[논문]산지별 고아라 마늘의 주요 성분과 항균활성 비교

김주성; 라종환

doi:10.9721/kjfst.2019.51.3.258

산지별 고아라 마늘의 주요 성분과 항균활성 비교
Comparison of the major compounds and antimicrobial activities of Koara garlic cultivated in different regions 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.3, 2019년, pp.258 - 262

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

초록
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마늘의 일부 품종에서 화학적 조성 및 생물학적 특성이 조사되었지만 현재 고아라 마늘의 주요 성분 및 생리활성에 대한 조사는 부족한 현실이다. 2012년 품종으로 등록된 고아라 마늘의 주요성분 및 생리활성을 측정하기 위하여 서귀포, 담양 및 남해에서 재배하여 비교하였다. 재배된 마늘 성분을 분석한 결과 서귀포에서는 황 관련 물질(알리인과 피루베이트 총량)과 항균 활성이 우수했으며 남해에서는 페놀 함량과 환원당 함량이 풍부하였으며, 담양에서는 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다. 위의 결과를 고려할 때 재배 지역 간에는 차이가 있었지만 고아라 마늘은 지금까지 보고된 다른 마늘 품종과 비슷하게 주요 성분함량과 생리 활성을 보여주었다. 이러한 연구 결과는 지역 농민, 유통 업자 및 소비자에게 유용한 정보가 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although the chemical compositions and biological characteristics of some species of garlic have been investigated, data on Koara garlic are currently lacking. In order to investigate the major compounds and antimicrobial activity of Koara garlic, which was registered as a cultivar in 2012, it was cultivated in Seogwipo, Damyang, and Namhae. Analysis of the chemical composition of the cultivated garlic showed that the alliin, pyruvate contents, and antimicrobial activity were high in garlic grown in Seogwipo ($9.44{\pm}0.28mg/g$, $127.52{\pm}5.50{\mu}M/g$, and 0.31-1.25%, respectively). The total phenol content and reducing sugar contents were abundant in garlic grown in Namhae ($82.23{\pm}0.00g\;GAE/100g$ and $28.59{\pm}0.54mg\;GE/g$, respectively), and the total flavonoid content was high in garlic grown in Damyang ($22.41{\pm}0.77g\;QE/100g$). Although garlics grown in different cultivation areas had different chemical compositions, major compound contents and biological activities of Koara garlic were similar to those of other garlic varieties reported so far. These data will be useful for local farmers, distributors, and consumers.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. Total mineral concentration of Koara garlic grown in Seogwipo, Namhae, and Damyang
표 Table 2. Alliin, allicin, and total pyruvate concentrations of Koara garlic grown in Seogwipo, Namhae, and Damyang
표 Table 4. Antimicrobial activity of Koara garlic grown in Seogwipo, Namhae, and Damyang
표 Table 3. Total phenol, total flavonoid, and total glucose contents of Koara garlic grown in Seogwipo, Namhae, and Damyang

