[논문]마늘 신품종 홍산과 한산의 식물화학적 구성 및 생리활성 비교

김주성; 라종환

doi:10.9721/kjfst.2019.51.2.147

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마늘 신품종 홍산과 한산의 식물화학적 구성 및 생리활성 비교

Comparison of phytochemical composition and physiological activity of 'Hongsan' and 'Hansan', a new variety of garlic

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology v.51 no.2 , 2019년, pp.147 - 151

김주성 (제주대학교 생명자원과학대학, 친환경연구소 ) ; 라종환 ( 제주대학교 생명자원과학대학, 친환경연구소)

초록

용어
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본 연구는 2016년 품종보호권이 등록된 홍산마늘과 한산마늘의 생리활성을 측정하기 위하여 실시되었다. 나트륨과 황 성분을 제외한 미네랄 성분들은 한산마늘에서 높게 측정되었으며 함유 황화합물 역시 한산마늘에서 높았다. 또한 고형물함량과 환원당 및 알파글루코시다아제 저해활성 역시 한산마늘이 높았다. 그러나 산도, pH, 총페놀 및 플라보노이드 함량은 홍산마늘에서 높게 나타났다. 두 품종에서 항미생물활성은 그람음성균보다 그람양성균에 대한 저해활성이 높았으며 한산마늘보다 홍산마늘이 조금 높은 항미생물활성을 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 위 품종을 재배하는 농가에 유용한 정보를 제공해 줄 것으로 기대된다.

Abstract

This study was performed to investigate the physiological activity of Hongsan garlic and Hansan garlic, which were registered in the plant breeders' right in 2016. The content of mineral components, except sodium and sulfur ingredients, was found to be high in Hansan garlic. In addition, organic sulfur components were high in Hansan garlic. Moreover, the total soluble solid content, reducing sugar content, and alpha glucosidase inhibitory activity were high in Hansan garlic. Acidity, pH, total phenol, and flavonoid content were high in Hongsan garlic. Both varieties showed higher inhibitory activity to gram-positive bacteria than to gram-negative bacteria. The antimicrobial activity of Hongsan garlic was slightly higher than that of Hansan garlic. These results are expected to provide useful information to farmers who grow the above garlic varieties.

주제어

#antimicrobial activity #new variety #organic sulfur component #total phenol #total soluble solid

표 / 그림 (5)

본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 새로이 육성된 신품종인 홍산과 한산의 생리활성을 측정하여 재배농가들에게 기초자료를 제공하고자 실시하였다.

특히 홍산은 기존의 한지형 마늘보다 월등히 수량이 높고 난지형인 남도마늘 이상의 수량을 보였으며 한지와 난지 모두 재배가 가능하고 천근성으로 수확이 쉬워 생력재배에 알맞다고 알려져 있다(Han 등, 2017; RDA, 2019). 따라서 본 연구는 새로이 육성된 신품종인 홍산과 한산의 생리활성을 측정하여 재배농가들에게 기초자료를 제공하고자 실시하였다.

제안 방법

0.1 M Na2CO3 750 µL를 가하여 반응을 정지시키고 기질인 pNPG로부터 유리되어 나오는 반응 생성물인 p-니트로페놀을 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.

0.1 M Na2CO3 750 µL를 가하여 반응을 정지시키고 기질인 pNPG로부터 유리되어 나오는 반응 생성물인 p-니트로페놀을 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.
2 mL 마늘 착즙액에 8 mL 증류수를 첨가하여 잘 섞은 후 10분 동안 원심분리기(1730MR, Gyrozen, Daejeon, Korea)를 이용하여 상층액을 분리하고, 당산도 분석장치(NH-2000, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 마늘의 당도(oBrix) 및 산도(%)를 분석하였다.

2 mL 마늘 착즙액에 8 mL 증류수를 첨가하여 잘 섞은 후 10분 동안 원심분리기(1730MR, Gyrozen, Daejeon, Korea)를 이용하여 상층액을 분리하고, 당산도 분석장치(NH-2000, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 마늘의 당도(^oBrix) 및 산도(%)를 분석하였다. pH는 동일한 방법으로 얻어진 시료를 이용하여 pH meter로 측정하였다.
곱게 갈은 시료 0.5 g을 왕수분해법으로 분해시켜 ICP (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, France)를 이용하여 무기물 함량을 정량하였다.

