본 연구에서는 마늘의 기능성분인 S-allyl-L-cysteine(SAC) 분석법을 검증하고 조리방법에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석하였다. SAC 분석법의 유효성을 검증하기 위하여 특이성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀성 및 정확성을 평가하였다. SAC 표준물질과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 fluorescence detector로 분석한 결과 동일한 머무름 시간을 갖는 단일 피크를 확인하였다. 직선성은 상관계수 값이 0.9999였으며, 검출한계는 $0.15{\mu}g/mL$, 정량한계는 $0.47{\mu}g/mL$, 정밀성의 상대표준편차는 5% 이하, 정확성인 회수율은 95% 이상으로 우수하였다. 생마늘의 SAC 함량은 2.77 mg/g이었으며, 데치기와 전자레인지 처리는 조리 수준에 따라 SAC 함량에 차이를 보이지 않았다. 삶기와 고압멸균처리 시 조리시간이 증가함에 따라 SAC 함량은 증가하였고, 특히 $121^{\circ}C$에서 60분 고온고압처리 할 경우 50.24 mg/g으로 증가하였다.
본 연구에서는 마늘의 기능성분인 S-allyl-L-cysteine(SAC) 분석법을 검증하고 조리방법에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석하였다. SAC 분석법의 유효성을 검증하기 위하여 특이성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀성 및 정확성을 평가하였다. SAC 표준물질과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 fluorescence detector로 분석한 결과 동일한 머무름 시간을 갖는 단일 피크를 확인하였다. 직선성은 상관계수 값이 0.9999였으며, 검출한계는 $0.15{\mu}g/mL$, 정량한계는 $0.47{\mu}g/mL$, 정밀성의 상대표준편차는 5% 이하, 정확성인 회수율은 95% 이상으로 우수하였다. 생마늘의 SAC 함량은 2.77 mg/g이었으며, 데치기와 전자레인지 처리는 조리 수준에 따라 SAC 함량에 차이를 보이지 않았다. 삶기와 고압멸균처리 시 조리시간이 증가함에 따라 SAC 함량은 증가하였고, 특히 $121^{\circ}C$에서 60분 고온고압처리 할 경우 50.24 mg/g으로 증가하였다.
This study investigated changes in the S-allyl-L-cysteine (SAC) content of garlic using different cooking methods. Methods for determining SAC were validated by determining specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), precision, and accuracy using an high-performa...
This study investigated changes in the S-allyl-L-cysteine (SAC) content of garlic using different cooking methods. Methods for determining SAC were validated by determining specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), precision, and accuracy using an high-performance liquid chromatography-fluorescence detection system. Results showed high linearity in the calibration curve with a coefficient of correlation ($R^2$) of 0.9999. The LOD and LOQ values for SAC were 0.15 and $0.47{\mu}g/mL$, respectively. The relative standard deviations for intra- and inter-day precision of SAC were less than 5%. The recovery rate of SAC was in the range from 97.35% to 97.47%. The SAC content of raw garlic was 2.77 mg/g, and there was no significant difference in SAC content according to blanching and microwave treatment. However, SAC content upon boiling and autoclaving at $110^{\circ}C$ and $121^{\circ}C$ increased from 3.50~9.16 mg/g, 6.52~16.21 mg/g, and 14.15~50.24 mg/g with increasing cooking temperature and time, respectively.
This study investigated changes in the S-allyl-L-cysteine (SAC) content of garlic using different cooking methods. Methods for determining SAC were validated by determining specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), precision, and accuracy using an high-performance liquid chromatography-fluorescence detection system. Results showed high linearity in the calibration curve with a coefficient of correlation ($R^2$) of 0.9999. The LOD and LOQ values for SAC were 0.15 and $0.47{\mu}g/mL$, respectively. The relative standard deviations for intra- and inter-day precision of SAC were less than 5%. The recovery rate of SAC was in the range from 97.35% to 97.47%. The SAC content of raw garlic was 2.77 mg/g, and there was no significant difference in SAC content according to blanching and microwave treatment. However, SAC content upon boiling and autoclaving at $110^{\circ}C$ and $121^{\circ}C$ increased from 3.50~9.16 mg/g, 6.52~16.21 mg/g, and 14.15~50.24 mg/g with increasing cooking temperature and time, respectively.
