흑마늘 가공법은?

마늘은 영양소가 풍부하지만 톡 쏘는 맛이 위장에 불편을 줄 수 있어 마늘 소비시장을 심각하게 제한한다 [1].따라서 마늘 냄새를 최소화하고 시장 경쟁력을 높이기 위해 마늘에 대한 다양한 형태의 심층가공 기술에 대한 연구가 필요하다.흑마늘은 신선한 마늘을 고온 (60~90 °C)과 높은 습도 (70%-90%) [2]에서 마이야르 (Maillard) 반응을 일으켜 얻은 숙성 마늘 산물이다.그것은 현재 가장 빨리 성장하고 가장 많이 연구된 건강 증진 심층가공 마늘 식품 중 하나입니다.반응 중에 신선한 마늘의 톡 쏘는 냄새, 영양 성분, 감각적 특성이 모두 변하고, 새로운 기능성 물질이 생성된다 [1].본 논문은 흑마늘의 가공기술, 주요 조절인자, 영양성분 등에 대한 현재 연구 진행 상황을 개관함으로써, 흑마늘의 산업적 발전을 위한 이론적 뒷받침이 되는 것을 목적으로 한다.

1흑마늘의 가공기술

흑마늘은 효소를 분해하고 익고 건조하는 등 일련의 과정을 거쳐 생성된다.가공기술에는 주로 발효 (고체상태발효와 액체발효)와 고온과 압력에서의 비발효 두가지 류형이 포함된다.발효된 흑마늘을 가공하는 과정에서 세포에서 효소와 비효소반응 (마야르 반응)이 일어나 독특한 외관과 맛을 낸다 [3].고온, 고습의 환경에서 마늘의 효소활동이 활성화되면서 탄수화물은 과당으로, 단백질은 아미노산으로 분해된다.한편, 알리신은 s-알릴글루타티온 아미노산 등의 물질로 전환되어 마늘의 자극적인 냄새와 매운 맛을 줄여준다 [3].마이야르반응은 흑마늘의 가공에서 중요한 반응이다.탄수화물과 아미노산, 단백질 사이의 일련의 복잡한 반응을 통해 페오멜라닌 (pheomelanin) 이라는 갈색-흑색의 거대 분자 물질이 생성되며,이 물질은 흑마늘 특유의 색과 맛을 낸다 [4-5].

1.1발효방법

고체발효법은 현재 흑마늘을 제조하는데 가장 널리 사용되는 가공기술이다.고체상태 발효의 주요 공정 흐름은 다음과 같다:고품질 마늘을 선택 → 껍질을 벗기고 줄기 첫 1-2 층을 제거 → 세척 → 고온과 습도에서 발효 → 포장 → 품질 검사 → 완제품.이런 과정을 통해 마늘의 무결성을 확보하고 마늘의 영양소 손실을 억제해 양질의 흑마늘이 탄생한다.

액상발효는 으깬 마늘을 기질로 적절한 비율의 물에 넣고 밀폐용기에 넣어 발효시키는 방법이다.액상발효의 공정흐름은 다음과 같다:마늘을 선택 → 껍질을 벗겨 세척 → 압착 → 진공포장 및 발효 → 건조 → 포장 → 품질검사 → 완제품.액상발효과정에서 물의 첨가, 밀봉, 발효중의 온도변화 등으로 가공시간이 단축되고 생산효율이 향상된다.동시에 흑마늘의 영양성분을 증가시켜 영양가치와 맛을 향상시킨다.

1.2 비발효 방법

비발효공법은 흑마늘의 새로운 생산공정이다.처리 흐름은 다음과 같습니다:고품질 마늘을 선택 → 세척 → 높은 온도와 압력 하에서 증기 → 건조 → 흑마늘.비발효 흑마늘 가공방법은 조작이 간단하고 가공시간이 짧으며 생산효률이 높고 생산에너지소모가 적다.동시에 비발효 흑마늘 가공방법은 완성된 흑마늘의 영양가를 향상시킨다.