곱게 갈은 시료 0.5 g을 왕수분해법으로 분해시켜 ICP (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, France)를 이용하여 무기물 함량을 정량하였다. 전질소 함량은 Kjeldahl법으로 정량하였다.
마늘(홍산 및 한산 품종)을 수돗물에 세척하여 70oC에서 건조한 후 믹서기로 갈아서 분석하였다.

재배토양은 암갈색의 용흥통 비화산회토였다. 마늘(홍산 및 한산 품종)을 수돗물에 세척하여 70^oC에서 건조한 후 믹서기로 갈아서 분석하였다. 한편 산, 고형물함량, pH측정 및 항미생물 실험용은 세척한 인편을 바로 착즙하여 실험에 이용하였다.
분석용 칼럼은 Agilent Zorbax SB-C18 (4.6×250 mm, 5 µm)를 사용하였고, 이동상은 (A) 0.1% 포름산을 함유한 물과 (B) 0.1% 포름산을 함유한 아세토니트릴을 농도구배로 분석하였다.

분석용 칼럼은 Agilent Zorbax SB-C18 (4.6×250 mm, 5 µm)를 사용하였고, 이동상은 (A) 0.1% 포름산을 함유한 물과 (B) 0.1% 포름산을 함유한 아세토니트릴을 농도구배로 분석하였다.
알리신 함량 분석을 위하여 1 g 시료에 30 mL 3차 증류수를 첨가하여 30분 동안 교반하여 추출 후 원심분리기(Combi-514R, Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 원심분리하였다.

알리신 함량 분석을 위하여 1 g 시료에 30 mL 3차 증류수를 첨가하여 30분 동안 교반하여 추출 후 원심분리기(Combi-514R, Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 원심분리하였다. 원심분리 후 상층액을 0.
알리인 함량 분석을 위하여 1 g 시료에 30 mL 20% 에탄올을 가하여 30분 동안 초음파추출기로 추출하였으며, 이후 과정은 알리신 측정방법과 동일하다.

알리인 함량 분석을 위하여 1 g 시료에 30 mL 20% 에탄올을 가하여 30분 동안 초음파추출기로 추출하였으며, 이후 과정은 알리신 측정방법과 동일하다. 이동상은 1.
원심분리 후 상층액을 0.45 µm 시린지 필터로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다.

원심분리 후 상층액을 0.45 µm 시린지 필터로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다.
피루브산나트륨을 사용하여 얻은 표준검량 곡선으로 총 피루브산 함량을 산출하였다.

6 N 수산화나트륨을 혼합하여 UV-spectrophotometer (UV1800, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 피루브산나트륨을 사용하여 얻은 표준검량 곡선으로 총 피루브산 함량을 산출하였다.
홍산과 한산마늘의 총 페놀, 플라보노이드, 환원당 함량 및 알파-글루코시데이즈 억제활성을 측정하였다(Table 4).

홍산과 한산마늘의 총 페놀, 플라보노이드, 환원당 함량 및 알파-글루코시데이즈 억제활성을 측정하였다(Table 4). 총 페놀 함량의 경우 홍산마늘에서 122.
홍산과 한산마늘의 항미생물활성을 측정하였다(Table 5).

홍산과 한산마늘의 항미생물활성을 측정하였다(Table 5). 두 품종 모두 M.
홍산과 한산마늘의 황 관련 성분의 함량을 측정하였다(Table 2).

또한 Amagase 등(2001)은 최근 많은 임상연구에서 탈수된 마늘 분말의 일일 복용량이 900 mg 까지라고 보고하였다. 홍산과 한산마늘의 황 관련 성분의 함량을 측정하였다(Table 2). 황 관련 화합물의 함량은 한산마늘이 홍산마늘보다 높게 나타났다.

대상 데이터

Folin-Ciocalteu reagent, p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside, 알리인, 알파-글루코시데이즈는 Sigma Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서, 알리신은 Toronto Research Chemicals (North York, Ontario, Canada)에서, 아세토니트릴은 Fisher Scientific (Springfield, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다.

