흑마늘 추출물의 영양 팩트는?

마늘 (Allium sativum L.)은 마늘과 (Liliaceae)에 속하며, 세계적으로는 한약재는 물론 식품과 요리재료로 모두 사용할 수 있는'육지에서 자란 천연 항생제'로 알려져 있다.마늘에는 다양한 생리활성 성분이 함유되어 있어 비장을 따뜻하게하고, 소화를 촉진하고 기를 조절하며, 항균과 항염증, 혈당과 혈중 지질을 낮추는 등 다양한 효과가 있다 [1].마늘은 중국에서 재배된 역사가 유구하며 널리 재배되고 생산량이 많으며 다년간 비교적 높은 수출량을 유지해 China&에서 1위를 차지하고 있다#39;의 단일 농산물 수출 총액.그러나 마늘은 특별히 자극적인 냄새와 매운 맛이 있어 일부 사람들에게는 위장불편까지 초래할수 있어 그 응용을 제한하고있다.사람들은 마늘냄새를 최소화하고 마늘의 미각을 개선하며 마늘의 유익한 생물기능을 유지 또는 증진시키기 위하여 마늘을 처리하기 위하여 다양한 가공기술을 시도하여왔다.

흑마늘은 신선한 마늘을 고열과 습도 하에서 일정 기간 가공해 만든 것이다.흑마늘은 일본인이 처음 발명하였으며 점차 발전하여 한국, 스페인, 대만 등 지역을 거쳐 본토로 전파되였다.소비자들의 사랑을 받고 있으며 맛이 좋고 생리효과가 강해 새로운 인기 건강식품으로 각광받고 있다.흑마늘은 마늘의 자극적인 맛과 자극적인 냄새가 없이 부드럽고 탄력이 있으며 달콤하고 맛있다.신선한 마늘에 비해 흑마늘의 화학조성은 큰 변화를 겪었는데 원래의 영양소의 함량이 증가되였을뿐만아니라 일부 새로운 기능성물질도 산생되여 산화방지, 혈당과 혈지지질의 조절, 항종양 등 생리활성이 더 좋다.

이 글은 주로 흑마늘의 주요 영양성분, 생물학적 기능, 가공기술 및 종균에 대한 연구를 요약하고, 향후 흑마늘의 개발 및 응용에 대한 관점을 제공한다.

1주흑마늘의 영양성분

마늘은 영양분이 매우 풍부합니다.신선한 마늘 100 g 당 63.8 g의 물, 577.39 kJ의 에너지, 7.3 g의 당, 5.2 g의 단백질, 0.2 g의 지방, 칼슘 10 mg,인 12.5 mg, 철 1.3 mg, 비타민 B1 0.29 mg, 비타민 B2 0.06 mg, 나이아신 0.8 mg, 비타민 C 7 mg이 함유되어 있다.또 인체에 꼭 필요한 각종 미량원소도 함유되여있다.마늘은 효소와 숙성, 건조 과정을 거쳐 흑마늘이 되면 영양성분이 크게 강화된다.당류화합물, 유기산, 총페놀 등의 화합물의 함량이 증가하고 멜라노이딘 (melanoidin), 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) 등의 새로운 물질도 생성되어 영양가와 생리활성이 높아진다.

1. 1 탄수화물

마늘 다당류는 마늘의 주성분이며 항응고, 혈중 지질 저하, 동맥경화증 예방, 항암 및 항종양, 혈당 저하 및 노화 방지 등의 다양한 생리적 효과를 가지고 있다.현재 관련 연구는 다당류의 추출, 함량 결정 및 항산화 특성에 초점을 맞추고 있다.흑마늘과 마늘의 다당류 함량은 각각 98.67 mg/g, 50.33 mg/g이다 [2].흑마늘 원유 다당류는 온수 추출, 회전식 증발농도, 원심분리, Sevag 법에 의한 단백질 제거, 강수 및 세척, 건조 등의 분리 및 정제 과정을 통해 얻었다.추출율은 8.14% 였으며, 페놀-황산법 [3]으로 결정한 원유 다당류의 순도는 43.0%였다.Papain을 이용하여 보조물 추출 및 알코올 강수법에 의해 흑마늘 다당류를 추출하였으며, 추출방법을 최적화하였다.최적 추출조건은 효소용량 1.5%, 효소작용 pH 6.5, 추출온도 55°C, 초음파시간 75분이었으며, 이러한 조건에서 흑마늘 다당류의 추출율은 10.15%에 달할 수 있다 [4].흑마늘 다당류는 좋은 항산화 특성을 가지고 있으며 건강상의 이점은 더 많은 연구가 필요하다.

신선한 마늘에 비해 흑마늘은 새콤달콤해진다.가공 중에 아밀라아제와 프럭타나아제의 효소적 가수분해와 숙성 과정 중의 열에 의해 마늘의 다당류가 단당류 (주로 포도당과 과당), 이당류, 올리고당으로 점차 분해되어 흑마늘의 단맛을 높인다.완성된 흑마늘에는 건조 중량 기준으로 환원당이 60% 이상 함유되어 있으며, 이는 신선마늘의 30~80배에 달한다 [5].