AI 본문요약
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제안 방법

마늘의 일부 품종에서 화학적 조성 및 생물학적 특성이 조사되었지만 현재 고아라 마늘의 주요 성분 및 생리활성에 대한 조사는 부족한 현실이다. 2012년 품종으로 등록된 고아라 마늘의 주요성분 및 생리활성을 측정하기 위하여 서귀포, 담양 및 남해에서 재배하여 비교하였다. 재배된 마늘 성분을 분석한 결과 서귀포에서는 황 관련 물질(알리인과 피루베이트 총량)과 항균 활성이 우수했으며 남해에서는 페놀 함량과 환원당 함량이 풍부하였으며, 담양에서는 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다.
4 mL/min, 시료는 10µL, UV 파장은 208 nm에서 측정하였다. Allicin 함량은 시료에 증류수를 가하여 30분 동안 교반하여 추출하였으며, 이후 과정은alliin 측정방법과 동일하게 진행되었다. 이동상은 0.
Alliin 및 allicin 함량 분석은 Kim 등(2015a; 2015b)의 방법으로 측정하였다. Alliin 함량은 1g의 시료에 20% 에탄올 30 mL을 가하여 30분 동안 초음파 추출하였으며, 추출액은 10분 동안 원심분리 후 상층액을 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, AgilentTechnologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다. 칼럼은 AgilentZorbax SB-C18를 사용하였고, 이동상은 0.
6N 수산화나트륨 1 mL를 혼합하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Total pyruvate 함량의 계산은 sodium pyruvate를 표준품으로 작성한 검량식으로 계산하였다.
고아라 품종 내 함유된 미량원소의 함량을 조사하였다(Table1). 마늘의 망간 함량은 11.
고아라 품종을 씻어 말린 다음 인편을 갈아서 분석시료로 이용하였다. 곱게 갈은 시료 0.5 g을 왕수분해법으로 처리한 후 무기물 함량을 ICP (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, France)를 이용하여 정량하였다.
그람음성균 3종과 그람양성균 3종을 이용하여 마늘의 항균활성을 측정하였다(Table 4). 서귀포 지역에서 재배한 마늘의 경우 Staphylococcus epidermidis와 Micrococcus luteus에 대한 저해활성이 가장 우수하였으며 다른 지역에서 재배한 마늘에 비해 Kocuriarhizophila에 대한 저해활성이 높은 것으로 나타났다.
9 g Na₂S₂O₅/L)을 혼합하여 95oC 히팅블럭(HD-96D, Daihan, Korea)에서 15분 동안 반응 후 증류수를 첨가하여 546nm에서 흡광도를 측정하였다. 농도별로 포도당을 측정하여 검량선을 구한 후 g당 glucose equivalent (GE)로 표현하였다.
마늘 착즙액은 two-fold dilution법을 이용하여 최소발육억제농도(Minimum Inhibitory Concentration (%,v/v))로 표시하였다. 농도별로 희석한 샘플을 96-웰플레이트에 분주 후 각 균주의 생육에 알맞은 온도에서 24시간 배양후 각 균주의 생육억제효과를 측정하였다.
고아라의 경우 2012년 품종으로 등록되어 재배되고 있으나 아직까지 고아라 품종에 대한 주요 성분 연구가 전무한 실정이다. 따라서, 같은 품종이라도 재배지역에 따라 관련 성분들의 차이가 있을 것으로 예상되어 고아라 종구를 분양 받아 재배한 제주도 서귀포시, 경상남도 담양군 및 전라남도 남해군 농가로부터 수확한 마늘을 채취하여 주요 성분(무기성분, 함유황 성분, 총 페놀 및 플라보노이드, 환원당)과 항균활성을 분석하였다.
표준품으로 quercetin을 사용하여 검량선을 구한 후, 얻어진 방정식을 사용하여 g당 quercetin equivalent (QE)로 표현하였다. 마늘의 환원당 함량을 측정하였다. 시료 200 µL에 동량의 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS)시약(7.
시료 200 µL에 동량의 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS)시약(7.5 g DNS, 14.0 g NaOH, 126.1 g Rochelle 염, 5.4 mLphenol, 5.9 g Na2S2O5/L)을 혼합하여 95oC 히팅블럭(HD-96D, Daihan, Korea)에서 15분 동안 반응 후 증류수를 첨가하여 546nm에서 흡광도를 측정하였다.
제주 및 육지부에서 재배한 고아라 품종의 총 페놀, 플라보노이드 및 환원당 함량을 측정하였다(Table 3). 총 페놀 함량의 경우 남해에서 재배된 마늘에서 82.
총 플라보노이드 함량 측정을 위하여 시료200 µL에 10% aluminium nitrate 100 µL와 1 M potassium acetate 100 µL를 혼합하였다.
그리고 UV-spectrophotometer(UV-1800, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준품으로 gallic acid를 사용하여 검량선을 구한 후, 얻어진 방정식을 이용하여 g당 gallic acid equivalents(GAE)로 표현하였다. 총 플라보노이드 함량 측정을 위하여 시료200 µL에 10% aluminium nitrate 100 µL와 1 M potassium acetate 100 µL를 혼합하였다.
6 mL의 80% 에탄올을 넣고, 40분 뒤 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준품으로 quercetin을 사용하여 검량선을 구한 후, 얻어진 방정식을 사용하여 g당 quercetin equivalent (QE)로 표현하였다. 마늘의 환원당 함량을 측정하였다.
함유황 관련 성분의 함량을 측정하였다(Table 2). Alliin 함량은 조사 샘플간 함량차이가 크게 나타났다.