Folin-Ciocalteu reagent, p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside, 알리인, 알파-글루코시데이즈는 Sigma Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서, 알리신은 Toronto Research Chemicals (North York, Ontario, Canada)에서, 아세토니트릴은 Fisher Scientific (Springfield, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다.
마늘 시료는 2013년 제주도 서귀포시 대정읍 신도리 2271-1에서 채취하였다.

그 외 시약들은 특급시약을 사용하였다. 마늘 시료는 2013년 제주도 서귀포시 대정읍 신도리 2271-1에서 채취하였다. 재배토양은 암갈색의 용흥통 비화산회토였다.
마늘의 항미생물활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Escherichia coli (KACC 14818), Klebsiella pneumonia (KACC 14816), Salmonella enterica (KACC 10769)과 3종의 그람양성균 Staphylococcus epidermidis (KACC 14822), Micrococcus luteus (KACC 14819), Kocuria rhizophila (KACC 14744), Bacillus subtilis (KACC 14741)을 사용하였다.

한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC, Suwon, Korea)에서 분양 받은 균주를 Hyun 등(2015)의 방법에 따라 실험하였다. 마늘의 항미생물활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Escherichia coli (KACC 14818), Klebsiella pneumonia (KACC 14816), Salmonella enterica (KACC 10769)과 3종의 그람양성균 Staphylococcus epidermidis (KACC 14822), Micrococcus luteus (KACC 14819), Kocuria rhizophila (KACC 14744), Bacillus subtilis (KACC 14741)을 사용하였다. 항미생물 저해활성은 임계희석법을 이용하여 최소생육억제농도로 표시하였다.
재배토양은 암갈색의 용흥통 비화산회토였다.

마늘 시료는 2013년 제주도 서귀포시 대정읍 신도리 2271-1에서 채취하였다. 재배토양은 암갈색의 용흥통 비화산회토였다. 마늘(홍산 및 한산 품종)을 수돗물에 세척하여 70^oC에서 건조한 후 믹서기로 갈아서 분석하였다.
한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC, Suwon, Korea)에서 분양 받은 균주를 Hyun 등(2015)의 방법에 따라 실험하였다.

한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC, Suwon, Korea)에서 분양 받은 균주를 Hyun 등(2015)의 방법에 따라 실험하였다. 마늘의 항미생물활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Escherichia coli (KACC 14818), Klebsiella pneumonia (KACC 14816), Salmonella enterica (KACC 10769)과 3종의 그람양성균 Staphylococcus epidermidis (KACC 14822), Micrococcus luteus (KACC 14819), Kocuria rhizophila (KACC 14744), Bacillus subtilis (KACC 14741)을 사용하였다.

이론/모형

Folin-Ciocalteu 실험법으로 총 페놀 함량을 측정하였다.

Folin-Ciocalteu 실험법으로 총 페놀 함량을 측정하였다. 100 µL/mL 시료에 50 µL Folin-Ciocalteu reagent를 첨가하여 5분간 반응 후 0.
Kim 등(2015a)의 방법으로 총 피루브산 함량을 측정하였다.

Kim 등(2015a)의 방법으로 총 피루브산 함량을 측정하였다. 1 g 시료에 10 mL 10% 트리클로로아세트산을 첨가하여 1시간 동안 두었다가 여과하였다.
Kim 등(2015a)의 방법으로 환원당 함량을 측정하였다.

Kim 등(2015a)의 방법으로 환원당 함량을 측정하였다. 200 µL시료에 동량의 DNS 시약을 섞어 95^oC 히팅블럭(HB-96D, Daihan, Wonju, Korea)에서 15분 동안 반응시키고 나서 다시 4^oC에서 반응을 정지시킨 후 UV-spectrophotometer를 사용하여 546 nm에서 흡광도를 측정하였다.
Kim과 Kim(2016)의 방법에 준하여 알파-글루코시데이즈 억제활성을 측정하였다.