열처리를 통해 얻어진 흑마늘의 당 성분은 주로 과당 (57.14%), 자당 (7.62%), 포도당 (6.78%) 등이 있다.이 중 과당의 증가가 [흑마늘 (0.38 ± 0.06) (44.73 ± 4.41) g/100 g DM)]에서 가장 크게 나타났으며, 포도당 [(0.21 ± 0이다.02)~(2.51 ± 0이다.24) g/100 g DM] [6]이다.흑마늘의 가공과정에서 환원당의 축적속도는 온도와 관계가 있다.온도가 빠르게 증가할수록 환원당의 축적속도가 빨라지는데, 이는 마늘 다당류의 저하가 주로 고온의 결과임을 나타낸다.그러나 일정한 온도에서 효소의 불활성화가 흑마늘의 갈색도 및 당 함량 저감에 미치는 영향을 연구하였을 때, 70~90 °C의 조건에서는 글루카나제가 매우 짧은 시간 내에 완전히 불활성화되어 환원당 생성에 참여하지 않는 것으로 나타났다 [7].이는 흑마늘 가공시 당 생산량을 감소시키는 다른 경로가 있음을 유추할 수 있다.

가수분해 후 마늘 중성 다당류의 분자량은 크게 감소하고, 중합 정도가 10 이하인 올리고당 함량은 크게 증가하며, 15%에서 75% 이상으로 증가한다 [8].인공위액은 마늘의 중성다당류와 비교하여 올리고당의 가수분해에 더욱 큰 영향을 미친다.올리고당은 저항성은 낮지만 4 종의 젖산균의 증식을 현저히 촉진하고 발효액의 pH를 낮추며 프리바이오틱 효과가 더 강하다.Fructooligosaccharides는 프리 바이오 틱 효과가 있으며 유익한 장내 미생물의 성장과 기능을 촉진 할 수있는 기능성 올리고당입니다.그러나 현재 흑마늘을 제조하기 위해 사용되는 공정은 fructooligosaccharide 함량이 제한되어 있어 흑마늘의 프리바이오틱 기능에 크게 제한을 받고 있다.따라서 가공 기술을 최적화하여 프럭토 올리고당 함량을 높이는 방법도 연구 방향 중 하나입니다.

1. 유기산 2

마늘의 유기산은 영양분 흡수, 소화, 면역력에 중요한 역할을 한다.마늘의 산도는 0.4% (젖산 기준)로 신맛이 나지 않는다.열처리를 하는 동안 흑마늘의 총 산 함량은 계속 증가하여 신맛을 낸다.마이야르 반응은 주로 포름산과 아세트산 등 유기산을 생성한다.마늘의 pH는 6.42 (신선마늘)에서 5.00 (40 °C, 45 d), 3.05 (85 °C, 45 d) [7]로 변화한다.흑마늘의 총산 함량은 신선마늘에서 4.6 g/kg에서 33.61 (60 °C), 37.50 (70 °C), 30.96 (80 °C), 36.37 g/kg (90 °C)으로 가공 전후 매우 다양하다 [6].

구연산 (Citric acid), 젖산 (lactic acid), 타르타르산 (tartaric acid), 옥살산 (oxalic acid), 말산 (malic acid) 등이 흑마늘의 주요 유기산이다.마늘 추출물에는 구연산, 말산, 젖산, 푸마르산 등의 유기산이 함유되어 있으며 흑마늘 추출물에는 푸마르산을 잃고 새로운 아세트산, 포름산, 3-하이드록시프로피온산, 숙신산 (흑마늘에는 포름산과 아세트산이 더 많이 함유되어 있다) [9]이 생성된다.이러한 변화는 매우 중요하다.유기산의 함량이 증가하면 단맛과 신맛을 낼 뿐만 아니라 단백질과 다당류의 가수분해와 흑마늘의 미생물학적 안정성을 용이하게 한다.마늘의 열처리 후 산도가 증가하는 이유는 Maillard 반응에서 염기성 (아미노산의 아미노기 등)이 많이 소비되고 단사 카르복실산이 형성되기 때문이다.

1. 3 유황 함유 화합물

마늘의 주요 생리활성 물질은 유황을 함유한 화합물이다.알리 (S-allyl-L-cysteine sulfoxide), alliin (S-allyl-L-cysteine)와 γ-glutamyl-S-allyl-L-cysteine 마늘에 주요 sulfur-containing 화합물이다.마늘에 검은 알리의 내용, alliin와 γ-glutamylcysteine은 0.36%, 0.90%과 0.36%~0.93% 0.83%~각각 0.93% 입니다.

deoxygallin, 그리고 γ-glutamylcysteine은 0.36%-0.90%, 0.36%~0.93%, 0.83%~2.83% [10].마늘은 항균, 혈압저하, 혈액지방저하, 항암, 항암 및 기타 효과가 있는데 이는 마늘에 들어있는 황화합물과 관련된다.동시에 유황화합물은 마늘의 주요 맛물질이기도 하여 독특한 매운맛을 낸다.가열하는 동안 마늘의 아미노산인 알리신과 디옥시알리신이 분해되어 황화알릴과 같은 황화합물을 형성하는데,이 중 일부는 옅은 향을 띤다.

