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.

흑마늘은 신선한 마늘 전구를 고온과 습도를 조절한 상태에서 가열 가공해 만든 제품이다.가공 중에 올리고당이 과당으로 전환되어 흑마늘의 단맛을 높일 뿐만 아니라, 톡 쏘는 냄새가 나는 유황 함유 화합물의 함량을 감소시켜 풍미를 향상시킨다 [1].또한 효소적 가수분해와 마야르 반응, 캐러멜화 등의 비효소적 갈변반응에 의한 물리화학적 변화, 열처리 [2] 중 폴리페놀의 화학적 산화 등으로 인해 생물학적 활성이 향상된다.본 논문은 흑마늘의 효능과 기전을 항산화 및 면역 보호 측면에서 기술하여 흑마늘을 이용한 식이보충과 흑마늘 기능성 식품 개발을 통해 관련 질환의 예방 및 치료에 유용한 정보를 제공한다.

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 발견된다그리고 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 마늘은의 화합물 특징이다.치료 열 동안, 그것은 변환에 의해 내생 γ-glutamyl transpeptidase 같은 수용성 유기 농을 함유으로 S-allyl-L-cysteine (SAC)와 S-allylmercaptocysteine (SAMC), 몸에 있는 활성 산소 고기를 먹 수 있 으며 산소에 의해 산화 성 손상 으로부터 보호고 종 [13].

흑마늘의 SAC와 SAMC는 소화과정 전반에 걸쳐 강한 안정성을 보이며, 체외 위장관 소화 후 생체이용성은 각각 36.5%와 106.4%에 이른다.

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

프럭탄과 갈락탄은 마늘의 중요한 다당류이다.적외선 분광 분석 마늘 검 다는 것을 보여 준 다당류은 pyranose로 연결 되어 β-glycosidic 채권 [20], 하지만 몇 사이의 structure-activity 관계에 대한 보고서를에는 다당류 구조와 항 산화 용량이다.흑마늘 다당류의 체내 항산화능은 다당류의 구성특성 및 구조와 관련이 있다.대부분의 다당류가 인체에 들어간 후에는 다양한 효소작용과 미생물의 작용을 겪을 수 있으며, 이는 글리코사이드 결합의 분열, 분자량의 감소, 공간구조의 변화를 가져올 수 있다.따라서 이러한 물리화학적 특성의 현저한 변화를 동반하는 소화 중 흑마늘 다당류의 항산화 활성의 변화에 주목할 필요가 있다.

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

세포 내 산화적 스트레스의 표지로서 ROS는 과산화음이온, 하이드록시기 및 과산화수소와 같은 산소를 함유 및 반응성 물질의 총칭이다.대식세포에서 흑마늘은 ROS 수치를 현저히 감소시키며, ABTS와 DPPH 라디칼을 제거하는 능력은 각각 마늘의 1.97배, 3.50배이다 [22].돈가스에 흑마늘 동결건조 추출물을 0.5% 첨가하면 돈가스의 지질과산화 및 휘발성 염기질소 값이 현저히 감소하며, 육포 내 아질산염 함량을 감소시키는 효과가 있어 흑마늘이 식품보존산업에서 새로운 형태의 항산화 첨가제로 사용될 수 있음을 알 수 있다 [23~24].그러나 식단에 흑마늘을 첨가하면 식품의 감각질에 영향을 줄수 있다.향후 연구는 주요 가공기술의 조절이 흑마늘의 항산화 활성 및 향미물질 등 다차원적 품질에 미치는 영향을 구명하는데 주력하는 것이 바람직하다.

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

자외선은 피부에 쉽게 로스가 축적되고 체내 염색체 손상을 초래할 수 있다.관련 연구에 따르면 흑마늘은 자외선에 의한 산화적 손상에 일정한 길항 효과가 있는 것으로 나타났다.추가 10% 흑인 마늘 추출 물 피부 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 에서vivo 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

흑마늘에는 폴리페놀, 다당류, 유기황산화물 등 다양한 기능성 성분이 풍부해 체온 &을 증진시키는 역할을 한다#39;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

흑마늘은 체내의 면역반응 수준을 조절하고 선천면역, 세포면역, 체액면역 과정에 참여하며 체질을 개선'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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