흑마늘 추출물은 면역체계에 이롭나요?

마늘(AlliumsativumL.)은 마늘과 (Liliaceae)에 속하는 초식성 식물의 지하 구근이다.조미료 · 기능성 식품으로 널리 쓰인다.또한 마늘은 약효로 인해 다양한 질병을 치료하는데 사용되고 있으나, 톡 쏘는 냄새와 자극적인 냄새는 마늘 산물의 개발과 이용에 제한을 주고 있다.

검은garlic is a product made 에 의해heat-처리이whole bulb 의fresh 마늘at a high temperature 그리고under controlled humidity. During processing, oligosaccharides are converted to fructose, which not only increases 이sweetness 의검은garlic, but also reduces 이content 의sulfur-containing compounds with a pungent odor, improving 이flavor [1]. The biological activity is also enhanced due to 이physicochemical changes caused by enzymatic hydrolysis 그리고non-enzymatic browning reactions such 로이Maillard reaction, caramelization, 그리고the chemical oxidati에의polyphenols 동안heat processing [2]. This paper describes the efficacy 그리고메커니즘의검은마늘에서terms 의항 산화그리고immune protection, providing useful informati에for the preventi에그리고treatment 의related diseases through dietary supplementation with 검은마늘그리고the development 의black garlic functional foods.

1 항 산화

1.1 항산화 성분

흑마늘의 주요 항산화 성분은 표 1에 표시되어 있다.

폴리 페놀 1.1.1

폴리페놀성 화합물은 신선한 마늘에서 널리 발견되며 활성산소를 제거하는 효과가 있다.마늘의 열처리 과정에서 세포구조가 파괴되고, 세포질에 있던 폴리페놀의 일부가 세포 밖 공간으로 방출된다.열처리 [3] 중 마늘의 항산화 활성을 향상시키는 것이 이들의 함량 증가가 핵심이다.신선 마늘의 폴리페놀의 종류와 함량은 품종과 재배조건에 따라 크게 달라진다.

흑마늘의 폴리페놀 함량에 영향을 미치는 주요 인자로는 열처리 조건과 다양한 전처리 방법 [4-5]이 있다.35일의 열처리 후 마늘의 총 페놀 함량은 처음에는 증가하다가 시간이 지남에 따라 감소하였다 [6].65, 75 또는 85 °C의 일정한 온도에서 16일간 처리한 후 흑마늘의 폴리페놀 함량은 온도가 증가할수록 증가하였다 [7].적절한 고온은 폴리페놀이 흑마늘에 빠르게 축적되도록 하는데, 이는 가공 중 거대분자 화합물이 분해되는 과정에서 더 많은 페놀성 하이드록시기가 방출되는 것과 관련이 있다 [8].그러나 같은 온도에서 상대습도가 낮아지면 폴리페놀성 화합물의 생성이 촉진될 수 있다.또한 KCl 포화용액 침지, 조리 전처리 및 pectinase의 synergistic 고압 전처리는 흑마늘의 총 페놀성 함량을 다양하게 증가시킬 수 있는 반면 동결 전처리 및 고온, 고압 전처리는 총 페놀성 함량을 감소시킬 수 있으며 미생물 전처리는 폴리페놀의 축적에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다 [9-11].

체외소화 전 흑마늘에서 caffeic acid, coumaric acid, gallic acid, epigallocatech에서gallate 등 4가지 페놀성 화합물이 확인되었다.경구 및 위장관 소화 후 남은 폴리페놀은 카페인산 (caffeic acid)이 유일했으며, 흑마늘에 함유된 페놀성 물질의 평균 생체이용률은 47.2% [12]였다.

그러나 현재 흑마늘 폴리페놀에 대한 연구는 불용성 결합 페놀은 무시한 채 주로 자유 폴리페놀에 초점을 맞추고 있어 이들의 항산화 활성에 대한 심도 있는 연구와 이에 따른 기능성 제품 개발에 크게 한계가 있다.한편 흑마늘에 함유되어 있는 페놀성 화합물의 장기분포와 대사산물이 조직의 항산화 활성에 미치는 조절효과에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

SAC와 SAMC 1.1.2

γ-Glutamyl-S-allylcysteine is a characteristic compound 의garlic. During heat treatment, it is converted by endogenous γ-glutamyl transpeptidase into water-soluble organic sulfides such as S-allyl-L-cysteine (SAC) and S-allylmercaptocysteine (SAMC), which can scavenge free radicals 에서the body and protect against oxidative damage induced by reactive oxygen species [13-14].

SAC and SAMC 에서black garlic show strong stability throughout the digestion process, and their bioavailability after in vitro gastrointestinal digestion reaches 36.5% and 106.4%, respectively.