흑마늘은 주로 27가지 휘발성 황화물로 구성돼 있다, 그 중 함량이 높은 것은 3-에틸 리덴-3,4-디 히드로-1,2-디티올 (17.56%), 디알릴 이황화 (17.53%), 2-에틸 테트라 히드로 티오펜 (13.24%), 2-비닐-1,3-디티안 (8.81%), N,N'-dimethylthiourea 및 기타 화합물 (8.00%).마늘에 비하여 diallyl disulfide와 diallyl trisulfide의 함량이 현저히 낮았는데, 이는 열처리 후 마늘의 고소한 냄새가 현저하게 감소된 주된 원인일 것이다.열처리 후 흑마늘의 2-에틸테트라하이드로티오펜의 함량이 마늘에 비해 월등히 높아 흑마늘에 연한 향을 풍겼다.흑마늘의 총 휘발성 황 화합물은 마늘에 비해 약간 낮은 반면 디알릴디설파이드, 디알릴트리설파이드 등의 자극적인 휘발성 물질은 현저히 감소하고 방향족 화합물은 증가하였다 [11].

마늘과 흑마늘의 휘발성 특성은 마늘품종, 가공방법 및 분석방법의 차이로 인해 달라질 수 있으나 이러한 결과는 모두 마늘을 고온에서 가공한 후에는 자극적인 냄새가 크게 줄어들고 향이 증가함을 나타낸다.마늘에 비해 흑마늘의 휘발성 황화합물의 총량도 증가하는데 흑마늘은 체내에서 니트로사민 등 발암성 물질의 합성을 효과적으로 억제하고 암세포의 생성과 성장을 억제하며 혈압을 낮추고 노화에 저항하며 심혈관, 뇌혈관 등 질병을 예방, 치료할수 있다.

1. 4는 폴리 페놀

폴리페놀은 과일, 채소, 곡류 등 일상 식품에 널리 분포되어 있으며 강력한 항산화 특성을 나타낸다.마늘은 식품 중 가장 풍부한 페놀성 화합물의 원천 중 하나입니다.탄닌, 플라보노이드, 페놀산 등이 흑마늘의 주요 폴리페놀이다.가공 과정에서 흑마늘의 폴리페놀은 가열에 의해 가수분해되어 작은 페놀성 분자가 많이 생성되고 페놀성 하이드록시기가 더 많이 분비되어 상대적인 함량이 증가한다.Hydroxycinnamic acid 유도체는 여러 공정을 거쳐 가공된 마늘 시료에서 함량이 가장 높은 페놀산으로, 그 중 p-coumaric acid와 o-coumaric acid의 함량이 가장 크게 (14배) 증가하였다 [12].마늘을 흑마늘로 가공한 후 총 폴리페놀 함량은 7~11배, 총 플라보노이드 및 총 페놀산 함량은 각각 1~5배, 4~8배 증가하여 흑마늘은 마늘보다 강력한 항산화 활성과 과산화물 라디칼 소거력을 가지게 된다 [8].

1. 아미노산 5가지

아미노산은 식품에서 중요한 영양소입니다.그 구성과 함량은 식품의 영양가치에 직접 영향주며 사람의 맛과 밀접한 관계가 있다.마늘은 아미노산을 함유하고 있다.흑마늘로 가공한 후에는 유리아미노산의 함량과 종류가 크게 변한다.표 1 [13]에 나타낸 바와 같이.신선한 마늘에는 글루타민, 아스파라긴, 글루타민산 등 유리아미노산과 라이신, 트립토판, 발린 등 필수 아미노산이 풍부하다.마늘을 고온에서 가공하여 흑마늘을 만든후 단백질이 변성될수 있으며 일부 아미노산은 마야르반응에 참여하고 다른 아미노산은 자유상태로 존재하여 흑마늘속의 영양분을 구성한다.

CHOI 등 (14)은 leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine을 제외한 모든 아미노산의 함량이 가공 후 감소하였다.시스테인은 마늘의 황화합물의 중요한 전구체이며 냄새를 내는 화합물의 모체이기도하다.흑마늘의 시스테인 함량은 열처리 후 현저히 감소하는데, 이는 흑마늘의 저유황향 형성과 관련이 있을 것으로 사료된다.tyrosine, aspartic acid와 같은 산성 아미노산과 glutamic acid, arginine, lysine과 같은 염기성 아미노산의 함량은 처리 시간이 길어질수록 감소한다.트레오닌, 세린 같은 극성 아미노산과 글리신, 알라닌 같은 비극성 아미노산의 함량도 감소한다.이러한 아미노산의 감소는 아민 (보통 아미노산)과 카르보닐 화합물 (보통 환원당) 사이에서 일어나는 마이야르 반응과 관련이 있을 것으로 추측된다.

1. 6 Melanoidins

멜라노이딘은 마이야르 반응 중간체의 응축 및 중합에 의해 반응의 후기 단계에서 형성되는 갈색 대분자 질소 함유 화합물이다.최근 멜라노이딘은 항산화, 프리바이오틱, 항고혈압 효과 등으로 관심이 높아지고 있다.