대상 데이터

마늘 시료는 2013년 신도영농조합법인으로부터 고아라 종구를 분양 받아 재배한 제주도 서귀포시, 경상남도 남해군과 전라남도담양군 재배농가로부터 제공받았다. Folin-Ciocalteu reagent과 알리인은 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)에서, 알리신은Toronto Research Chemicals (Toronto, Canada)에서, 아세토니트릴은 Fisher Scientific (Springfield, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다. 그 외 시약들은 특급시약을 사용하였다.
고아라 품종을 씻어 말린 다음 인편을 갈아서 분석시료로 이용하였다. 곱게 갈은 시료 0.
마늘 시료는 2013년 신도영농조합법인으로부터 고아라 종구를 분양 받아 재배한 제주도 서귀포시, 경상남도 남해군과 전라남도담양군 재배농가로부터 제공받았다. Folin-Ciocalteu reagent과 알리인은 Sigma-Aldrich Co.
한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection,Suwon, Korea)에서 분양 받은 균주를 이용하여 실험하였다. 마늘의 항균활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Klebsiellapneumonia, Escherichia coli, Salmonella enterica과 3종의 그람양성균 Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis, Kocuriarhizophila을 사용하였다. 마늘 착즙액은 two-fold dilution법을 이용하여 최소발육억제농도(Minimum Inhibitory Concentration (%,v/v))로 표시하였다.
칼럼은 AgilentZorbax SB-C18를 사용하였고, 이동상은 0.4 mL/min, 시료는 10µL, UV 파장은 208 nm에서 측정하였다.
한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection,Suwon, Korea)에서 분양 받은 균주를 이용하여 실험하였다. 마늘의 항균활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Klebsiellapneumonia, Escherichia coli, Salmonella enterica과 3종의 그람양성균 Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis, Kocuriarhizophila을 사용하였다.

데이터처리

통계적 분석에는 SPSS(Ver. 20, IBM Corp., 2011) 통계 프로그램을 이용하여 처리간 평균값을 5% 유의수준에서 최소유의차검정(Least Significant Difference (LSD)) 방법으로 비교 분석하였다.

이론/모형

Alliin 및 allicin 함량 분석은 Kim 등(2015a; 2015b)의 방법으로 측정하였다. Alliin 함량은 1g의 시료에 20% 에탄올 30 mL을 가하여 30분 동안 초음파 추출하였으며, 추출액은 10분 동안 원심분리 후 상층액을 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, AgilentTechnologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다.
Folin-Ciocalteu 실험법을 사용하여 총 페놀 함량을 측정하였다.마늘 무게 대비 10배액의 증류수를 첨가한 후 PRO 200 Homogenizer (PRO Scientific Inc.
7 mL/min, 시료는 20 µL, UV 파장은 254 nm에서 측정하였다. Schwimmer과Weston(1961)의 방법으로 total pyruvate 함량을 측정하였다. 1 g의 시료에 10% trichloroacetic acid 10 mL를 가하여 골고루 섞고 1시간 뒤에 여과하였다.
The MIC value against bacteria was determined by the serial dilution method. The growth of the bacteria was determined by observing the degree of turbidity in twenty hours.
마늘의 항균활성을 측정하기 위하여 3종의 그람음성균 Klebsiellapneumonia, Escherichia coli, Salmonella enterica과 3종의 그람양성균 Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis, Kocuriarhizophila을 사용하였다. 마늘 착즙액은 two-fold dilution법을 이용하여 최소발육억제농도(Minimum Inhibitory Concentration (%,v/v))로 표시하였다. 농도별로 희석한 샘플을 96-웰플레이트에 분주 후 각 균주의 생육에 알맞은 온도에서 24시간 배양후 각 균주의 생육억제효과를 측정하였다.