흑마늘의 품질에 영향을 미치는 요인 2

2.1 마늘 원재료 품질

마늘의 영양조성은 생물종, 지리적위치, 재배환경 등 요소의 영향을 받는다.연구에 따르면 중국 여러 기원의 마늘 58 종에 들어있는 가용성 당, 가용성 단백질, 알리신, 셀레늄 등의 영양 성분이 상당히 다양하다고 한다 [6].마늘의 영양적 품질이 직접적으로 흑마늘의 품질을 결정한다 [7].그외, 연구에 의하면 흑마늘의 품질은 한개 마늘구의 정향개수에도 직접적인 영향을 받으며 항산화능력과도 밀접한 관계가 있다.

2. 2 전처리

마늘을 흑마늘로 만들기 위한 전처리 공정입니다흑마늘의 품질 및 영양가에 유의적으로 영향을 미친다.현재 마늘의 주요 전처리 공정은 저온냉동법, 초고압냉동법, 마이크로파방식 등이다.

2. 3온도

온도는 흑마늘의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다.고온이 되면 갈색이 빨라지고 발효기간이 단축되며, 총산 및 페놀성 함량도 증가한다.하지만 지나치게 높은 온도는 완제품의 감각 품질을 떨어뜨릴 수 있다.따라서 70 ℃ 가 가장 적합한 가공온도로 여겨진다.이 온도에서 가공한 흑마늘은 색이 균일하고 식감이 섬세하며 [8] 새콤달콤한 맛이 난다.

2.4 상대습도

상대습도는 흑마늘의 가공에 있어 핵심적인 공정 변수로, 감각의 질, 영양 구성 및 생물학적 활성에 영향을 미친다 [7].습도가 높을수록 갈색이 늦어지고 완제품이 더 습하고 달며 유기산의 함량이 낮다.다만, 폴리페놀과 환원당의 함량이 증가하게 된다.습도는 거대분자물질의 가수분해 및 고온에서의 비효소적 갈변반응과 밀접한 관련이 있다.습도가 높으면 고온에서 마늘의 다당류와 폴리페놀이 가수분해되어 고농도의 환원당과 작은 분자의 페놀 [8]이 생성될 수 있다.또한, 마이야르 반응 속도는 상대 습도와 밀접한 관련이 있습니다.습도가 높으면 마이야르 반응 속도를 낮추고 흑마늘의 환원당과 유리아미노산 함량을 높일 수 있다 [9].

3  흑마늘의 영양소

마늘을 가공하여 흑마늘을 만든 후에는 수분함량이 현저히 감소하고 화학조성이 변화한다.예를 들어 탄수화물, 단백질, 폴리페놀 등의 화합물의 함량이 증가하는 한편 5-hydroxymethylfurfural, melanoidins 등의 새로운 물질이 생성되어 영양가치와 생리활성이 향상된다.

3. 탄수화물

마늘은 탄수화물이 풍부하여 신선중량의 22%~26%, 건중량의 77%를 차지한다.주로 다당류와 소량의 올리고당, 단당류 [9]로 구성되어 있다.신선 마늘과 흑마늘에 들어있는 탄수화물은 상당한 차이가 있다.예를 들어 마늘의 프락탄은 단당류 (포도당과 과당), 이당류, 올리고당류 [10]로 점차 분해된다.흑마늘의 단맛은 주로 반응 중에 생성되는 과당에서 나오는 반면, 검은 색은 주로 과당/포도당과 아미노산 사이의 마이야르 반응에 의해 생성된다.