신마늘에서는 멜라노이딘이 검출되지 않은 반면, 신마늘을 가열하여 흑마늘로 가공하였을 때 흑마늘의 멜라노이딘 총함량은 유의적으로 증가하였다.농도는 가열일수와 양의 상관관계를 보였으며, 동시에 마늘의 색도 증가하였다.마늘을 72, 75 또는 78 °C에서 일정 기간 동안 가공하면 마늘의 색도 증가를 기대할 수 있다 (마늘 전구의 Hunter L 값은 52.05 ± 0.38에서 18.01 ± 0.32, 18.04 ± 0.25 및 감소하였다 19. 06 ± 0이다.26), 반면 갈변의 강도와 속도는 온도와 처리시간에 크게 의존한다 [15].흡광도를 420 nm에서 측정한 결과, 85 °C에서 처리한 시료의 갈색강도는 15일째 정상상태에 도달할 때까지 급격히 증가하였고, 40~70 °C에서 처리한 마늘 시료의 경우 갈색강도의 변화가 훨씬 느린 것으로 관찰되었다 (40 °C 에서는 0.69, 85 °C 에서는 2.05) [16].

흑마늘의 갈색정도는 마이야르반응의 진행과 관계된다.280, 320-360 및 420-450 nm 에서의 흡광도는 초기 단계 (글리코 사민 응축 및 아마도리 재배열), 중간 단계 (당 탈수, 조각 및 스트 레커 분해) 및 최종 단계 (알돌 응축, 중합 및 헤테로사이클릭 니트로 화합물의 형성) 동안 형성 된 생성물에 해당합니다.이 세 단계 동안 형성된 생성물은 비슷한 분포를 따르며, 중간 생성물이 많고, 단백질, 펩티드, 페놀산 등의 분해된 화합물도 많다 [17].멜라노이딘의 양이 늘어나면 점차 마늘 시료가 검게 변하게 되는데, 그 때까지 흑갈색 또는 흑색을 띠게 된다.

흑색색소 중에서는 퓨란의 상대적 함량이 가장 높고, 다음으로 피롤, 티오페네스, 알케인, 퓨랄, 페놀 등의 순이다.흑색색소는 킬레이트 활성과 항산화 능력이 높아 분자량과 양의 상관관계가 있다.체외 모의 소화 결과에 따르면 검은 색소는 거의 소화되지 않는다.현저하게 줄 일 모두 α-amylase과 염산 치료의 금속 이온 chelating 활동과 항 산화 용량을 검은 마늘 알리, 여전히 유지 될 수 있는 위 60% 체외 모의 소화 한 후다.이는 알리신이 생체이용성과 생체접근성이 높다는 것을 나타낸다.실험 결과 멜라노이딘을 경구 투여하면 고지방 식이로 유도된 생쥐의 체중 증가와 백색 지방조직 덩어리를 현저히 감소시킬 수 있으며, 특히 고용량 투여시 역내당능을 보이는 것으로 나타났다.동시에 멜라노이딘을 경구 투여한 후 쥐의 장내 미생물 환경이 개선되고, 세균의 다양성과 풍부성이 증가한다 [18].상기 연구는 모두 흑마늘 흑정액이 응용잠재력이 크다는 것을 나타낸다.동시에 흑마늘 흑정액은 당뇨병과 비만에서 식이섬유로서 응용 가능성이 크며 효과적인 항산화제로서 식품첨가물이나 기능성식품에도 널리 사용될 수 있다.

1. 7 5-HMF

5-HMF는 5 탄소의 순환 방향족 알데히드로서 고온 마야르 반응시 환원당 (포도당 또는 과당 등)과 아미노산의 촉매 탈수에 의해 형성되거나 산성 환경에서 수크로스의 직접 분해에 의해 형성될 수 있다.식품 중 5-HMF의 형성은 온도, pH 등 가공 및 저장조건에 크게 의존한다.

5-HMF는 Maillard 반응의 주요 중간생성물로서 흑마늘의 생물학적 활성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 감각적 효과에도 영향을 미친다.이는 흑마늘의 처리율을 예측하는 중요한 지표로 활용될 수 있다.핵자기공명수소 스펙트럼 분석 결과 신선마늘에서는 5-HMF 가 발견되지 않은 반면 흑마늘은 가공과정에서 5-HMF 가 다량 생성된다.90 d에 대해 가열 처리한 후 얻은 흑마늘 추출물의 5-HMF 함량은 25 d에 대해 가열 처리한 후 얻은 것과 비교하여 6배 이상 증가하였으며, LIANG 등 [9]은 신선마늘과 5, 25 d에 대해 가열 처리한 후 얻은 흑마늘 추출물의 5-HMF 량을 차분 표지로 사용하였으며, 흑마늘의 5-HMF 함량은 열처리 동안 유의적으로 증가하며, 실제 증가량은 처리 온도에 따라 다르다.가공 온도가 높을수록 5-HMF 함량은 빠르게 증가한다.60 °C에서 제조한 흑마늘의 5-HMF 수준은 1.88 g/kg으로 느린 속도로 증가한다 (70 °C, 80 °C 및 90 °C에서 제조한 흑마늘의 5-HMF에 비해 약 0.39~0.46배).5-HMF 함량은 80~90 °C에서 급격히 증가하지만 흑마늘은 쓴 맛을 낸다 [19].동결 전처리에 5-HMF 콘 텐 츠 흑인을 증가시 킬 수 있는 25% 마늘 (208.5부터 μ g/g를 260.7 μ g/g) [20].

