반 시중에서 유통되고 있는 흑마늘 숙성제조기로 하루 만에 발효숙성이 가능한 흑마늘의 항균효과와 15일 자연발효숙성의 과정을 거쳐 만든 흑마늘의 항균효과에는 거의 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 그러나 흑마늘의 제조방법에는 비록 항균효과의 차이를 확인할 수 없었으나, 마늘의 추출방법에서는 항균효과에 일부 차이를 보였다.
- 본 연구결과 생마늘의 경우, Ampicillin 10 µg과 비교 하여 항균효과가 높았고 식품의 천연보존제로서의 활용가능성을 확인할 수 있었다.
- 본 연구결과를 통하여 생마늘의 에탄올 추출물이 E. faecalis에 항균효과가 있음을 알게 되었고, 가정에서 손쉽게 만들 수 있는 흑마늘은 제조법보다 추출법에 따라 항균효과의 차이가 있음을 알게 되었다. 이번 연구를 통하여 새롭게 알게 된 결과들에서 본 연구의 의의가 있다하겠다.
- 생마늘에서 발현되는 항균효과의 실험결과를 비교분석한 결과, 생마늘의 마쇄추출물(FG1)의 경우 E. faecalis 와 P. aeruginosa에는 대조 항생제인 Ampicillin 10 µg과 유사한 항균효과를 보였다.
- 생마늘의 마쇄추출물(FG1) 은 S. aureus와 E. coli에 Ampicillin 10 µg보다 감수성이 높게 나타났다[Table 2].
- 그 다음으로 에탄올 추출물(FG2) 또한 성장저지환이 30 mm로 Ampicillin 10 µg(성장저지환, 24 mm)보다 감수성이 높게 발현되었다. 실험에 사용된 모든 마늘추출물과 대조항생제 Ampicillin에서 가장 높은 감수성을 발현한 병원성 미생물은 S. aureus이었다[Fig. 4].
- 추출방법과 상관없이 생마늘은 S. aureus와 E. coli에 Ampicillin 10 µg보다 높은 항균효과를 발현하였고, P. aeruginosa에 Ampicillin 10 µg과 동일하게 저항성을 발현하였다.
- 흑마늘에서 발현된 항균효과를 비교분석한 결과, 가정용 숙성제조기로 만든 흑마늘의 마쇄추출물(BG1)의 경우 4종의 실험균주 모두에 저항성이 발현되었다.
후속연구
- 향후 마늘추출물을 활용한 천연식품보존제 개발 가능성을 확인하기 위해서는 흑마늘의 다양한 추출법을 활용한 항균효과 검증의 반복연구가 지속되어야 할 것이다. 또한 항산화 작용을 하는 폴리페놀 성분 함량이 생마늘에 비해 고온 고압처리하여 숙성발효시킨 흑마늘에 높다는 기존 연구들[18,19]과 흑마늘이 발효식품이라는 점을 고려하여, 생마늘이 지니고 있는 중요한 생리활성 효과들에 대한 흑마늘의 비교검증을 위한 후속연구를 제언한다.
- coli에서 성장저지환이 각각 8 mm와 7 mm로 나타나 항균효과의 가능성을 발견하게 되었다. 한편 가정에서 손쉽게 제조할 수 있는 건강식품으로 널리 각광을 받고 있는 흑마늘의 경우 항균효과가 낮음을 고려할 때, 가정에서 제조한 흑마늘 자체의 보존법에 대한 연구 또한 함께 이루어져야 할 것이다.
- 향후 마늘추출물을 활용한 천연식품보존제 개발 가능성을 확인하기 위해서는 흑마늘의 다양한 추출법을 활용한 항균효과 검증의 반복연구가 지속되어야 할 것이다. 또한 항산화 작용을 하는 폴리페놀 성분 함량이 생마늘에 비해 고온 고압처리하여 숙성발효시킨 흑마늘에 높다는 기존 연구들[18,19]과 흑마늘이 발효식품이라는 점을 고려하여, 생마늘이 지니고 있는 중요한 생리활성 효과들에 대한 흑마늘의 비교검증을 위한 후속연구를 제언한다.
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