마늘의 열처리 과정에서 다양한 변형이 일어나 다양한 종류의 황 함유 화합물을 형성한다는 점에 주목할 필요가 있으나 [15], 항산화 활성을 가진 새로운 황 함유 화합물의 특성 및 화학 및 효소 반응에 관련된 기전은 아직 해명되지 않았다.

아마도리와 멜라노이딘 1.1.3

마늘의 포도당과 아미노산은 마이야르 반응에서 가열에 의해 응축되어 쉬프 염기를 형성하고, 이것이 아마도리 재배열을 거쳐 아마도리 화합물 (1-아미노-1-디옥시-2-케토오스)을 형성한다.마늘의 열처리 90일 이내에 아마도리 함량은 먼저 증가하였다가 감소하여 70일 [16-17]에 최대치에 도달하였다.상관관계 분석 결과, 아르기닌과 포도당의 아마도리 화합물인 Fru-Arg와 같은 아마도리 화합물은 ABTS 및 FRAP 항산화 활성과 유의한 상관관계가 있으며 [18] 흑마늘의 항산화 활성의 중요한 근원으로 밝혀졌다.아마도리 화합물에 대해서는 많은 보고가 있었으나, Maillard 반응의 초기 단계에서 환원당이 과당일 때 형성되는 아마도리 화합물인 Heyns 이성질체의 항산화 활성에 대한 보고는 없었다.

아마도리 화합물이 생성된 후에는 추가로 반응하여 마이야르 반응의 최종 산물인 멜라노이딘 (melanoidin)을 형성하게 되는데, 멜라노이딘은 분자량과 양의 상관 관계에 있는 금속 이온 킬레이트 능력과 항산화 능력을 가지며, 체외 모의 소화 [19] 동안 항산화 활성의 60% 이상을 유지한다.흑마늘에 함유된 멜라노이딘은 향후 항산화 기능성식품 개발을 위해 중점적으로 활용될 수 있다.그러나 복잡한 구조로 인해 현재 연구는 분자량이 다른 멜라노이딘에 국한되어 있으며, 이들의 구성, 구조 및 안정성에 대한 지식도 제한적이다.

1.1.4 다당류

Fructans and galactans are important polysaccharides in garlic. Infrared spectroscopy analysis shows that black garlic polysaccharides are pyranose linked by β-glycosidic bonds [20], but there are few reports on the structure-activity relationship between polysaccharide structure and antioxidant capacity. The in vivo antioxidant 용량의black garlic polysaccharides is related to the compositional properties and structure 의the polysaccharides. After most polysaccharides enter the human body, they may undergo a variety 의enzymatic and microbial actions, which can lead to the cleavage 의glycosidic bonds, a decrease in molecular weight, and changes in spatial structure. Therefore, it is worth paying attention to 변화를in the antioxidant activity 의black garlic polysaccharides 동안digestion, which is accompanied by significant changes in these physicochemical properties.

1.1.5 항산화 효소

또한 마늘에는 POD, SOD, CAT 등의 다양한 항산화 효소가 함유되어 흑마늘의 기능성 활성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다.그 중 POD는 열 안정성이 떨어져서 기본적으로 열 처리 [21] 후에는 불활성화된다.그러나 60~70°C의 비교적 낮은 온도에서 40일간 자연 발효한 결과, SOD와 CAT의 활성은 신선 마늘에 비하여 각각 13배, 10배 증가하였다.처리 온도가 75 °C로 증가하면 SOD 활성이 크게 억제되었다.따라서 향후 연구에서는 마늘의 Maillard 반응시 다양한 처리조건이 내인성 효소활성 및 항산화능의 변화에 미치는 영향을 충분히 고려해야 할 것이다.

체외 항산화 능력 1.2

ROS, as a marker 의oxidative stress in cells, is a general term for oxygen-containing and reactive substances such as superoxide anions, hydroxyl radicals and hydrogen peroxide. In macrophages, black garlic significantly reduces ROS levels, and its ability to scavenge ABTS and DPPH radicals is 1.97 and 3.50 times that of garlic, respectively [22]. Adding 0.5% black garlic freeze-dried extract to 돼지고기cutlets significantly reduces lipid per산화and the volatile base nitrogen value of the cutlets, and has the 효과of reducing the nitrite content in the jerky, indicating that black garlic can be used as a new type of antioxidant additive in the food preservation industry [23-24]. However, adding black garlic to the diet may affect the sensory quality of food. It is recommended that future research focus on exploring the impact of regulating key processing techniques on the multidimensional quality of black garlic, such as its antioxidant activity and flavor substances.