그러나 5-HMF의 안전성에 대해서는 아직도 상당한 논란이 있다.고농도의 5-HMF는 세포독성이 있고, 인체 조직과 내부 장기에 자극적이며, 체내 발암성이 있다.흑마늘 가공 중 5-HMF의 형성 경로는 아직 잘 알려져 있지 않으며, 신선 마늘을 흑마늘로 가공하는 동안 5-HMF 수준을 검출하는 효과적인 방법은 추가적인 연구가 필요하다.

흑마늘의 생물학적 기능 2

마늘은 열처리를 거쳐 흑마늘로 가공된후 인체에 쉽게 흡수된다.흑마늘에는 폴리페놀, 유황 함유 화합물, 멜라노이딘 등 기능성 성분이 풍부하다.이런 화합물의 복합작용하에 흑마늘은 신선마늘보다 더욱 강력한 생물기능을 갖고있다.

2.1 항산화 및 안티에이징 효과

항산화 작용은 흑마늘의 가장 두드러진 특징이다.흑마늘은 DPPH radical, ABTS cationic radical, ·OH 및 ·O2-소거 활성이 높아 항산화 효과를 발휘한다.흑마늘의 항산화능력의 증대는 새로운 항산화화합물의 생성과 밀접한 관계가 있다.검은 마늘을 처리하는 중, 폴리 페놀의 증가 하거나 생산 (플 라보 노이 드 포함), β-carboline 알 칼 로이드, 5-HMF, 그리고 melanoidins, 등, 모두 개선에 효과적인 역할을 한 항 산화 속성 [21]다.

흑마늘의 알리신은 지질과 결합할 수 있으며, 결합 제품은 비타민 E와 같은 기능, 즉 노화 방지 및 동맥경화증 예방;흑마늘 및 그 에탄올 추출물의 알리나제는 또한 일정한 노화 방지 효과가 있다;흑마늘의 시스테인은 세포 증식을 촉진할 수 있고, 해독 및 미용 효과가 있다;흑마늘에는 게르마늄이 풍부해 노화방지 효과가 좋다 [13].

LEE 등 (21)은 3주된 당뇨병 생쥐에 각각 정상 사료와 동결 건조시킨 일반 마늘과 흑마늘을 먹이고, 7주 후 간 내 지질과산화물과 항산화 효소의 활성을 측정하였다.흑마늘의 항산화 능력은 일반 마늘의 4배 이상이었다.생쥐의 대조군과 비교하여 흑마늘을 섭취한 생쥐의 thiobarbituric acid 반응성 물질 수준은 유의적으로 낮았으며, superoxide dismutase, glutathione peroxidase 및 catalase의 활성은 유의적으로 높았다.최 등 [14]은 흑마늘의 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 21일 이내에 유의적으로 증가함을 발견하였다.흑마늘의 항산화능은 DPPH free radical과 ABTS cation radical 소거능에 의해 유의적으로 향상된 것으로 확인되었다.in vitro 실험과 in vivo 실험은 흑마늘이 강한 항산화 능력과 노화방지 효과가 있음을 증명했다.

2. 항균 및 항염증 효과 2

알리신과 황화알릴은 흑마늘의 살균에 상당한 효과가 있으며 넓은 스펙트럼의 항균 효과가 있다.또한 흑마늘의 휘발성 성분과 침출수는 다양한 병원성 세균에 대한 억제 또는 사멸 효과가 현저하다.최소 억제 농도 (황색포도상구균과 대장균) 가 현저히 감소하였으며, 시너지 효과가 관찰되었다 [22].김 et al. [23] 추출 5-HMF 검정색에서 마늘 클로로 포름과 피 기능 셀라의 표현에 미치는 효과를 접착 공부 했 요인과 monocyte 접착에서 TNF-α-stimulated 피 기능 세포라 대정 맥그 결과 흑마늘 5-HMF는 항염증 효과가 있어 동맥경화증 등 혈관질환의 잠재적 치료 약물로 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

2. 혈압, 혈중지질, 혈당을 조절하는 효과 3

생활수준이 향상됨에 따라"3고"문제가 점차 나타났으며 인류의"제1살인자"로 되였다.연구에 따르면 흑마늘은 혈압, 혈중지질, 혈당을 낮추는 등 다양한 효능이 있는 것으로 밝혀졌다.

Ried 등 [24]은 혈압 저하 약물의 혈압 저하 효과 판단을 돕기 위해 흑마늘 추출물을 사용하였는데, 그 결과 흑마늘이 더 나은 혈압 저하 효과를 가지는 것으로 나타났다.JUNG 등 [25]은 Saccharomyces cerevisiae를 이용하여 흑마늘을 발효시킨 후 세 가지 용량의 발효된 흑마늘을 고지방 비만 생쥐에게 공급하였다.동일 용량의 Saccharomyces cerevisiae 발효 흑마늘은 일반 흑마늘보다 고지방 식이로 유발된 비만 합병증 퇴치는 효과적이었다.다양한 용량의 흑마늘 추출물을 먹인 고지방 쥐는 SREBP-1C 유전자 발현이 낮아지고, 이는 지질 및 콜레스테롤 대사를 하향 조절하여 [26]총 지질, 중성지방, 콜레스테롤의 혈중 수치가 낮아지는 것으로 밝혀졌다.

