본 연구에서는 생마늘 추출 숙성물의 용매 분획물에 대한 항산화 효과와 acetylcholinesterase (AChE) 저해 효과에 대해서 조사하였다. 생마늘 추출 숙성물의 헥산, 클로포름, 에틸아세테이트 및 물 분획물을 통한 총 페놀성 화합물의 함량은 각각 3.70, 23.63, 31.27, 2.35 mg/g으로 나타났다. 또한, 에틸아세테이트 분획물이 ABTS radical scavenging activity, ferric reducing antioxidant power 및 linoleic acid를 활용한 지질의 자동산화 저해 효과에서 가장 높다는 것을 확인하였다. 추가적으로, PC12 신경 세포에서의 에틸아세테이트 분획물의 처리가 $H_2O_2$가 유발시키는 산화적 스트레스의 수준을 감소시켰다. 결국 생마늘 추출 숙성물의 에틸아세테이트 분획물이 농도 의존적으로 AChE를 저해한다는 것을 확인하였다. 그러므로 본 연구는 생마늘 추출 숙성물의 에틸아세테이트 분획물이 PC12 신경세포에 있어서 산화적 스트레스 수준을 감소시키고, 또한 AChE 저해제로서 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 마늘의 숙성 기간(15일, 30일, 60일)과 온도($60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$)를 달리한 저온숙성마늘과 생마늘의 항산화 효과를 비교 분석하였다. DPPH와 ABTS의 라디칼 소거능과 FRAP법에 의한 환원력을 측정한 결과 $250{\mu}g/mL$에서 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물과 60일 $60^{\circ}C$ 추출물의 항산화 활성이 우수하였다. 세포 내 활성산소 생성은 15일 $60^{\circ}C$ 추출물과 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 억제 효과를 보였으며, xanthine oxidase에 대한 활성 저해 효과 역시 15일 $60^{\circ}C$ 추출물에서 우수하였다. 항산화 효소의 유전자 발현은 LPS를 처리한 군과 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 효과를 보였다. 본 연구 결과를 통해 저온숙성마늘이 생마늘보다 항산화 활성이 우수하다는 것을 확인함으로써 차후 항산화 건강기능식품 소재로서의 활용이 가능할 것으로 판단되나, 저온숙성마늘 추출물의 체내 생리활성 메커니즘 규명을 위해 동물실험 등의 추가적인 연구를 계속적으로 수행할 예정이다.
고온에서 숙성시켜 제조된 흑 마늘의 총폴리페놀 함량은 10.0 mg/g으로 생마늘 3.7 mg/g보다 2.5배 이상 높은 값을 보였다. 생마늘과 흑 마늘 추출물의 전자공여능 실험 결과, 흑 마늘 추출물의 농도 증가에 따라 전자공여능이 급격하게 증가하는 것으로 나타났으며, 추출물의 농도가 $1,000{\mu}g/mL$일 때 생마늘은 12.9%, 흑 마늘은 101.9%로 흑 마늘이 생마늘에 비하여 항산화력이 매우 높은 것으로 나타났다. 아질산염 소거능은 추출물의 농도가 5mg/mL일 때 생마늘 추출물이 흑 마늘 추출물보다 1.7배 높게 나타났으나, 그 이상의 농도에서는 비슷하거나 흑 마늘 추출물이 유의적으로 높게 나타났다 생마늘과 흑 마늘 추출물에서 SOD 활성은 추출물의 농도가 20mg/mL일 때 각각 3.3%와 30.9%를 나타내었으며, 흑 마늘이 생마늘에 비하여 SOD 활성이 유의적으로 높게 나타났다. ACE 저해활성은 추출물의 농도가 50mg/mL 일 때 생마늘과 흑 마늘에서 각각 52.7%, 88.8%로 흑 마늘의 항고혈압활성이 높은 것으로 나타났다.