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문제 정의
마늘의 유용성분 섭취와 이에 따른 다양한 생리활성 증진 효과를 기대하기 위해서는 정유(oils), 추출물(ethanol based extracts), 분말(dried powders) 및 숙성마늘(aged garlics) 등의 형태로 섭취하는 것이 바람직하지만 대부분의 마늘은 데치기, 삶기, 굽기 등의 조리된 형태로 섭취하고 있으므로 조리방법 및 그 수준에 따른 SAC 함량 변화에 관한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 마늘의 중요한 기능성분 중 하나인 SAC의 함량 분석을 위한 분석법의 유효성 검증(method validation)을 통하여 분석 결과의 신뢰도를 확보하고, 조리방법(데치기, 삶기, 전자레인지 및 고압멸균)에 따른 마늘의 SAC 함량을 비교 분석하여 기초자료 및 효율적인 조리방법을 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 마늘의 기능성분인 S-allyl-L-cysteine(SAC) 분석법을 검증하고 조리방법에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석하였다. SAC 분석법의 유효성을 검증하기 위하여 특이 성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀성 및 정확성을 평가하였다.
가설 설정
1)Values are shown as mean±SD of triplicate.
제안 방법
HPLC 분석조건은 C18 column(Mightysil RP-18 GP column, 4.6×250 mm, 5 μm, Kanto Chemical, Tokyo, Japan)을 사용하였고, 검출기는 FLD(Exλ: 250 nm, Emλ:395 nm)를 사용하였으며, 이동상은 A를 AccQ-Tag A 용매, B를 AccQ-Tag B 용매로 하여 A:B 초기 비율을 90:10 으로 시작하여 30분에 30:70, 31분에 0:100, 40분에 0:100, 41분에 90:10 초기 용매 조성으로 하여 50분간 유지하는 비율의 gradient system을 사용하였다.
본 연구에서는 마늘의 기능성분인 S-allyl-L-cysteine(SAC) 분석법을 검증하고 조리방법에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석하였다. SAC 분석법의 유효성을 검증하기 위하여 특이 성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀성 및 정확성을 평가하였다. SAC 표준물질과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 fluorescence detector로 분석한 결과 동일한 머무름 시간을 갖는 단일 피크를 확인하였다.
SAC 분석법의 유효성을 검증하기 위하여 특이 성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀성 및 정확성을 평가하였다. SAC 표준물질과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 fluorescence detector로 분석한 결과 동일한 머무름 시간을 갖는 단일 피크를 확인하였다. 직선성은 상관계수 값이 0.
0 mg/mL의 농도로 준비하여 사용하였다. 각각의 SAC 표준용액 1 mL를 추출 전 시료에 첨가하고, SAC 추출 과정에 따라 추출한 뒤 유도체화 및 HPLC 분석을 통하여 얻은 각각의 농도의 비를 이용하여 아래의 공식에 의해서 회수율을 계산하였다.
마늘의 조리방법은 일반적으로 사용하는 범위(10,14,15,17)에서 데치기, 삶기, 전자레인지 및 고압멸균 처리하였다. 데치기(blanching)는 깐마늘 100 g을 끓는 물에 넣고 1, 2 및 3분간 열처리 하였고, 삶기(boiling)는 깐마늘 100 g을 끓는 물에 넣고 15, 30 및 60분간 열처리하였다. 전자레인지(microwave) 처리는 깐마늘 100 g을 유리 용기에 넣고 전자레인지(MW209 QB, LG Electronics, Seoul, Korea)를 이용하여 700 W의 출력으로 1, 2 및 3분간 처리하였고, 고압멸균(autoclaving) 처리는 깐마늘 100 g을 내열성 용기에 담고 고압멸균기(SJ-220A100, Sejong Scientific Co.
