Park, Sun-Young;Kim, Jae-Yong;Park, Kyung-Wuk;Kang, Kap-Suk;Park, Ki-Hun;Seo, Kwon-Il
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.38
no.8
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pp.1003-1007
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2009
To develop Allium tuberosum L. as a cancer preventive food material, thiosulfinates and biological active components were isolated from Allium tuberosum L. and the apoptotic effects of thiosulfinates in human cancer cells were examined. Thiosulfinates decreased viable cell numbers in dose- and time-dependent manners. Thiosulfinates at the 20 $\mu g$/mL concentration inhibited more than 60% cell proliferation in HepG2 and A549 human cancer cells, respectively. Also the morphology of cells treated with thiosulfinates of 30 $\mu g$/mL concentration was distorted with shrunken cell mass while the cell number was lower than that of control cells. The $IC_{50}$ values in the HepG2 cells were higher than those of the A549 cells. Thiosulfinates at the 30 $\mu g$/mL concentration showed the formation of apoptotic bodies and a nuclear condensation, and an increase in the cell populations of the sub-G1 phase in the HepG2 cells. These results indicate that thiosulfinates from Allium tuberosum L. inhibited cell proliferation in HepG2 via apoptosis.
Extraction yields of thiosulfinates from garlic were studied by using gas-in-liquis-dispersion(GLD) system to maxmize the thiosulfinate extraction. Extracted thiosulfinates were spectrophotometically quantified using synthesized dially1 thiosulfinate. The conditions for maximum extraction were optimized by response surface methodology. The volatile components extracted by various methods, such as hexane extraction, simultaneous steam distillation and GLD system, were compared by using gas chromatography. The results indicated that the thiosulfinate yield was increased by incresaing temperature and nitrogen gas flow rate, while the effects of bubble sizes on thiosulfinate extraction were not significant at the ranges tested. Application of GLD system resulted in extraction of more volatile components than other extraction methods, Therfore, it was suggested that GLD system was one of the efficient extraction methods among the ever introduced ones, for thiosulfinate extraciton.
An invistigation was carried out to study the effects of heat treatment of garlic and storage temperature of garlic extracts on functional properties of garlic extracts. The garlic was heated at 40, 60, 80, 100, $120^{\circ}C$ for 10 minutes and extracted with 50% ethanol. The extracts were stored at 4, 25 and $50^{\circ}C$ for 30 days, and then electron donating ability(EDA), nitrite-scavenging effects(NSE) and total thiosulfinates contents were determined. Among the functional properties, total thiosulfinates were rapidly reduced as the heating and storage temperature increased. The total thiosulfinates in the extracts were not detected for those heat-treated at 100 and $120^{\circ}C$. The EDAs were also decreased to almost half of their initial level by heat treatment of garlic at higher temperature than $80^{\circ}C$ while NSE was decreased a little. As the storage temperature increased, EDA and thiosulfinate contents decreased. Particularly the thiosulfinates were ditected none after 11 days of storage at $25^{\circ}C$ and $50^{\circ}C$. Therefore, mild heat treatment of garlic at lower temperature than $60^{\circ}C$ and storage at refrigerated condition are recommendable for preparation and storage of garlic extracts.
In this study, attempts were made to develop a method for controlling the volatile sulfur compounds in garlic. Crude alliinase extracted from fresh garlic was applied to garlic pulp blanched far 5 min at $100^{\circ}C$, and the changes in the thiosulfinates and volatile compounds of the blanched garlic pulp reacted with the enzyme were investigated. Eight kinds of thiosulfinates from garlic were separated by HPLC, and identified by LC/MS/MS. When the alliinase was added to the blanched garlic pulp at 100, 200, 300, or 400 units, and reacted for 15 min, respectively, thiosulfinates were generated in the amounts of 37, 68, 77, and 80% of the fresh garlic content (control). Under the same conditions, we analyzed the volatile compounds, where 28 peaks were identified by GC/MSD. Of the 28 peaks, 23 were volatile sulfur compounds. The results of the analysis showed that all the volatile compounds were generated at amounts of 25, 36, 66, and 76% of the content of the control, respectively. These results indicate that the sulfur compound content of garlic can be regulated, depending upon the reaction conditions of allinase.
Alkyl thiosulfi(o)nates, analogs of allyl-2-propene-1-thiosulfinate isolated from Allium sativum and having antibacterial activity, were chemically synthesized and their biological activities were investigated. Alkyl thiosulfinates were prepared by oxidation of corresponding disulfides with organic peroxy acid, while alkyl thiosulfonates could be obtained by oxidation of the alkyl thiosulfinates using sodium periodate. All synthetic thiosulfi(o)nates showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus B33 and antifungal activity against Candida utilis ATCC42416. Further more synthetic alkyl thiosulfonates displayed antioxidant activity and have also prevention effect of platelet aggregation induced by collagen in rat.