성능/효과

Alliin 함량은 조사 샘플간 함량차이가 크게 나타났다. 고아라 품종을 서귀포에서 재배시 alliin 함량은 9.44 mg/g으로 가장 높았으며, 남해에서 재배시 6.41 mg/g, 담양에서 재배시 4.28 mg/g으로 측정되었다. Allicin 함량은 샘플간 차이가 적었다.
46%)에서 생산된 것이었다. 고아라 품종의 황 함량은 서귀포에서 재배한 마늘에서 가장 높게 나타났다(0.71%). 다음으로 담양에서 0.
서귀포 지역에서 재배한 마늘의 경우 Staphylococcus epidermidis와 Micrococcus luteus에 대한 저해활성이 가장 우수하였으며 다른 지역에서 재배한 마늘에 비해 Kocuriarhizophila에 대한 저해활성이 높은 것으로 나타났다. 남해에서 생산된 마늘의 경우 M. luteus에 대한 저해활성이 가장 좋았으며다음으로 Escherichia coli와 S. epidermidis에 대한 저해활성이 우수하였다. 담양에서 생산된 마늘의 경우 S.
epidermidis에 대한 저해활성이 우수하였다. 담양에서 생산된 마늘의 경우 S. epidermidis와 M. luteus에 대한 저해활성이 가장 우수하였으며 다음으로 E. coli에 대한 저해활성이 우수하였다. 고아라 품종에 대한 항균활성은 그람음성균보다 그람양성균에 대하여 저해활성이 우수하였으며, Kim 등(2015b)이 보고한 남도 품종의 결과와 유사하게 고아라 품종 역시 M.
55 ppm을 나타냈다. 마늘내 무기물 함량을 분석한결과, 다량원소보다는 미량원소의 변이계수가 높게 나타나 수확한 마늘내 함량분포가 다양함을 알 수 있었으며, 특히 담양지역이 다른 두 곳보다 함량이 높게 나타났다. Sanders와 Adams(1987)은 한 곳의 식양토와 두 곳의 사양토에서 추출되는 아연, 구리와니켈의 함량은 토양의 pH가 감소함에 따라 가파르게 증가한다고 보고하였다.
그람음성균 3종과 그람양성균 3종을 이용하여 마늘의 항균활성을 측정하였다(Table 4). 서귀포 지역에서 재배한 마늘의 경우 Staphylococcus epidermidis와 Micrococcus luteus에 대한 저해활성이 가장 우수하였으며 다른 지역에서 재배한 마늘에 비해 Kocuriarhizophila에 대한 저해활성이 높은 것으로 나타났다. 남해에서 생산된 마늘의 경우 M.
Choi 등(2008)에 의하면 생마늘은 증숙과정을 거치면서 함유황성분들이 감소를 하나 흑마늘로 가공하면서 생마늘보다 함량이 증가되었다고 보고하였으며, Shin 등(2008)은 흑마늘의 숙성온도와 시간에 따라 함유황 성분이 증가함을 보고하였다. 수확된 고아라 착즙액의 allicin 함량은 8.95%의 변이계수를 나타내어 시료들간 안정적으로 존재하였으며 total pyruvate 함량 역시 12.35%의 변이계수를 나타내어 대체적으로 안정적으로 존재하였다. Hong 등(1997)에 의하면 남도마늘을 고흥, 남해, 제주 및 서산에 재배시 alliin 함량이 제주가 가장 낮았다고 보고하였으나 본 연구에서는 반대로제주에서 alliin 함량이 가장 높게 나타났다.
재배된 마늘 성분을 분석한 결과 서귀포에서는 황 관련 물질(알리인과 피루베이트 총량)과 항균 활성이 우수했으며 남해에서는 페놀 함량과 환원당 함량이 풍부하였으며, 담양에서는 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다. 위의 결과를 고려할 때 재배 지역 간에는 차이가 있었지만 고아라 마늘은 지금까지 보고된 다른 마늘 품종과 비슷하게 주요 성분 함량과 생리 활성을 보여주었다. 이러한 연구 결과는 지역 농민, 유통 업자 및 소비자에게 유용한 정보가 될 것이다.
2012년 품종으로 등록된 고아라 마늘의 주요성분 및 생리활성을 측정하기 위하여 서귀포, 담양 및 남해에서 재배하여 비교하였다. 재배된 마늘 성분을 분석한 결과 서귀포에서는 황 관련 물질(알리인과 피루베이트 총량)과 항균 활성이 우수했으며 남해에서는 페놀 함량과 환원당 함량이 풍부하였으며, 담양에서는 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다. 위의 결과를 고려할 때 재배 지역 간에는 차이가 있었지만 고아라 마늘은 지금까지 보고된 다른 마늘 품종과 비슷하게 주요 성분 함량과 생리 활성을 보여주었다.
재배식물의 수량 증가에 있어서 품종이 기여하는 정도는 작물의 종류나 재배지역에 따라 차이가 있으나 대략 50%정도이며, 그 외 재배기술과 기상요인이 차지하는 것으로 알려졌다. 토양에 재배하는 대부분의 작물 등은 기본적으로 토양의 화학성분 조성에 따라 생육 및 성분 차이를 보이게 되므로 관련된 연구가 많이 이루어졌다.
제주 및 육지부에서 재배한 고아라 품종의 총 페놀, 플라보노이드 및 환원당 함량을 측정하였다(Table 3). 총 페놀 함량의 경우 남해에서 재배된 마늘에서 82.33 mg GAE/100 g을 나타냈고 다음으로 서귀포에서 재배시 63.97 mg GAE/100 g, 담양에서 재배시 54.53 mg GAE/100 g으로 가장 낮았다. 총 플라보노이드 함량은 담양에서 재배된 마늘에서 22.
53 mg GAE/100 g으로 가장 낮았다. 총 플라보노이드 함량은 담양에서 재배된 마늘에서 22.41 mg QE/100 g을 나타냈으며, 다음으로 남해에서 재배된 것에서 16.08 mg QE/100 g을, 서귀포에서 재배되었을 경우 15.72 mg QE/100 g을 나타냈다. 환원당 함량의 경우, 남해에서 재배된 마늘에서 28.