생체 내 항산화 능력 1.3

모든 플랫폼 노화 방지

노화와 노화 관련 질병의 형성은 체내에서 활성도가 높은 활성산소의 생성과 활성산소를 제거하는 항산화 효소의 작용 사이의 불균형이 원인이다.흑마늘의 식이섭취 후 D-Gal-induced 노화mouse의 뇌조직 내 SOD와 GSH-PX의 활성을 유의적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 초파리의 평균 수명을 9~10일 정도 증가시킬 수 있어 흑마늘이 체내 과산화를 억제하고 노화의 징후를 지연시킬 수 있음을 알 수 있다.따라서 흑마늘은 노화와 관련된 질병의 예방을 위한 잠재적인 기능성 식품으로 간주될 수 있다 [25].세계가 고령화 사회로 진입함에 따라 흑마늘의 다양한 항산화 활성 성분과 IGF-1과 같은 장수표적 단백질간의 상호작용에 대한 분자 도킹 연구 등 노화 관련 유전자 및 단백질 신호전달 경로의 활성화에 대한 흑마늘의 분자적 기작에 대한 지속적인 탐구를 통해 향후 흑마늘의 개발 및 이용에 새로운 연구 기반 및 이용 기반을 제공할 수 있을 것이다.

1.3.2인지능력 향상

학습 및 기억장애는 정상적인 노화와 알츠하이머 (Alzheimer&) 사이의 과도기적 상태이다#39;s 병이며 주요병리적특징은 정보습득과 번식능력의 상실이다.흑마늘은 뇌에서 항산화 효소의 활성을 조절하고 생쥐의 뇌에서 산화적 손상을 감소시킴으로써 생쥐의 scopolamine hydrobromide에 의해 유도된 이상 행동과 인지 기능 장애를 되돌릴 수 있으며 [26] 생쥐의 학습 및 기억력 향상에 상당한 효과가 있다.그러나 분리 및 분석 기술의 한계로 인해 근본적인 약리학적 근거가 불분명한 상태로 남아 있어 향후 연구의 중심이 될 것이다.

1.3.3 방사선 저항

Ultraviolet radiation can easily cause ROS accumulation in the skin and lead to chromosomal damage in the body. Relevant studies have shown that black garlic has a certain antagonistic effect on the oxidative damage caused by ultraviolet radiation. Adding 10% black garlic extract피부 세포에 있는 GSH의 내용을 증가시 킬 수 있다고, 지질 peroxidation을 줄이고 H ₂ O ₂ 수준 으로부터 피부를 보호하고 효과적으로 UVB-induced photodamage다.앞으로는 자외선 차단제나 다른 화장품에 첨가할 수 있다.그러나 UVA 방사선에 의한 피부 광손상에 대한 흑마늘의 보호효과와 청색광에 대한 것을 포함하여 알려진 눈 보호기능을 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

1.3.4 간 보호

간은 중요한 대사 및 해독 기관이다.과도한 음주는 간 조직 손상을 초래할 수 있으며, 이는 다시 지방간 질환, 간염, 간경화 및 기타 질병을 유발할 수 있다.흑마늘은 간 조직의 MDA 함량을 감소시키고 항산화 효소의 활성을 증가시킴으로써 만성 및 급성 알코올성 간 손상과 숙취 증상을 효과적으로 완화시킬 수 있으며, tert-butyl hydroperoxide [27]로 인한 쥐의 간 독성으로부터 보호할 수도 있다.그러나 연구문헌에 그 주요 기능요인과 정확한 중재대상에 대한 보고가 거의 없다.

1.3.5 Anti-diabetes

당뇨병 상태에서 높은 혈당은 산화 스트레스를 증가시킬 수 있다.흑마늘은 항산화 활성을 증가시킴으로써 제1 형 및 제2 형 당뇨병에 길항효과를 발휘한다 [28].임신성 당뇨병 환자의 경우 Lactobacillus bulgaricus는 흑마늘의 활성산소 소거능력을 강화시킬 수 있다 [29].향후 다른 우수한 균주의 선별을 통해 흑마늘의 항산화 활성을 더욱 강화할 수 있을 것으로 사료되며, 당뇨병 및 그 합병증의 예방 및 치료를 위한 대체의학으로 활용될 것으로 기대된다.