Kim과 Kim(2016)의 방법에 준하여 알파-글루코시데이즈 억제활성을 측정하였다. 50 µL 시료에 0.
전질소 함량은 Kjeldahl법으로 정량하였다.

5 g을 왕수분해법으로 분해시켜 ICP (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, France)를 이용하여 무기물 함량을 정량하였다. 전질소 함량은 Kjeldahl법으로 정량하였다.
항미생물 저해활성은 임계희석법을 이용하여 최소생육억제농도로 표시하였다.

마늘의 항미생물활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Escherichia coli (KACC 14818), Klebsiella pneumonia (KACC 14816), Salmonella enterica (KACC 10769)과 3종의 그람양성균 Staphylococcus epidermidis (KACC 14822), Micrococcus luteus (KACC 14819), Kocuria rhizophila (KACC 14744), Bacillus subtilis (KACC 14741)을 사용하였다. 항미생물 저해활성은 임계희석법을 이용하여 최소생육억제농도로 표시하였다.

성능/효과

그 외 인, 칼륨 및 칼슘은 홍산마늘이 한산마늘보다 약간 높게 나타났으며 나트륨은 한산마늘이 홍산마늘보다 높게 나타났다.

001). 그 외 인, 칼륨 및 칼슘은 홍산마늘이 한산마늘보다 약간 높게 나타났으며 나트륨은 한산마늘이 홍산마늘보다 높게 나타났다. 미량요소에서는 아연을 제외한 망간, 구리, 철에서 2배 이상의 차이를 나타내었다.
두 품종 모두 M. luteus에 대하여 0.31% (v/v)로 가장 강력한 항미생물활성을 보였다.

홍산과 한산마늘의 항미생물활성을 측정하였다(Table 5). 두 품종 모두 M. luteus에 대하여 0.31% (v/v)로 가장 강력한 항미생물활성을 보였다. 한산마늘의 경우 E.
또한 S. enterica을 제외한 모든 균에서 홍산마늘이 한산마늘보다 항미생물활성이 비슷하거나 뛰어난 효과를 보였다.

50% (v/v)의 농도에서 저해활성을 나타냈다. 또한 S. enterica을 제외한 모든 균에서 홍산마늘이 한산마늘보다 항미생물활성이 비슷하거나 뛰어난 효과를 보였다. 위 결과는 제주지역에서 생산되는 남도마늘의 항미생물활성과 유사한 결과를 보였으며 그람음성균보다 그람양성균에 대한 저해 활성이 높게 나타났다(Kim 등, 2015a; Kim 등, 2015b).
알파-글루코시데이즈 억제활성은 두 품종에서 근소한 차이를 나타내었으며 한산마늘에서 높은 저해활성을 나타냈다(한산 IC50=16.28±0.12 µL; 홍산 IC50=17.48±1.29 µL).

알파-글루코시데이즈 억제활성은 두 품종에서 근소한 차이를 나타내었으며 한산마늘에서 높은 저해활성을 나타냈다(한산 IC50=16.28±0.12 µL; 홍산 IC50=17.48±1.29 µL).
총 페놀 함량의 경우 홍산마늘에서 122.85 mg GAE/100 g을 나타냈고 한산마늘에서 57.67 mg GAE/100 g을 나타내어 두 품종간 2.1배의 차이를 나타내어 뚜렷한 차이를 보였다(p<0.001).

총 페놀 함량의 경우 홍산마늘에서 122.85 mg GAE/100 g을 나타냈고 한산마늘에서 57.67 mg GAE/100 g을 나타내어 두 품종간 2.1배의 차이를 나타내어 뚜렷한 차이를 보였다(p<0.001).
총 플라보노이드 함량은 홍산마늘에서 30.54 mg QE/100 g, 한산마늘에서 18.07 mg QE/100 g을 나타내었다(p<0.001).

총 플라보노이드 함량은 홍산마늘에서 30.54 mg QE/100 g, 한산마늘에서 18.07 mg QE/100 g을 나타내었다(p<0.001).
홍산과 한산 마늘의 가용성 고형물 함량은 7.80oBrix를 나타냈으며, 한산마늘(7.95oBrix)이 홍산마늘(7.65oBrix)보다 약간 높았으며, 산도는 0.38%, 착즙액의 pH는 5.94를 나타냈으며 홍산마늘이 한산마늘보다 약간 높게 나타냈다(Table 3).