Garlic (Allium sativum L.) contains a specific sulfur compound, the S-allyl derivative of L-cysteine sulfoxide, and has long been known for its antimicrobial activity against various microorganisms, including bacteria, fungi, and protozoa. The principal antimicrobial compound of garlic is S-allyl-L-propenethiosulfinate (allicin) which is generated by an enzyme, alliinase (L-cysteine sulfoxide lyase), from S-allyl-L-cysteine sulfoxide (alliin). This compound exists exclusively in Allium as a major non-protein sulfur-containing amino acid. S-Allyl-L-propenethiosulfinate belongs to the chemical group of thiosulfinates and is a highly potent antimicrobial. The potency of garlic extract is reduced during storage since thiosulfinates are unstable and are degraded to other compounds some of which do not have antimicrobial activity. Diallyl polysulfides and ajoene are sulfur compounds derived from allicin that do possess antimicrobial activity. It was recently found that garlic becomes antimicrobial on heating at cooking temperatures, and that the compound responsible for this is allyl alcohol, which is generated from alliin by thermal degradation.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.45
no.12
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pp.1784-1791
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2016
Garlic was subjected to eight different cooking methods (raw, boiling, steaming, microwave cooking, deep-frying, oven-roasting, pan-frying, and pan-roasting) utilized for typical Korean cuisine. Garlic was analyzed for antioxidant activities and physicochemical properties to elucidate effects of cooking. Garlic cooked at higher temperatures showed significantly lower lightness and higher yellowness (P<0.001). In particular, deep-frying and pan-frying resulted in lowest lightness and soluble solid content, indicating that non-enzymatic browning reactions were more facilitated. Compared with raw garlic, all cooked garlic tended to have lower thiosulfinates, presumably due to decomposition into polysulfides and/or leaching into cooking water and oil. Microwave cooking retained organic acids, total reducing capacity, and flavonoids, which can be attributed to low microwave intensity and shorter cooking time under which heat-labile bioactive components might have undergone less decomposition. Cooking significantly increased metal-chelating activity (P<0.001). In addition, oven-roasting and pan-roasting enhanced total reducing capacity and flavonoid content, indicating that thermal treatments increased the extractability of bioactive components from garlic. However, boiling, deep-frying, and pan-frying, in which garlic is in contact directly with a hot cooking medium, reduced antioxidant activities. Deep-frying resulted in largest reduction in DPPH radical scavenging activity of garlic, which correlated well with reduction of total reducing capacity and flavonoid content. The results show that the antioxidant activity of garlic could be affected by cooking method, particularly heat intensity and/or direct contact of the cooking medium.
마늘의 저장 중 생리활성과 향미에 중요한 영향을 미치는 성분의 변화를 발표된 논문을 중심으로 정리하여 살펴보았다. 또한 마늘의 냄새를 최소화하고 생리활성을 극대화할 수 있는 기능성식품의 소재개발 타당성을 살펴보기 위하여 열처리(blanching)로 마늘 중의 효소를 모두 불활성화 시킨 후, 이에 마늘로부터 추출한 alliinase를 가하여 반응조건에 따른 alk(en)yl thiosulfinates 생성 및 이들의 분해산물인 휘발성 황함유화합물의 함량변화를 측정하였다. 수확한 마늘의 최종 저장물질로 알려진 -glutamyl-S-alk(en)yl-L-cysteines는 마늘중에 존재하는 -glutamyl-transpeptidase 및 oxidase의 작용에 의하여 감소한 반면 S-alk(en)yl cysteine sulfoxide는 감소한 만큼 증가하였으며, 이는 $-3^{\circ}C$ 및 실온($23^{\circ}C$)에서 보다도 냉장온도($4^{\circ}C$)에서 가장 많이 변화하는 것으로 나타났다. 이러한 감소 및 증가현상은 -glutamyl-S-(2-popenyl)-L-cysteine이 -glutamyl-S-(trans-1-propenyl)-L- cysteine이나 -glutamyl-S-methyl-L-cysteine보다 더 컸다. -glutamyl-S-(2-propen yl)-L-cysteine은 $4^{\circ}C$에서 저장 60일 만에 66%가 감소한 반면 이로부터 생성된 S-(2- popenyl)-L-cysteine sulfoxide는 그 만큼 증가하였다. -glutamyl-S-(trans-1-propenyl)-L-cysteine 및 -glutamyl-S-methyl-L-cysteine도 $4^{\circ}C$에서 150일간 저장한 경우 각각 81% 및 39%가 감소하고, 이들로부터 각각 생성된 S-(trans-1- propenyl)-L-cysteine sulfoxides 및 S-methyl-L-cysteine sulfoxide는 증가하였다. 한편 열처리 마늘에 alliinase를 가하여 함황화합물을 재생성 시킨 결과 8종의 S-alk(en)yl cysteine sulfoxides를 확인할 수 있었다. S-(2-propenyl)-L-cysteine sulfoxide은 전체 thiosulfinates함량의 약 60%를 차지하는 것으로 나타났다. 100, 200, 300 및 400 unit의 alliinase를 첨가하여 15분간 반응시킨 결과 총 thiosulfinates는 생마늘(대조구)에 비하여 각각 37, 68, 77 및 80%가 생성되는 것으로 나타났다. GC/MSD를 이용하여 대조구 및 효소를 첨가하여 반응시킨 시료의 휘발성 향기성분을 분석한 결과 alliinase를 100, 200, 300 및 400 unit 첨가하여 15분간 반응시키면 각각 마늘의 휘발성 향기성분이 25, 36, 66및 76% 씩 재 생성되는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 마늘을 이용한 제품개발이나 연구를 할 경우 마늘의 저장조건에 따른 생리활성물질의 분석결과를 근거로 하여 이루어져야 하며, 또한 효소를 이용하여 적절히 반응시키면 마늘 냄새를 $30{\sim}80%$ 범위 내에서 조절이 가능한 것으로 나타났다.
Garlic(Allium sativum L.) is one of the oldest cultivated plants and has been used throughout the world as food supplement and folk medicine for thousands of years. In modem times a number of garlic derived products are introduced on the market as health food supplement in ever growing scale. In 1844 German chemist Wertheim investigated the garlic first time chemically and thereafter many kinds of organosulfur compounds were isolated and their biological activities were elucidated scientifically. The main biological activities are antibacterial, antifungal, antithrombotic, cholesterol-lowering, antineoplastic and hepatoprotective activities. Chemical works as well as therapeutic and preventive effects of garlic are reviewed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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