후속연구

위의 결과를 고려할 때 재배 지역 간에는 차이가 있었지만 고아라 마늘은 지금까지 보고된 다른 마늘 품종과 비슷하게 주요 성분 함량과 생리 활성을 보여주었다. 이러한 연구 결과는 지역 농민, 유통 업자 및 소비자에게 유용한 정보가 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Allicin이란 무엇인가?	마늘의 강력한 향은 휘발성 오일 성분인 다수의 황화합물로 구성되어 있으며 그 중 하나가 allicin (diallylthiosulfinate)이다. Allicin은 비단백 아미노산인alliin과 인경내에 존재하는 alliinase (alliin lyase)에 의해 생성되는 물질이다(Miron 등, 2002). Alliin과 alliinase는 마늘 인경내의 다른 장소에 저장되어 있으나 세포가 파괴되면서 반응을 시작하게되며(Stool과 Seebeck, 1948), 그 결과 thiosulfinate, 피루브산, 암모니아가 만들어지며 thiosulfinate 화합물 중 가장 풍부한 것이allicin이다(Olech와 Zaborska, 2012).
	고아라 마늘의 재배지역에 따른 성분함량은?	2012년 품종으로 등록된 고아라 마늘의주요성분 및 생리활성을 측정하기 위하여 서귀포, 담양 및 남해에서 재배하여 비교하였다. 재배된 마늘 성분을 분석한 결과 서귀포에서는 황 관련 물질(알리인과 피루베이트 총량)과 항균 활성이 우수했으며 남해에서는 페놀 함량과 환원당 함량이 풍부하였으며, 담양에서는 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다. 위의 결과를 고려할 때 재배 지역 간에는 차이가 있었지만 고아라마늘은 지금까지 보고된 다른 마늘 품종과 비슷하게 주요 성분함량과 생리 활성을 보여주었다.
	Allicin의 효능은?	Alliin과 alliinase는 마늘 인경내의 다른 장소에 저장되어 있으나 세포가 파괴되면서 반응을 시작하게되며(Stool과 Seebeck, 1948), 그 결과 thiosulfinate, 피루브산, 암모니아가 만들어지며 thiosulfinate 화합물 중 가장 풍부한 것이allicin이다(Olech와 Zaborska, 2012). Allicin은 지금까지 항균, 항염증, 항혈전, 항암, 항천식 활성뿐만 아니라 혈중 지질 수준을 낮추어 준다고 알려져 있다(Block, 1992; Koch와 Lawson, 1996;Lawson, 1998).

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동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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