흑마늘은 혈당을 낮추는데 효과적이며 뛰여난 장점이 있고 부작용이 없으며 또한 항산화작용이 강하다.당뇨병의 합병증을 예방할 수 있으며 저혈당 약제의 첫 번째 선택 중 하나입니다.SI 등 (27)은 Lactobacillus bulgaricus를 이용하여 흑마늘을 제조하였고 임신성 당뇨에 대한 임상시험을 실시하였다.40주 후 공복 혈당과 경구 내당능검사 후 1, 2시간 혈당 수치를 측정하였다.그 결과 Lactobacillus bulgaricus는 pyranose의 furanose glucoside 로의 전환을 촉진하고 공복 혈당과 1, 2 h 헤모글로빈 수치를 감소시켰으며 임신성 당뇨병을 효과적으로 개선시켰다.

2. 항암 및 항암 효과 4

연구에 따르면 흑마늘에는 항암 효과도 있다는 것이 밝혀졌다.흑마늘은 위암, 간암, 폐암, 백혈병, 유방암, 대장암 등 각종 암에 탁월한 in vitro 및 in vivo 치료효과를 나타냈다.

In vitro 시험 결과 흑마늘 추출물은 GC-7901인체 위암세포의 투여량 의존적인 세포사멸을 유발하고 종양을 가진 생쥐에서 종양의 체내 성장을 억제할 수 있는 것으로 나타났다.혈청 superoxide dismutase, glutathione peroxidase, IL-2와 비장 및 흉선 지수의 증가는 흑마늘의 항암 효과가 항산화 및 면역 조절 효과와 관련이 있을 수 있음을 나타낸다 [28].흑마늘 수용액 추출물은 간 종양에 대한 성장 억제 효과가 현저하다.쿤밍 쥐에 H22 간암세포를 이식한 후 흑마늘은 40% 이상의 효과적인 종양 억제율을 보였다 [29].흑마늘 헥산 추출물은 백혈병세포 U937의 증식을 현저히 억제할 수 있다.억제효과는 농도와 양의 상관관계가 있고 세포사멸효과는 활성성분의 농도와 양의 상관관계가 있으며 일정한 용량-효과 관계가 있다.U937 세포 치료 후 10 μ g/mL 검은 마늘을 가 진 헥 추출 24 시간 동안, 셀 생존 율이 60% [30]으로 줄었다.

흑마늘의 유황 함유 화합물 중 s-알릴시스테인 (SAC)과 s-알릴메르캅토시스테인이 항암효과에 큰 역할을 한다.이밖에 흑마늘의 가공은 마늘속의 단백질을 아미노산으로 전환시켜 인체에서의 흡수를 촉진하고 신체&를 개선하는데 일정한 효과가 있다#39;s 면역력, 피로 해소, 암 및 항암 예방.흑마늘에 들어있는 셀레늄, 게르마늄 등 미량원소도 중요한 항암작용을 한다.

2. 간과 심장에 대한 보호 효과 5

흑마늘은 in vitro와 in vivo에서 모두 항산화작용과 항염증작용이 마늘보다 높아 간과 심장에 일정한 보호작용을 할수 있다.만성 알코올 손상을 입은 쥐에서 흑마늘이 간을 보호하는 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다.흑마늘은 지질 분포를 개선하고 혈장 내의 아스파르트아미노전달효소, 알라닌아미노전달효소, 알칼리성 포스파타아제, 젖산탈수소효소의 수치를 현저히 감소시킬 수 있다 [31].또한 흑마늘에는 삭과 폴리페놀이 풍부하여 허혈-재관류시 관상동맥을 이완시켜 허혈-재관류로 인한 심근 수축성 저하 [32]를 막아 심장 보호 효과를 발휘할 수 있다.

2. 면역력 증진 6

그 body's 면역기능은 림프구, 단핵구 및 기타 관련 세포와 그 산물의 상호작용을 통해 이루어진다.흑마늘에 들어있는 지용성 휘발성 오일은 체내 대식세포의 식세포 기능을 대폭 개선시켜 면역체계를 효과적으로 강화시킬 수 있다.동시에 단백질이 가공 중에 아미노산으로 전환되기 때문에 효과적으로 보디 &를 강화할 수도 있습니다#39, s 면역기능.비타민 C 함량이 증가하면 체형&도 강화시킬 수 있다#면역 력 39; s다.

펭 Yonghui et al. [33] 복 막내 주사 쥐의 흑인에게 마늘 5일 연속 추출 솔루션, 그리고 6에 있는 쥐를 죽인 후 날, 그들은 그들의 splenocytes 고립 되고 교양 활동들을 살해하고 자연 살상 셀, 분비를 수준의 비장 셀에 문화가 없 supernatant, 그리고 IL-2의 수준, IL-4, IFN-γ와 TNF-α 가 측정 되었, 등,흑마늘 추출물이 자연살상 세포의 살해 활성을 현저히 증가시키고 체내 비정상 세포를 감시하고 제거하는 능력을 강화할 수 있음을 확인하기 위해서다.또한 흑마늘 추출물은 백혈구, 림프구 및 Lactobacillus rhamnosus의 함량을 증가시켜 보디 's 면책 [34].