이후 1분간 실온 방치한 다음 55°C의 water bath에서 10분간 반응 후 HPLC(Waters 2690, Waters)를 이용하여 분석하였다.
전자레인지(microwave) 처리는 깐마늘 100 g을 유리 용기에 넣고 전자레인지(MW209 QB, LG Electronics, Seoul, Korea)를 이용하여 700 W의 출력으로 1, 2 및 3분간 처리하였고, 고압멸균(autoclaving) 처리는 깐마늘 100 g을 내열성 용기에 담고 고압멸균기(SJ-220A100, Sejong Scientific Co., Bucheon, Korea)를 이용하여 100°C와 121°C에서 각각 15, 30 및 60분간 처리하였다.
3×σ/s(σ: 반응의 표준편차, s: 표준검량선의 기울기), 정량한계는 10×σ/s 식을 이용하여 계산하였다. 정밀성은 일내시험(intra-day test)과 일간시험(interday test)으로 나누어 실험하였다. 일내시험은 하루 동안 6회의 추출 및 분석을 반복 측정한 결과이며, 일간시험은 6일 동안 하루에 3회의 추출 및 분석을 반복하여 얻은 결과의 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 측정하여 평가하였다.
정확성은 일정량(1.0, 1.5 및 2.0 mg)의 표준물질을 시료에 첨가한 후 추출 및 분석 과정에서 회수되는 양을 확인하여 회수율이 90~110% 범위, RSD가 5% 이하를 만족하는지를 평가하였다(20). SAC의 회수율은 Table 2와 같이 97.
일내시험은 하루 동안 6회의 추출 및 분석을 반복 측정한 결과이며, 일간시험은 6일 동안 하루에 3회의 추출 및 분석을 반복하여 얻은 결과의 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 측정하여 평가하였다. 정확성은 회수율(recovery) 시험을 통하여 확인하였고, SAC 표준용액은 1.0, 1.5 및 2.0 mg/mL의 농도로 준비하여 사용하였다. 각각의 SAC 표준용액 1 mL를 추출 전 시료에 첨가하고, SAC 추출 과정에 따라 추출한 뒤 유도체화 및 HPLC 분석을 통하여 얻은 각각의 농도의 비를 이용하여 아래의 공식에 의해서 회수율을 계산하였다.
조리방법별 마늘의 SAC 함량은 Waters AccQ-Fluor TM reagent kit을 사용하여 분석하였다(19). 즉 0.
직선성은 SAC 표준용액을 1.5625~50 μg/mL의 농도(6단계)로 희석한 후 유도체화시켜 HPLC로 6회(1회/1일) 반복 분석하여 표준용액의 피크 면적과 농도를 변수로 작성한 검량선의 상관계수 (R2) 값을 이용하여 직선성을 확인하였다.
추출물 중 일정 농도 범위에 있는 SAC 함량에 대하여 직선적인 측정값을 얻어낼 수 있는지를 평가하기 위하여 농도별로 제조한 SAC 표준용액의 직선성을 평가하였다(20). 표준검량선은 Fig.
통마늘은 상처가 나지 않도록 유의하여 껍질과 이물질을 제거하고 곧바로 조리 및 추출을 진행하였다. 마늘의 조리방법은 일반적으로 사용하는 범위(10,14,15,17)에서 데치기, 삶기, 전자레인지 및 고압멸균 처리하였다.
SAC에 대한 분석법의 유효성은 의약품 등 분석법의 밸리 데이션에 대한 가이드라인(20)을 근거로 하여 특이성(specificity), 직선성(linearity), 검출한계(limit of detection, LOD), 정량한계(limit of quantification, LOQ), 정밀성(precision), 정확성(accuracy) 및 회수율(recovery)을 통해 검증하였다. 특이성은 SAC 표준용액과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 HPLC로 분석하여 크로마토그램상의 머무름 시간(retention time)을 비교하여 확인하였다. 직선성은 SAC 표준용액을 1.
