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문제 정의
- 이처럼 마늘은 다양한 생리활성물질을 포함하고 있으며, 그 효과도 뛰어나, 건강 기능성 식품으로서의 가능성이 크지만, 생마늘 특유의 맛과 향으로 인해 조미료나 장아찌와 같이 섭취방법이나 가공품에 제한되어 있다. 따라서 마늘의 효과적인 섭취와 소비를 유도하기 위해 다양한 가공식품 개발이 요구되며, 이를 위해 본 연구는 숙성온도와 기간에 따라 마늘의 품질특성 분석을 통하여 건강 기능성 식품의 개발을 위한 기초자료를 확보하고자 한다.
가설 설정
- 1) Garlics were aged at 70℃ for 40 days.
제안 방법
- HPLC 분석 조건은 C18 column(Mightysil RP-18 GP column, 4.6×250 mm, Kanto Che- mical, Tokyo, Japan)을 사용하였고, 검출기는 FLD(Exλ: 250nm, Emλ: 395 nm)를 사용하였으며, 이동상은 A를 AccQ-Tag A 용매, B를 AccQ-Tag B 용매로 하여 A:B 초기 비율을 90:10으로 시작하여 30분에 30:70, 31분에 0:100, 40분에 0:100, 41분에 90:10 초기 용매 조성으로 하여 50분간 유지하는 비율의 gradient system을 사용하여 0.6 mL/min의 유속으로 흘려주었고, 10 μL를 주입하여 분석하였다.
- HPLC 분석 조건은 column으로 Shodex Asahipak NH2P-5-4E(5 μm, 4.6×250 mm, Tokyo, Japan)를 사용하였고, 검출기는 ELSD를 사용하였으며, 이동상은 70% acetonitrile를 1.2 mL/min 속도로 흘려주었고, 10 μL를 주입하여 분석하였다.
- 각각의 숙성 마늘 물 추출물을 적당히 희석하여 0.20 μm membrane filter(Millipore Corporation, Billerica, MA, USA)로 여과하여 HPLC(Waters 2695, Milford, MA, USA)로 분석하였다.
- 본 연구에서는 숙성 온도와 기간에 따른 마늘의 품질특성 변화를 살펴보기 위하여 통마늘을 60℃에서 60일간, 70℃에서 40일간 숙성 처리하여 pH, 총산도, 갈변도, 5-HMF 함량, fructose 함량, SAC 함량, 총 폴리페놀 함량 및 DPPH radical 소거활성 측정하였다. 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 길어질수록 마늘의 pH는 감소하고, 총 산도, 갈변도 및 5-HMF 함량은 증가하는 경향을 보였다.
- 숙성 마늘 70% ethanol 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다.
- , Inchen, Korea)하여 상등액을 회수하였다. 위 과정을 3회 반복하여 회수한 상등액을 No. 2 여과지로 감압여과한 후 최종 100 mL로 정용하여 pH, 총 산도, 갈변도, 5-HMF, 유리당 및 SAC 함량 분석용 시료로 사용하였다.
- 2 μL nylon membrane filter로 여과한 숙성 마늘 물 추출물 10 μL에 70 μL의 AccQ-Tag Fluor borate buffer를 넣고, 20 μL의 AccQ-Fluor™ reagent를 넣어주어 몇 초간 vortex를 시행하였다. 이후 1분간 실온에서 incubation한 후에 55℃의 water bath에서 10분간 반응 후 HPLC(Waters 2690, Milford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. HPLC 분석 조건은 C18 column(Mightysil RP-18 GP column, 4.
- 통마늘은 숙성 전처리로 뿌리 부분은 제거하고, 꼭지 부분은 위로 2 cm 가량 남긴 상태로 준비하였다. 전처리한 통마늘은 밀폐형 용기에 20통씩 담아 온도를 60 및 70℃로 조절한 incubator에서 각각 60 및 40일간 숙성하였다. 숙성기간별 마늘은 껍질을 제거한 다음 동결건조 후 분쇄하여, -70℃ 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.
- 즉, 상기 물 추출물을 ethyl acetate로 3회 추출한 후 농축하여 증류수로 재용해시킨 다음, 0.20 μm syringe filter로 여과하여 HPLC(Kim 등 2013)로 분석하였다.
대상 데이터
- 숙성 마늘 70% ethanol 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다. 30분 후, 반응액의 흡광도 값을 750 nm에서 측정하였고, 표준물질로 garlic acid(Sigma-Aldrich)를 사용하였다. 검량선을 작성한 후 총 폴리페놀 함량은 시료 g 중의 mg garlic acid로 나타내었다.
- 5-Hydroxymethylfuraldehyde(5-HMF), SAC, fructose, Folin-Ciocalteu reagent, garlic acid, L-ascorbic acid 등은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA), AccQFluor™ Reagent Kit와 AccQ-Tag Eleunt A 및 B는 Waters(Miliford, MA, USA)에서 구입하였고, 그 밖의 시약은 analytical 및 HPLC 등급을 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 마늘은 2015년 3월 의성에서 재배된 통마늘을 구입하여 시료로 사용하였다. 5-Hydroxymethylfuraldehyde(5-HMF), SAC, fructose, Folin-Ciocalteu reagent, garlic acid, L-ascorbic acid 등은 Sigma-Aldrich(St.