2. 7기타 기능

또한 흑마늘은 쥐의 해마에 있는 피라미드형 뉴런의 총 수를 늘리고 공간 기억력을 향상시킬 수 있다 [35];쥐의 퍼커션 세포 수를 늘리고 운동 협응력을 향상시킨다 [36];그리고 Th1/Th2 반응의 균형을 조절하고, IG-33-ST2 신호 경로를 억제하며, 생쥐의 알러지 천식을 개선한다 [37].

흑마늘의 가공기술 3

현재 상용화된 흑마늘은 주로 고온, 고습조건하에서 일련의 화학반응과 마이야르반응을 거쳐 자연적으로 형성된것이다.미생물 발효는 친환경적이고 안전하다는 특징을 가지고 있다.people&과#39;의 건강에 대한 인식 증가, 녹색 생물 전환 기술은 점차 연구 열점이 되었다.또한 일부 연구자들은 흑마늘의 가공에 미생물 발효를 이용하여 흑마늘의 생물학적 활성과 생리적 효과를 더 좋게하고 있다.

비발효 가공 기술 3.1

현재, China's 흑마늘 가공기술은 주로 일본과 한국에서 도입하고, 원래의 가공기술을 개량한다.현재 흑마늘가공기술은 주로 비발효공정으로서 고체상태가공과 액체가공으로 나뉜다.

솔리드 스테이트 처리 3.1.1

고체상태 가공법은 현재 흑마늘을 생산하는 가장 일반적인 방법이다.고온과 특정 습도 조건에서 어떠한 물질도 첨가하지 않고 신선하고 통통한 통마늘을 선별하여 재배한다.솔리드 스테이트 가공의 공정 흐름에는 마늘 선택, 줄기 첫 1~2 층의 박리 및 제거, 세척, 등급 및 선택, 고온 및 고습도 가공, 멸균 및 살균, 포장 및 기타 공정이 포함됩니다.30일 재배한 흑마늘보다 90일 가공한 흑마늘이 영양소가 더 풍부하다는 연구결과도 있다.이는 재배시간이 짧다는 것은 활성 성분의 축적이 적다는 것을 의미하기 때문인 것으로 보인다.비록 30일의 배양기간으로 생산주기가 단축되지만 당, 폴리페놀 등 물질의 함량은 90일간 배양한 흑마늘에 비해 약간 낮다.그러나 90일 배양한 흑마늘의 생산주기가 길고 비효율적이며 생산비용이 증가한다.따라서 어떻게 공정을 조정하여 생산주기를 단축시키면서 영양소 함량이 높은 흑마늘을 얻을 것인가가 시급히 해결해야 할 문제로 대두되고 있다.전처리 및 고온 및 습도는 일반적으로 사용되는 두 가지 방법입니다.

고압 전처리가 흑마늘의 영양소 함량에 미치는 영향은 크나, 압력 유지 전처리 후 흑마늘의 총당 함량 및 DPPH free radical 소거능은 감소하며, 효과는 좋지 않다 [38].마늘은 저온냉동법과 고온끓임법 두 가지 방법을 이용하여 전처리를 하였다.전처리 공정에 따른 영양적 품질 특성을 비교하였다.그 결과 고온 끓인 전처리 및 흑마늘의 대조군에 비해 저온 동결로 전처리한 흑마늘의 숙성 시간을 4 d 단축시킬 수 있었으며, 또한 저온 동결로 얻어진 흑마늘의 환원당, 총 페놀 및 아미노태 질소 함량이 높아 고온 끓인 전처리 및 무처리 흑마늘보다 좋은 것으로 나타났다 [39].

따라서 저온냉동법으로 전처리한 흑마늘이 품질이 더 좋다.주신봉 등 40명은 마이크로파 전처리를 이용하여 흑마늘을 준비하였고 전처리 과정을 최적화하였다.마이크로파 전처리를 하지 않은 흑마늘과 비교하여 최적 전처리 조건에서 제조된 흑마늘은 총 페놀이 유의적으로 높아 당 및 총 산 함량을 감소시키고, 알리신의 큰 변화가 없으며, 감각평가가 높게 나타났다.호흡억제, 저온동결, 초음파 등 방법을 리용하여 마늘을 처리하면 흑마늘중의 환원당과 아미노질소의 함량을 효과적으로 증가할수 있고 흑마늘의 가공시간을 단축하며 에너지소모를 줄이고 기능성성분을 개선할수 있다.

비록 흑마늘의 전처리방법이 같지 않지만 모두 효과적으로 흑마늘의 가공시간을 단축하고 가공효율을 제고할수 있으며 동시에 흑마늘에 함유된 기능성분을 증가시키고 기능효과를 강화할수 있다.따라서 흑마늘의 생산 및 응용에 있어서 마늘의 전처리가 필요하다.

3. 1. 2 액체 처리 기술

액상가공이란 신선한 마늘을 분쇄하여 반죽으로 만들고 가공의 베이스로 일정한 비율의 물을 첨가하는것을 말한다.액상 처리 공정에는 다음과 같은 단계가 포함됩니다:마늘 선택, 껍질 벗기기, 세척, 분쇄, 진공 밀봉, 인큐베이터에서 배양, 건조 및 포장.