3. 2 단백질

마늘에는 신선중량 기준으로 1.5%~2.1%, 건중량 기준으로 14%~19%의 단백질이 함유되어 있으며, 렉틴이 가장 풍부하다.마늘에도 필수아미노산이 풍부한데 주로 글루타민산 (2.86 g·kg-1), 아르기닌 (4.09 g·kg-1) (409 mg/100 g), 아스파라트산 (0.90 g·kg-1), 티로신 (4.49 g·kg-1) 등이 있다.고온, 고습의 환경에서 마늘을 흑마늘로 만드는 과정에서 단백질이 변성되고 일부 유리아미노산이 마야르반응에 참여할수 있다.루샤오밍 (Lu Xiaoming) [11]은 가공 중에 변화한 총 18개의 유리아미노산 (마늘:19.43 g·kg-1;흑마늘:14.86 g·kg-1), 그 중 일부 유리아미노산 (류신, 이솔류신, 페닐알라닌, 아스파틱산, 알라닌, 시스테인, 발린 등)의 함량은 증가되고, 다른 아미노산 (라이신, 트립토판, 메티오닌, 티로신, 프롤린, 아르기닌, 트레오닌, 히스티딘, 글리신, 세린, 글루타민산 등)의 함량은 감소된다.

3. 3 지질

신선 마늘과 흑마늘에 들어있는 지질은 감각적 성질에 중요한 조절역할을 하며 영양소와 에너지의 공급원으로 작용하기도 한다.통계에 의하면 신선마늘의 지질함량은 신선중량 기준 0.31%~0.53%, 건중량 기준 0.6%이다.흑마늘의 가공과정에서 지질이 산화되여 일련의 화학반응에 참여하면서 지질함량에 변화가 생긴다. 그러나 흑마늘 가공 중 지질변화 추이에 대한 보고는 일관성이 없고 논란이 많다.예를 들어 최 등 [12]은 신선한 마늘을 흑마늘로 가공하는 과정에서 원유 지질 함량이 0.18%에서 0.58%로 증가함을 발견하였다.

그러나 루샤오밍 [11]은 흑마늘을 가공하는 동안 조지방 함량이 현저히 감소하였고 (마늘:0.33%;흑마늘:0.16%).상기 차이는 마늘의 품종, 가공 기술, 추출 및 분석 방법 등과 관련이 있을 수 있다.고온 (50~90도), 고습도 (60~90%) 하에서 흑마늘을 가공하면 지질이 가수분해와 산화반응을 일으켜 알코올, 알데히드, 케톤, 락톤 등 일련의 화합물을 생성한다.이러한 생성물과 초기에 생성된 지방산은 시너지 효과를 내며 가수분해, 산화, 마이야르 반응 등 일련의 복잡한 화학 반응에 참여한다.

폴리페놀계 화합물 3.4

통계에 의하면 신선마늘에 함유된 페놀성화합물의 건조중량은 3~11 g·kg-1 이며 평균 6.5 g·kg-1 [9]이다.또한 페놀산의 총 농도는 2 ∼ 20 mg·kg-1 이며, 평균 7.6 mg·kg-1의 함량을 나타내었다.이 중 카페인산의 함량이 가장 높고, 페룰산, 바닐릭산, p-하이드록시벤조산 [8]이 그 뒤를 이었다.신선 마늘과 비교하여 흑마늘의 폴리페놀 함량은 7~11배 증가하며, 총 플라보노이드와 총 페놀산 함량도 유의적으로 높다 [13~14].

3.5 유기산

마늘에는 대량의 유기산이 함유되여있는데 유기산은 인체소화계통의 건강에 리롭고 영양소흡수를 촉진하며 면역력을 증강시킨다.구연산이 가장 많고 그 다음으로 말산, 젖산, 포름산, 푸마르산 [14]이 많다.Zhang 등 8)은 신선마늘을 가공하여 흑마늘을 제조한 후, 총산함량이 유의적으로 증가 (3.6 g·kg-1에서 30.96 g·kg-1;LIANG 등 15)은 핵자기공명분광법을 이용하여 신선마늘과 흑마늘의 유기산 종류 차이를 분석한 결과, 흑마늘에서는 푸마르산이 사라지지만, 발효과정에서 새로운 유기산 (포름산, 아세트산, 숙신산 등)이 형성됨을 발견하였다.흑마늘의 제조 중 유기산 함량이 증가하면 단맛과 신맛이 나고 단백질과 다당류의 가수분해도 촉진된다.또한 흑마늘의 산도 증가는 Maillard 반응, 신선마늘의 알칼리성 그룹의 분해, 단사 카르복실산의 생성과 관련이 있다.