- 통마늘은 숙성 전처리로 뿌리 부분은 제거하고, 꼭지 부분은 위로 2 cm 가량 남긴 상태로 준비하였다. 전처리한 통마늘은 밀폐형 용기에 20통씩 담아 온도를 60 및 70℃로 조절한 incubator에서 각각 60 및 40일간 숙성하였다.
- 표준물질로는 5-HMF를 사용하였으며, 컬럼은 C18 column(Mightysil RP-18 GP column, 4.6×250 mm, Kanto Chemical, Tokyo, Japan), 이동상은 acetonitrile:water=20:80(v/v%), 검출기는 UV 280 nm로 하였고, 유속은 0.6 mL/min, 주입량은 10 μL로 하였다.
- 2 mL/min 속도로 흘려주었고, 10 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로는 fructose 및 glucose을 사용하였다.
데이터처리
- 2) Any means in the same column followed by the same letter are not significantly (p<0.05) different by Duncan's multiple range test.
- 통계분석은 SPSS 통계 프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고, 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(Analysis of variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 숙성 마늘의 갈변도는 상기 물 추출물을 UV spectrophotometer(Spectramax M2 Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)을 이용하여 420 nm에서 측정된 흡광도 값으로 나타내었다. 또한 숙성 마늘의 5-HMF 함량은 Shin 등(2008)의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 상기 물 추출물을 ethyl acetate로 3회 추출한 후 농축하여 증류수로 재용해시킨 다음, 0.
- 숙성 마늘의 DPPH radical 소거 활성은 Hwang 등(2013b)의 방법을 이용하여 측정하였다. DPPH radical의 소거 활성은 0.
- 숙성 마늘의 SAC 함량은 Bae 등(2012)의 방법에 따라 Waters AccQ-Fluor™ reagent kit(Miliford, MA, USA)를 사용하여 분석하였다.
- 숙성 마늘의 유리당 함량은 Hwang 등(2010)의 방법에 따라 분석하였다. 각각의 숙성 마늘 물 추출물을 적당히 희석하여 0.
- 숙성 마늘의 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis의 방법을 이용하여 측정하였다(Hwang 등 2013b). 숙성 마늘 70% ethanol 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다.
성능/효과
- 07 mg/100 g으로 숙성 25일차부터 급격히 증가하는 것으로 나타났다. Fructose 함량은 60℃의 숙성온도에서는 0.77~14.57%으로 지속적으로 증가한 반면, 70℃ 숙성 온도에서는 30일차까지 1.07~19.75%까지 증가 후 15.11%로 감소하는 것으로 나타났다. SAC 함량은 생마늘의 경우 48.
- 11%로 감소하는 것으로 나타났다. SAC 함량은 생마늘의 경우 48.11 mg/100 g이었으며, 60℃에서 20일 숙성 시 100.50 mg/100 g으로, 70℃에서 5일 숙성 시 85.55 mg/100 g까지 증가한 후 숙성 기간이 경과할수록 SAC 함량은 감소하였다. 생마늘의 총 폴리페놀 함량은 98.
- 27mg/100 g으로 감소하는 경향을 보였다. 또한 70℃ 숙성 처리 시 SAC 함량은 숙성 5일차에 85.55 mg/100 g으로 증가한 후 56.40~12.42 mg/100 g으로 숙성 기간이 경과할수록 급격히 감소하는 것으로 나타났다. Bae 등(2012)의 연구에서는 열처리 온도(40~85℃)와 기간(45일)에 따른 SAC 함량을 분석한 결과, 열처리 온도가 낮고 기간이 경과할수록 SAC 함량은 증가하는 것으로 보고하였고, Kim 등(2012)은 60~70℃을 유지하면서 마늘을 숙성 시에는 SAC 함량이 생마늘에 비해 약 2배, 4℃에서 1개월 저장 시에는 약 9배 가량 증가하는 것으로 보고하였다.
- DPPH radical을 이용한 항산화 활성은 L-ascorbic acid를 표준물로 이용하여 AEAC 값(mg ascorbic acid equivalent/100 g)으로 산출하였고, 숙성 조건에 따른 마늘의 DPPH radical 소거 활성을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 생마늘의 DPPH radical 소거활성은 5.68 AEAC이었고, 60℃에서 60일간 숙성 시 9.08~226.60 AEAC까지 증가하는 경향을 보였다. 70℃ 숙성 처리 시에는 30일차까지 24.
- 숙성 온도와 기간에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석한 결과는 Table 4에 나타내었다. 생마늘의 SAC 함량은 48.11 mg/100 g이었고, 60℃에서 숙성시킨 마늘은 숙성 15일차까지 100.50 mg/100 g으로 증가하다 71.32~26.27mg/100 g으로 감소하는 경향을 보였다. 또한 70℃ 숙성 처리 시 SAC 함량은 숙성 5일차에 85.