특이성은 불순물, 분해물, 배합성분 등 여러 가지 다른 성분들이 혼합된 추출물 중 목표성분만을 선택적으로 정성및 정량 분석할 수 있는지를 확인하기 위한 것이며, SAC 표준용액과 마늘 추출물 중 SAC의 머무름 시간을 비교하여 평가하였다(20). 표준용액과 마늘 추출물에서 SAC의 머무름 시간은 각각 23.
대상 데이터
S-Allyl-L-cysteine은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA), AccQFluor TM reagent kit과 AccQ-Tag TM Eleunt A 및 B는 Waters(Milford, MA, USA)에서 구입하였다. 그 밖의 시약은 analytical 및 HPLC 등급을 사용하였다.
각 처리구별 마늘은 -70°C에서 냉동시킨 후 동결건조 (Lyoph-Pride, IlShinBioBase Co., Ltd., Dongducheon, Korea) 하고 분쇄(SMX-6500JS, Shinil Co., Ltd., Seoul, Korea)하여 시료로 사용하였다.
본 연구에 사용한 마늘은 2015년 5월 경북 의성에서 재배된 통마늘을 구입하여 시료로 사용하였다. S-Allyl-L-cysteine은 Sigma-Aldrich Co.
데이터처리
3)Different small letters in the same column indicate a significant difference at P<0.05 by Duncan's multiple range test.
정밀성은 일내시험(intra-day test)과 일간시험(interday test)으로 나누어 실험하였다. 일내시험은 하루 동안 6회의 추출 및 분석을 반복 측정한 결과이며, 일간시험은 6일 동안 하루에 3회의 추출 및 분석을 반복하여 얻은 결과의 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 측정하여 평가하였다. 정확성은 회수율(recovery) 시험을 통하여 확인하였고, SAC 표준용액은 1.
통계분석은 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계프 로그램을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리구 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 유의성을 검정하였다(P=0.05).
이론/모형
SAC에 대한 분석법의 유효성은 의약품 등 분석법의 밸리 데이션에 대한 가이드라인(20)을 근거로 하여 특이성(specificity), 직선성(linearity), 검출한계(limit of detection, LOD), 정량한계(limit of quantification, LOQ), 정밀성(precision), 정확성(accuracy) 및 회수율(recovery)을 통해 검증하였다. 특이성은 SAC 표준용액과 마늘 추출물을 유도체화시킨 후 HPLC로 분석하여 크로마토그램상의 머무름 시간(retention time)을 비교하여 확인하였다.
성능/효과
일내시험은 하루 동안 6회의 추출 및 분석을 반복 측정한 결과이며, 일간시험은 6일 동안 하루에 3회의 추출 및 분석을 반복하여 얻은 결과의 RSD를 측정하여 Table 1에 나타내었다. SAC 표준물질에 대한 일내와 일간분석 모두 RSD가 각각 3.22%와 1.83% 로 5% 이하의 우수한 정밀성을 확인하였다. Yoo 등(22)은 HPLC-UVD 시스템에서 SAC에 대한 일내 및 일간 분석 결과 RSD가 각각 1.
고압멸균 처리 역시 조리시간이 길어질수록 SAC 함량이 증가하는 경향을 보였으며, 특히 121°C에서 60분간 처리한 결과 50.24 mg/g으로 생마늘보다 약 18배가량 함량이 증가하였다.
71 μg/mL 보다 낮게 나타났다고 하였다. 따라서 HPLC 시스템을 이용 하여 SAC를 분석할 경우 유도체화시킨 후 FLD로 검출하는 것이 바람직하다고 판단된다.
삶기와 고압 멸균처리 시 조리시간이 증가함에 따라 SAC 함량은 증가하 였고, 특히 121°C에서 60분 고온고압처리 할 경우 50.24 mg/g으로 증가하였다.
조리방법 및 수준에 따른 마늘의 SAC 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 생마늘의 SAC 함량은 2.77 mg/g이 었으며, 조리시간이 비교적 짧은 데치기와 전자레인지 처리 시에는 각각 1.85~2.70 mg/g과 1.83~3.82 mg/g으로 큰차이를 보이지 않았다. 삶기의 경우 조리시간이 증가함에 따라 3.