3. 6 Melanoidins

멜라노이딘은 갈색을 띤 질소 함유 중합체로, 식품 가공 및 보존 [16] 중 마이야르 반응의 후기 단계에서 보통 형성된다.멜라노이딘은 다양한 생리 활성 (예:항산화, 항균, 프리바이오틱 및 항 고혈압)으로 인해 많은 관심을 끌었습니다.신선한 마늘에는 멜라노이딘이 들어있지 않지만 흑마늘을 제조하는 동안 멜라노이딘의 함량이 크게 증가하며 흑마늘의 갈색도 증가한다.이러한 변화는 마이야르 반응 (Maillard reaction)과 관련이 있다.멜라노이딘이 생성되면 흑마늘의 생리 활동이 활발해지고 색깔도 진해진다.

3. 7 Hydroxymethylfurfural

하이드록시메틸퍼퓨랄은 환원당 (예:포도당 또는 과당)과 아미노산 사이의 촉매 탈수에 의해 마야르 반응 중에 형성될 수도 있고, 산성 환경에서 헥소스의 분해에 의해 직접 생성될 수도 있다 [9].Hydroxymethylfurfural은 Maillard 반응의 핵심 중간체일뿐만 아니라 흑마늘의 생물학적 활성과 감각 특성에도 영향을 미친다.또한 hydroxymethylfurfural은 흑마늘의 갈색률과 관련이 있으므로 흑마늘 발생률을 예측하는 중요한 모니터링 지표로 사용될 수 있다.예를 들어, ZHANG 등 [8]은 흑마늘을 60 °C, 70 °C, 80 °C, 90 °C에서 가공하고 hydroxymethyl furfural의 농도 변화를 모니터링하였다.그 결과 가공 온도는 하이드록시메틸퍼퓨랄의 함량과 정비례하였다.마늘은 빨리 갈색이 되었지만, 이것은 감각적 속성의 감소를 초래했다.70 °C에서 가공한 흑마늘이 상품성이 가장 우수하였다.

유황 함유 화합물 3.8

Sulfur-containing 화합물은 마늘의 주요 구성 요소, 알리를 포함 한 deoxynojirimycin와 γ-glutamyl-S-allyl-L-cysteine, 주는 마늘의 독특 한 톡 쏘는 맛과 생물학적 활동 (항균, 혈압을 낮추는 것,

지질 저하, 항암, 항종양) [17].흑마늘은 이황화디알릴과 삼황화디알릴의 함량이 낮아 마늘의 고소한 냄새를 줄여준다.또한 흑마늘의 경우 2-에틸테트라하이드로티오펜의 함량이 더 높아 흑마늘의 향이 옅다 [18].

4 결론

흑마늘은 고온, 고습의 환경에서 가공한 마늘로 만든 신형의 보건식품이다.가공이 간단하고 영양소가 풍부하며 건강에도 상당한 도움이 된다.그러나 흑마늘 가공 중 성분 변화 기작, 유효단량체 성분에 대한 기초연구, 흑마늘의 활성성분 작용 기작 등은 아직 명확하지 않다.현재 흑마늘생산표준이 통일되지 못하고 기술이 미숙하며 생산주기가 길고 규모가 작아 흑마늘산업의 발전을 엄중하게 제약하고있다.따라서 흑마늘 가공기술을 개진하고 흑마늘 산업사슬을 확장하며 시장수요와 경제가치를 높여야 한다.

참조:

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