심혈관 질환의 예방 및 경감 1.3.6

산화적 손상은 심장질환과 같은 심혈관 질환의 발생 및 발생과 밀접한 관련이 있다.흑마늘은 조직 항산화 [30]를 유도함으로써 관상동맥 칼슘 플라크, 저감쇠 플라크 양과 관상동맥 및 심근 허혈 재관류를 억제하는 보호 효과가 있다.최근의 한 연구에서 S-1-propylcysteine 흑인 마늘을 개선 할 수 있 다는 것을 보여주 TNF-α-induced을 억제 하여 피 기능 장벽라 혈관 장애 GEF-H1/RhoA/Rac 경로, 어느 동맥경화증과 다른 심혈 관 질환 예방에 도움이 된다.31] 최근 심혈관 질환의 발생률은 매년 증가하고 있으며 발병 연령을 낮추는 현상을 보이고 있다.임상적으로 심혈관 질환 개선에 도움을 줄 수 있는 흑마늘과 같은 기능성 식품의 개발은 잠재력이 크겠지만, 관련 in vivo 임상연구가 부족하여 흑마늘의 효능에 대한 객관적인 평가가 저해되고 있다.

1.3.7 Anti-fatigue

운동 후 생성되는 활성산소가 많으면 조직 내 지질과산화가 강화되고 ATP 합성과 공급이 감소해 결국 피로를 유발한다.현재 피로감 관련 증상을 완화할 수 있는 약물은 한정돼 있고, 이런 약물은 부작용이 있다.흑마늘은 격렬한 운동 후 쥐의 혈중 지질과 과산화 정도를 개선시킬 수 있으며, 항피로 효과가 있다.흑마늘 다당류 중재는 쥐의 운동 지구력도 향상시킬 수 있다.작용 기전은 간, 심장 근육, 비복근과 같은 장기의 산화적 손상을 완화하고 혈당 및 간/근육 글리코겐의 회복을 어느 정도 촉진하는 것과 관련이 있다.또한 흑마늘의 인체에 대한 항피로 효과 평가에서는 흑마늘을 지속적으로 섭취하는 것이 장거리 달리기 선수들의 항산화 능력 유지 및 염증 완화에 이롭다는 사실이 밝혀졌다 [32].그러나 현재 대부분의 연구들은 흑마늘의 활성 성분이 피로를 퇴치하는 내부 메커니즘에 대한 설명 없이, 항산화성이 강하기 때문에 흑마늘이 피로를 퇴치한다는 것만을 보여주고 있다.향후 대사체학 기술이 생리학, 약리학 등 다양한 분야에 폭넓게 적용됨에 따라 미분대사체 탐색과 대사 네트워크 구축은 흑마늘의 피로제거 메커니즘을 해명하는 새로운 사고방식과 새로운 접근방법을 제공할 것이다.

1.4 항산화 메커니즘

그림 1에서 볼 수 있듯이 마늘이 흑마늘로 전환되는 과정에서 항산화활성의 증대는 특정 강한 항산화제의 양의 증가와 새로운 항산화제, 예를 들어 폴리페놀, SAC, SAMC, 아마도리, 멜라노이딘, 다당류, 항산화효소 등의 생성과 밀접한 관계가 있다.흑마늘의 항산화 기능은 다양한 성분의 시너지 효과의 결과일 것이다.단일성분의 구체적인 기여도는 아직 명확하지 않으며, 흑마늘의 주요 화합물의 종류 및 함량 차이와 항산화 활성의 변화를 포함하는 상관관계 분석은 거의 없다.흑마늘은 강한 항산화 성분이 있어 산화 스트레스와 단백질 산화를 줄일 수 있다.노화 지연, 인지 장애 개선, 간 손상 완화, 당뇨병 및 심혈관 질환 예방, 피로 제거 등의 치료 가능성이 있다.

2 면역 보호

2.1 면역력 증진

Black garlic is rich in various functional ingredients such as polyphenols, polysaccharides and organic sulfides, which play a role in boosting the body's 면역기관, 면역세포 및 사이토카인을 통한 면역기능.흑마늘 분말은 cyclophosphamide 유도 면역 억제 마우스에서 면역 기관의 발달을 촉진하고, 단핵구와 대식세포의 식세포 능력, 비장 림프구의 증식 능력, 비장 사이토카인 IL-8과 IL-12의 mRNA 발현을 개선하여 면역 억제를 역행시킨다 [38].흑마늘은 마늘과 비교하여 면역자극 활성과 Th1/th17 형 세포 면역반응 유도 효과가 인체 주요 림프구와 대식세포에 더 강하다.매일 먹는 식단에 흑마늘을 보충하는 것도 감기와 인플루엔자의 심각성을 줄이는 데 도움이 된다.현재 연구 주제는 주로 흑마늘 분말과 다른 용매에서의 흑마늘 추출물에 초점을 맞추고 있다.앞으로 면역 예측 방법과 컴퓨터 시뮬레이션 전략을 병행하여 흑마늘에서 다당류 이외에 어떤 화합물이 이러한 면역 변화에 기여하는지 파악하고, 패턴 인식 수용체를 통해 이들 화합물이 세포와 상호작용하는 능력을 탐색할 수 있을 것이다.