본 연구에서는 마늘의 다양한 조리법에 따른 냉수추출 마늘 추출물이 HepG2 세포 내 콜레스테롤 합성에 미치는 효과에 대하여 알아보고자 세포 내 중성지방 및 콜레스테롤 함량을 확인하고 real-time PCR을 이용하여 작용 기전을 알아보았다. 마늘을 $25^{\circ}C$에서 60분간 숙성하였을 경우 1분간 숙성하였을 때와 비교하여 추출물 내 alliin 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 마늘 추출물을 HepG2 세포에 처리하였을 때 세포 내 중성지방 및 콜레스테롤의 함량이 감소하는 모습을 보여주었으며, 특히 동결건조 마늘 추출물이 그 효과가 가장 우수하였다. 콜레스테롤 합성의 제한효소인 HMGCoA reductase의 발현량 역시 마늘 추출물을 처리함에 따라 감소하는 모습을 보였으며, 동결건조 마늘 추출물을 처리하였을 때 가장 많이 감소하는 모습을 보였다. 다만 산성처리를 한 마늘의 추출물을 세포에 처리하였을 때에는 그 효과가 감소하는 것으로 나타났다. 동결건조 마늘 추출물의 농도 비례 효과를 살펴본 결과 동결건조 마늘 추출물의 경우 생마늘을 상온에 60분 숙성시킨 마늘 추출물과 구운마늘 추출물에 비하여 세포 내 중성지방과 콜레스테롤 합성 감소에 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 HMGCoA reducatase mRNA의 상대적 발현 수준 차이 이상의 지질 감소 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 동결건조 마늘의 경우 생마늘을 섭취하였을 때와 유사한 또는 더 우수한 효능을 보이면서도 오히려 보관성이 우수하고 생마늘 섭취 시 나타날 수 있는 과민 반응 및 알레르기 반응의 위험이 적기 때문에 다양하게 응용될 수 있는 가능성이 있을 것으로 사료되며, 이를 뒷받침할 방안들의 연구가 진행되어져야 할 것으로 판단된다.
흑마늘을 이용한 식의약품 기능성 소재 개발 연구의 일환으로, 생마늘과 흑마늘 추출물을 조제하여 항산화, 항균, 항혈전 활성을 비교하였으며, 이후 흑마늘 추출물의 순차적 용매 분획물을 조제하여 활성분획을 확인하고자 하였다. 흑마늘의 열수 추출효율은 40.6%로 생마늘의 4배의 효율을 나타내었으며, 고온 숙성과정을 통해 생마늘보다 총 폴리페놀은 4배, 총 플라보노이드 함량은 1.56배, 총 당 및 환원당은 각각 3.36배 및 6.75배 증가되었다. 항산화 활성 평가 결과, 흑마늘 추출물은 DPPH 음이온에 대한 소거능은 생마늘 추출물보다 미약하였으나, ABTS 양이온 소거능 및 nitrite 소거능은 생마늘 추출물보다 우수하였다. 특히 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획은 매우 강력한 항산화 활성을 나타내었다. 흑마늘 추출물은 생마늘 추출물에 비해 항균 및 항혈전 활성을 상실한 반면, 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획은 Staphylococcus aureus 및 Bacillus subtilis에 대한 항세균 활성과 프로트롬빈, 혈액응고인자 저해, 인간 혈소판 응집저해를 나타내어 강력한 항혈전 활성을 확인하였다. 흑마늘 열수 추출물 및 분획물은 적혈구 용혈활성은 나타나지 않았다. 본 연구결과는 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획이 향후 항혈전 활성을 위한 기능성 식의약품 소재로 개발 가능함을 제시하고 있다.
마늘의 매운 맛과 향을 감소시켜 섭취가 용이하도록 가열 숙성하여 제조된 흑마늘의 항산화 활성을 생마늘 및 찐마늘과 비교 평가함으로써 마늘의 전처리 방법에 따른 항산화 효능을 확인하고자 각각의 열수 및 에탄올 추출물에 대한 항산화 활성을 측정하였다. 생마늘, 찐마늘 및 흑마늘의 열수와 에탄올 추출물 총 페놀의 함량은 $0.81{\sim}0.99\;mg$/100 g의 범위였으나 시료간 및 추출 용매간에 유의적인 함량 차이는 없었다. 플라보노이드 함량은 에탄올 추출물에서 $0.96{\pm}0.05{\sim}1.06{\pm}0.09\;mg$/100 g으로 더 높게 정량되었다. 전자공여능은 생마늘과 찐마늘 추출물의 경우 열수 추출물에 비하여 에탄올 추출물에서 활성이 더 높았고, 활성이 가장 높았던 흑마늘의 경우 열수 추출물 10 mg/mL 농도에서 $69.40{\pm}0.13%$의 활성을 나타내었으나 에탄올 추출물은 15 mg/mL 농도에서도 $50.55{\pm}1.40%$의 활성을 나타내었다. 흑마늘 추출물에서만 유의적으로 높은 환원력을 나타내었고 에탄올 추출물에서는 흑마늘>생마늘>찐마늘 순으로 환원력이 높았다. Hydroxyl radical 소거활성은 물추출물에 비하여 에탄올 추출물에서 월등히 높아 5 mg/mL 이상의 농도에서는 60% 이상의 높은 활성을 나타내었다. Oil emulsion 상에서 TBA 생성량은 열수추출물의 경우 흑마늘 추출물이 유의적으로 낮았으며, 에탄올 추출물은 시료간의 유의적인 차이가 미미하였다. 찐마늘과 흑마늘 에탄올 추출물에서 TBA 생성량은 각각 $1.49{\pm}0.08{\sim}2.11{\pm}0.16\;MA\;mg/kg$과 $1.33{\pm}0.18{\sim}1.62{\pm}0.19\;MA\;mg/kg$으로 시료의 첨가농도에 따른 유의적인 차이가 없었다. Linoleic acid에 대한 항산화능은 저장 1일의 $72.71{\pm}2.17{\sim}88.74{\pm}3.70%$에 비하여 저장 4일에는 $86.67{\pm}3.76{\sim}92.50{\pm}0.87%$로 항산화 활성이 오히려 더 증가하였다.