47μg/mL, 정밀성의 상대표준편차는 5% 이하, 정확성인 회수율은 95% 이상으로 우수하였다. 생마늘의 SAC 함량은 2.77 mg/g이었으며, 데치기와 전자레인지 처리는 조리 수준에 따라 SAC 함량에 차이를 보이지 않았다. 삶기와 고압 멸균처리 시 조리시간이 증가함에 따라 SAC 함량은 증가하 였고, 특히 121°C에서 60분 고온고압처리 할 경우 50.
표준용액과 마늘 추출물에서 SAC의 머무름 시간은 각각 23.54분과 23.50분으로 같은 물질이며 단일 피크로 분리되는 것을 확인하였다(Fig. 1).
후속연구
100°C 이상의 온도에서 장시간 조리하는 삶기와 고압멸균 처리 시 SAC 함량이 크게 증가하는 것은 γ-GTP의 메커니즘으로는 설명이 불충분하므로 고온고압 처리에 따른 SAC의 전구물질인 GSAC, alliin 함량과 γGTP 활성 변화에 관한 추후연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SAC는 어떻게 생성되는가?
마늘의 alliin은 가공 시 세포 내에 존재하는 alliinase 가 활성화되어 allicin, pyruvic acid 및 ammonia로 분해되 고, allicin은 다시 pyruvic acid와 작용하여 DAS, DADS, DATS의 저급 황화합물 및 카르보닐 화합물을 생성함으로써 마늘 특유의 독특한 향기성분과 매운맛을 발생한다(3). 또한, SAC는 저장, 숙성 및 가공과정 중 γ-glutamyl transpeptidase(γ-GTP)에 의해 GSAC로부터 생성된다(4). 이러한 SAC는 혈중 포도당 수준의 조절(5,6), 심혈관질환 개선 효과(7,8), 혈중 지질 개선 효과(9,10), 뇌질환 및 인지기능 관련 연구(11-13)가 보고됨에 따라 마늘의 주요 기능성분 으로 여겨지고 있다.
마늘 조리방법에 따른 SAC 함량 분석을 진행한 실험에서 SAC에 대한 분석법의 유효성을 검증하기 위해 특이성은 어떻게 분석하였는가?
SAC에 대한 분석법의 유효성은 의약품 등 분석법의 밸리 데이션에 대한 가이드라인(20)을 근거로 하여 특이성(specificity), 직선성(linearity), 검출한계(limit of detection, LOD), 정량한계(limit of quantification, LOQ), 정밀성(precision), 정확성(accuracy) 및 회수율(recovery)을 통해 검증하였다. 특이성은 SAC 표준용액과 마늘 추출물을 유도체 화시킨 후 HPLC로 분석하여 크로마토그램상의 머무름 시간(retention time)을 비교하여 확인하였다. 직선성은 SAC 표준용액을 1.
마늘의 효능을 나타내는 주요 성분은?
마늘의 효능을 나타내는 주요 성분은 유황화합물(organosulfur compounds)로서 alliin, isoalliin 및 methin 등 3종의 S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides류(0.6~1.9%)와 γ-glutamyl-L-cysteine 유도체 펩타이드류 γ-glutamylS-1-propenyl-cysteine(GSPC) 및 γ-glutamyl-S-allylcysteine(GSAC)과 이들의 반응생성물인 S-allyl-L-cysteine(SAC), allicin, diallyl sulfide(DAS), diallyl disulfide (DADS), diallyl trisulfide(DATS), dithiin, ajoene 등이 있다(2). 마늘의 alliin은 가공 시 세포 내에 존재하는 alliinase 가 활성화되어 allicin, pyruvic acid 및 ammonia로 분해되 고, allicin은 다시 pyruvic acid와 작용하여 DAS, DADS, DATS의 저급 황화합물 및 카르보닐 화합물을 생성함으로써 마늘 특유의 독특한 향기성분과 매운맛을 발생한다(3).
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