2. 2 항 염증

염증이 너무 오래 지속되거나 과도하면 체내에서 염증반응을 유발하여 심한 경우 패혈성 쇼크나 심지어 다발성 장기부전을 초래할 수 있다.흑마늘을 먹으면 염증을 효과적으로 예방하고 완화할 수 있다는 증거가 늘어나고 있다.주요 성분으로는 SAMC, 피루브산, 2-linoleoyl-rac-glycerol [34], 5-hydroxymethylfurfural [35] 등이 있다.LPS-stimulated 대식 세포에서 흑인 마늘 downregulates JNK과 p38 MAPK 인산 화 dose-dependent 한 방법으로, 염증 성 중재자들의 표현을 억제하고 겁, 질리과 행사 항 염증 효과에 TNF-α-induced 인간 피 기능 세포와라 대정 맥 febuxostat-induced 피부염 쥐 [36]다.

nf-kb를 매개하는 염증 조절에 의존하여 TNF-a와 IL-6와 같은 염증 표지자의 분비를 감소시키며, 흑마늘은 역류성 식도염 [37], 치주염을 개선하고 심혈관 질환 위험이 있는 여성의 만성 염증을 감소시키는 치료 효과가 있다 [383].흑마늘은 마늘과 달리 위장 점막을 손상시키지 않는 대신 식도 점막의 염증을 개선하고 위경련을 완화한다는 점에 주목할 필요가 있다.그러나 Jeong 등은 흑마늘의 항염증 활성은 마늘에 비해 낮은 것으로 보고 있다.이러한 이유는 마늘의 열처리 후 다당류의 농도가 높아짐에 따라 pro-inflammatory factors의 수치와 NF-kB의 활성화가 증가하기 때문인 것으로 사료된다.따라서 흑마늘의 투여량과 염증의 지속시간 및 강도와의 관계를 연구하여 중용하고 유익한 항염증 보호작용을 발휘하는 방법을 모색하여야 하며, 염증이 있는 환자에게 과학적인 흑마늘 식이요법의 참고자료를 제공하고자 한다.

2. 3 Anti-allergy

유전적 요인과 환경적 요인의 영향을 받아 인체는 다양한 알레르기 반응을 보인다.흑마늘은 항알레르기 효과가 있으며 IL-4와 ige 매개 RBL-2H3세포 알레르기 반응을 억제하고 아토피 피부염 마우스의 피부 가려움증을 감소시키며 기관지 평활근 수축을 주로 특징으로 하는 알레르기 천식 증상을 완화시킬 수 있다.최근 알레르기 환자가 지속적으로 증가하고 있으며, 항알레르기 효과가 있는 기능성 식품에 대한 수요가 점점 더 높아지고 있다.현재 일상식단을 식품 알레르기 조절과 연관시키는 연구는 거의 없는 실정이며, 향후 연구에서는 이러한 방향을 지속적으로 모색할 수 있을 것으로 사료된다.

2. 4 요약

Black garlic can regulate the level of immune response in the body, participate in the process of innate immunity, cellular immunity and humoral immunity, and improve the body's 항 염증 및 항 알레르기 능력.

3 결론

흑마늘은 마늘에 비해 톡 쏘는 냄새가 없고, 식이성 항산화 보조제 또는 면역력 증강 원료로서의 건강 효능이 있어 최근 급격히 증가하고 있는 건강식품으로 각광받고 있다.흑마늘의 품질 및 생리활성은 마늘 품종 및 가공조건에 따라 다르게 나타난다는 점에 주목할 필요가 있다.흑마늘의 가공 및 응용을 유도하기 위해서는 흑마늘에 함유되어 있는 주요 활성물질과 특성성분들 간의 잠재적 시너지 효과에 대한 연구가 좀 더 모색되고 명확하게 이루어질 필요가 있다.제안:향후 연구는 단백체학과 세포생물학과 같은 교차적 기술을 결합하여 다양한 기능성 성분과 특정 효능의 축적을 촉진하는 것을 기반으로 흑마늘의 가공을 최적화하고, 주요 흑마늘 가공기술의 정밀한 제어를 달성해야 한다.또한, 흑마늘의 항산화 및 면역조절 효과를 체계적으로 평가하기 위해서는 사람을 대상으로 한 임상연구도 강화할 필요가 있다.

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