- 숙성 온도와 기간에 따른 마늘의 fructose 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 생마늘의 fructose 함량은 1.46%이었고, 60℃에서 60일간 숙성 시 0.77~14.57%까지 증가하는 경향을 보였다. 70℃ 숙성 처리 시에는 30일차까지 1.
- 생마늘의 pH와 총산도는 각각 6.60 및 0.50%이었으며, 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 경과할수록 pH는 유의적으로(p<0.05) 감소한 반면에, 총산도는 증가하는 경향을 보였다.
- 05)으로 증가하였다. 생마늘의 총 폴리페놀 함량은 98.38 mg garlic acid/100 g이었고, 60℃에서 60일간 숙성 시 116.67~591.82 mg garlic acid/100 g으로 생마늘에 비해 약 6.01배, 70℃에서 40일 숙성 시에는 139.38~665.22 mg garlic acid/100 g으로 생마늘 대비 약 6.67배 증가하였다. Shin 등(2008)의 연구에서도 숙성 온도가 높고 기간이 증가할수록 숙성 마늘의 총 폴리페놀 함량은 증가하는 것으로 보고하였고, Choi 등(2006), Dewanto 등(2002), Jeong 등(2004) 및 Ju 등(2010)의 연구에서도 열처리 후 총 폴리페놀 함량은 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 고분자의 페놀성 화합물이 저분자의 페놀성 화합물로 전환되었거나, 결합형 페놀성분이 열처리에 의해 유리형으로 전환되어 용출이 용이해졌기 때문인 것으로 보고되고 있다.
- 55 mg/100 g까지 증가한 후 숙성 기간이 경과할수록 SAC 함량은 감소하였다. 생마늘의 총 폴리페놀 함량은 98.38 mg/100 g이었고, 60℃ 숙성 처리 시 591.82 mg/100 g까지, 70℃ 숙성 처리 시에는 665.22 mg/100 g까지 생마늘에 비해 각각 6.01배 및 6.67배 증가하였다. DPPH radical 소거활성의 경우, 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 길어질수록 증가하는 경향을 보였다.
- 생마늘의 흡광도 값은 0.264이었고, 60℃에서 60일간 숙성 시 0.43~1.34로, 70℃에서 40일간 숙성 시에는 0.51~1.91로 숙성 온도가 높고, 숙성 기간이 길어질수록 유의적(p<0.05)으로 증가하였다.
- 본 연구에서는 숙성 온도와 기간에 따른 마늘의 품질특성 변화를 살펴보기 위하여 통마늘을 60℃에서 60일간, 70℃에서 40일간 숙성 처리하여 pH, 총산도, 갈변도, 5-HMF 함량, fructose 함량, SAC 함량, 총 폴리페놀 함량 및 DPPH radical 소거활성 측정하였다. 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 길어질수록 마늘의 pH는 감소하고, 총 산도, 갈변도 및 5-HMF 함량은 증가하는 경향을 보였다. 특히, 5-HMF 함량은 60℃ 숙성처리 시 0.
- 숙성 온도와 기간에 따른 마늘의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과는 Table 5와 같이 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 경과할수록 유의적(p<0.05)으로 증가하였다.
- 또한 마늘의 저장 온도와 저장 기간 및 포장조건에 따른 allyl sulfide, total sulphur 등과 같은 유황화합물들의 함량이 0~2℃의 저온 저장 시에는 증가하고, 24~30℃의 실온저장 시에는 감소한다고 Singh 등(1959)이 보고한 바 있다. 이러한 결과 살펴볼 때, 마늘을 저온에서 저장하는 경우에는 SAC 함량이 축적되나, 높은 온도에서 장기간 노출 시에는 오히려 감소하는 것으로 생각된다. 또한 SAC는 γ-glutamyl-Salkenyl-L-cysteine이 transpeptidation에 의해 생성되고, oxidation에 의해 S-alkenyl-L-cysteine sulfoxide로 전환되는 것으로 보고되어 있다(Jones 등 2004).
후속연구
- 따라서 transpeptidation과 oxidation의 정도에 따라 SAC의 함량이 변화되는데, 온도가 높고 숙성기간이 장기화될수록 trasnpeptidiation이 감소되거나 oxidation이 증가되어 SAC의 함량이 감소된다고 생각되며, 추후 다양한 가공조건에 따른 SAC 함량 변화에 관한 연구와 가공 중 SAC의 전구물질인 γ-glutamyl-S-allyl cysteine 함량 및 γ-glutamyl transpeptidase 활성 변화에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- DPPH radical 소거활성의 경우, 숙성 온도가 높고 숙성 기간이 길어질수록 증가하는 경향을 보였다. 따라서 마늘 섭취가 용이하고 항산화 활성이 우수한 숙성 마늘 제조를 위해서는 70℃에서 30일, 숙성 마늘의 유효성분인 SAC의 다량 생산을 위해서는 60℃에서 15일간 숙성 처리하는 하는 것이 적합할 것으로 판단되며, 이상의 결과는 항산화 효과가 강화 및 SAC 함량 증진 등 선택적인 숙성 마늘의 제조에 활용이 가능할 것으로 기대된다.
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