홍산과 한산 마늘의 가용성 고형물 함량은 7.80^oBrix를 나타냈으며, 한산마늘(7.95^oBrix)이 홍산마늘(7.65^oBrix)보다 약간 높았으며, 산도는 0.38%, 착즙액의 pH는 5.94를 나타냈으며 홍산마늘이 한산마늘보다 약간 높게 나타냈다(Table 3). 위 두 품종의 마늘은 제주에서 재배되는 남도마늘보다 높은 가용성 고형물 함량을 나타내었으며 산도는 낮게 나타났다(Kim 등, 2015a; Kim 등, 2015b).

질의응답

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핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
마늘	마늘이란?	백합과 파속의 월년 2년생 작물 백합과 파속의 월년 2년생 작물인 마늘은 지역에 따라 월동 전·후에 싹이 터서 난지형과 한지형으로 구분을 한다. 마늘은 인편이나 주아를 가을에 파종하여 월동하게 되며 한지형 품종은 주로 국내 자생종으로 중북부지방에서 재배되고 있으며 난지형 품종은 중국에서 도입된 남도마늘, 스페인에서 도입된 대서마늘 및 인도네시아에서 도입된 자봉마늘 등이 남부지방에서 재배되고 있다(Kim 등, 2015a; Kim 등, 2015b; Kim과 Ra, 2016; Kwak 등, 2018).
마늘	마늘은 어떻게 구분할 수 있는가?	지역에 따라 월동 전·후에 싹이 터서 난지형과 한지형으로 구분 백합과 파속의 월년 2년생 작물인 마늘은 지역에 따라 월동 전·후에 싹이 터서 난지형과 한지형으로 구분을 한다. 마늘은 인편이나 주아를 가을에 파종하여 월동하게 되며 한지형 품종은 주로 국내 자생종으로 중북부지방에서 재배되고 있으며 난지형 품종은 중국에서 도입된 남도마늘, 스페인에서 도입된 대서마늘 및 인도네시아에서 도입된 자봉마늘 등이 남부지방에서 재배되고 있다(Kim 등, 2015a; Kim 등, 2015b; Kim과 Ra, 2016; Kwak 등, 2018).
신품종 ‘홍산’	신품종 ‘홍산’의 특징은?	기존의 한지형 마늘보다 월등히 수량이 높고 난지형인 남도마늘 이상의 수량을 보였으며 한지와 난지 모두 재배가 가능하고 천근성으로 수확이 쉬워 생력재배에 알맞다 신품종 ‘홍산’은 2003년 임성자원 ‘8902’와 ‘9209’간의 교배조합으로 얻은 진성 종자 15립 중에서, 기내파종과 순화 완료 후 최종 선발된 12번째 종자로부터, 신품종 ‘한산’은 2003년 임성자원 ‘8673’과 ‘9211’ 간의 교배조합으로 얻은 진성 종자 21립 중에서, 기내파종과 순화 완료 후 최종 선발된 15번째 종자로부터 유래한 마늘구의 영양번식을 통하여 2011년 생산력검정시험을 거쳤으며 2012년부터 3년간 경기, 강원, 제주 등지에서 지역적응시험을 거쳐 2014년도에 육성되어 2015년도에 품종출원, 2016년도에 품종보호권(한산: 제 6319호; 홍산: 제 6320호)이 등록되었다(Kwak 등, 2018; Lee 등, 2018; RDA, 2019). 특히 홍산은 기존의 한지형 마늘보다 월등히 수량이 높고 난지형인 남도마늘 이상의 수량을 보였으며 한지와 난지 모두 재배가 가능하고 천근성으로 수확이 쉬워 생력재배에 알맞다고 알려져 있다(Han 등, 2017; RDA, 2019). 따라서 본 연구는 새로이 육성된 신품종인 홍산과 한산의 생리활성을 측정하여 재배농가들에게 기초자료를 제공하고자 실시하였다.

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김주성(32) 라종환(2)

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