흑마늘의 진한 흑색을 완화시킴과 동시에 생마늘보다는 생리활성이 높은 마늘 가공품의 개발을 위한 연구의 일환으로 적갈색 마늘(홍마늘)을 제조하여 열수추출물의 생리활성을 생마늘 및 흑마늘과 비교하였다. 홍마늘의 색도는 생마늘과 흑마늘의 중간 색도를 보였으며, 갈색도는 흑마늘보다는 생마늘과 비슷한 수준이었다. 홍마늘의 총 페놀, 플라보노이드, total pyruvate 및 thiosulfate 함량도 생마늘과 흑마늘의 중간수준이었다. DPPH, ABTs 및 NO 라디칼 소거능과 환원력의 측정 결과 홍마늘은 생마늘보다 유의적으로 높았으나, 흑마늘보다는 낮은 활성을 보였다. $\alpha$- Glucosidase 저해 활성은 홍마늘과 흑마늘이 비슷한 활성으로 보였다. 항산화 활성을 중심으로 한 생리활성의 측정에서 홍마늘은 생마늘에 비해 더 높았으나 흑마늘에 비해서는 더 낮아 열처리를 통한 갈변물질의 생성정도가 숙성마늘의 생리활성 발현의 주요 인자임을 확인할 수 있었다.
본 연구는 마늘추출물의 병원성 세균에 대한 항균효과를 검증하기 위한 목적으로 시행된 실험연구이다. 항균효과의 대조 항생제로서 Ampicillin $10{\mu}g$(BBL)을 사용하였다. 실험은 2013년 11월과 2014년 1월로 두 차례에 걸쳐 진행하였다. Kirby-Bauer의 disc diffusion method에 따라 감수성을 측정하였고 CLSI에서 제시한 판독기준에 따라 감수성 여부를 판독하였다. 연구결과, 생마늘은 추출법과 관계없이 Ampicillin $10{\mu}g$에 비해 항균효과가 높게 나타났다. 반면 흑마늘은 제조법과 추출방법과 관계없이 4종의 균주에서 저항성을 발현하였다. CLSI의 감수성 판독기준에 따르면 S. aureus와 E. coli에 Ampicillin $10{\mu}g$은 강력한 항균효과를 발현한 반면, 모든 균주들이 흑마늘 추출물에는 저항성을 발현하였다. 다만, 15일의 자연숙성발효한 흑마늘의 에탄올 추출물은 S. aureus와 E. coli에서 성장저지환이 각각 8 mm와 7 mm로 나타나 항균효과의 가능성을 발견하였다는 점에서 본 연구의 의의가 있다하겠다. 향후 마늘의 천연식품보존제 개발 가능성을 검증하기 위해서 흑마늘의 다양한 추출법을 활용한 항균효과에 대한 반복 연구를 제언한다.
생마늘을 온도별로 숙성시켰을 때 일어나는 물질의 생성과 변화에 대하여 조사한 결과, 고온숙성 마늘(흑마늘)의 열수 추출물에서 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde(HMF)가 생성됨을 확인하였으며, HMF의 생성은 $75^{\circ}C$에서는 7일 이후부터 급격히 증가하기 시작하였으며 35일차에는 13.09 mg/g dry weight까지 계속 증가하는 경향이었다. 그러나 $60^{\circ}C$에서는 HMF의 생성은 거의 억제되었으며, 28일차부터 생성되긴 하였으나 35일차에도 0.35 mg/g dry weight로 그 양은 $75^{\circ}C$ 조건에 비하여 매우 적었다. HMF의 생성은 당 화합물 중 과당(fructose)이 탈수되어 생성된다. 마늘 중 유리당의 생성량을 조사해 본 결과 $75^{\circ}C$에서 숙성된 마늘에서는 7일 차부터 과당이 39.7%/dw 정도 생성되기 시작하여 14일차에 49.6%/dw 정도 생성되었으나, 이후 과당 함량이 감소되는 것을 볼 수 있는데 이는 생성된 과당이 HMF로 변환된 것으로 추정된다. 그리고 $60^{\circ}C$에서는 21일차까지 과당의 생성량이 6.6%/dw 정도였으나 이후 28일 경에는 급속히 증가하여 35일경에는 44.6% 정도 생성되었다. 이로써 마늘에서 HMF의 생성은 마늘 중의 탄수화물이 고온($75^{\circ}C$)에서 과당으로 변환된 후 탈수반응을 거쳐 생성됨을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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