액체배양조건에서 흑마늘을 배양하면 처리시간이 단축된다.고체 형태로 재배된 마늘과 흑마늘에 비해 액체 형태로 재배된 흑마늘의 총 아미노산 및 개별 아미노산 함량이 증가하며 폴리페놀 함량도 유의적으로 증가한다.이는 DPPH 라디칼 소거율 시험 결과에서도 증명되었듯이 액상 형태로 가공된 흑마늘이 항산화능이 더 우수함을 보여준다.Luo Xue-cang 등 41은 액체 재배를위한 가장 좋은 공정은 마늘 페이스트와 물의 질량 비율 2:1, 입자 크기 4 mm, 변온 70-80 °C 임을 발견했다.이러한 조건에서 흑마늘의 총 페놀 함량은 5배, superoxide dismutase 활성은 15배 증가한다.흑마늘은 진한 갈색을 띠며 마늘 냄새가 없다.

현재 흑마늘의 액상발효에 대한 연구는 비교적 적지만 전통적인 방법과 비교할 때 액상가공방법이 간단하고 가공시간이 짧으며 원가가 저렴하고 영양가가 높으며 생물기능이 강한 등 장점이 있다.

3.2발효 가공 기술

최근 몇 년 동안, 점점 더 많은 연구자들이 그들의 초점을 생물 변환으로 옮기고 있다.친환경적이고 건강하며, 합성 제품의 부작용이 없으며, 또한 다양한 생물학적 활성과 생리적 효과가 있습니다.미생물 발효기술은 발효제품 중 폴리페놀, 단백질 및 펩티드, 식이섬유 등과 같은 기능성 성분의 함량을 증가시킬 수 있으며, 친환경적이고 환경친화적인 생물전환 수단이다.

흑마늘의 생물학적 활성은 발효과정에 의해 증진된다.JUNG 등 [25]은 2단계 발효법을 사용하였다.

제1단계에서는 흑마늘 추출물을 포함하는 배지에 Saccharomyces cerevisiae를 접종하여 생리활성 물질의 농도를 증가시켰다.여과 후 배양액을 가열하여 세포를 추출 및 제거하였다.이후 용액을 증발시킨 후 동결건조시켜 보관하였다.생쥐 실험에서 Saccharomyces cerevisiae로 발효시킨 흑마늘이 전통적인 방법을 이용하여 제조한 흑마늘보다 더 강한 In vitro 항산화 특성을 가지는 것으로 나타났다.또한 당뇨병 및 비만 생쥐에서 더 강한 간 보호, 신장 보호, 혈중지질 저하 및 체중 감소 효과를 보였다.게다가 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis)로 발효시킨 마늘에는 안정한 아질산염 [42]이 다량 함유되어 있음이 밝혀졌다.다양한 용량의 농축발효 마늘을 급성으로 공급하면 자발성 고혈압 쥐의 수축기 혈압을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그 효과는 용량에 따라 다르다.

Si 등 [27]은 불가리아산 유산균을 이용하여 흑마늘을 발효시켰다.발효 후 마늘은 멸균수로 헹군 후 50 °C의 인큐베이터에서 건조시켰다.젖산균 발효 흑마늘의 항산화 특성이 유의적으로 개선되었으며, 임신성 당뇨병 예방에 효과적이었다.

Bacillus 종 (예:Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis)은 강한 산 생성 능력을 가지고 있다.발효액에 일정량의 바실러스를 첨가하면 식품에 그윽한 향, 꽃향, 과일향 등의 독특한 풍미를 낼 수 있다 [43].식품발효산업에서 가장 흔한 프로바이오틱스인 유산균은 이미 식품산업에서 널리 사용되고 있다.젖산균은 인체 내 장내 미생물 생태를 조절하고, 인체 콜레스테롤 개선, 혈압 조절 등을 할 수 있다.젖산균 발효 후에는 원료에 함유된 성분이 젖산균에 의해 생체변이를 일으켜 원료의 영양적 가치를 향상시키고 (폴리페놀, 산, 식이섬유, 수용성 단백질, 폴리펩타이드 함량의 증가 등), 식품의 풍미와 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 (예를 들어, phytic acid의 함량을 감소), 또한 원료에 함유된 기능성 성분의 생리활성을 향상 (예를 들어,혈당, 혈압을 낮추고 암과 싸웁니다) [44-45].

미생물의 프로바이오틱스 효과를 이용하여 흑마늘의 생물학적 활성을 증진시키는 방법, 흑마늘의 맛과 품질을 향상시키는 방법, 세균의 균주 선발, 발효과정의 결정 및 최적화, 안전성 문제 등은 모두 추가적인 연구가 필요하다.

흑마늘에 들어있는 종균 4

종균류는 생활주기의 일부 또는 전부를 식물조직에서 생활하는 미생물이다.자연생태계의 모든 건강한 식물체는 종괴와 공존하는데 종괴는 식물의 전신저항성을 유도하기 위해 다양한 2차 대사물질을 분비한다.따라서 식물종묘는 생물학적 제제 및 생산량 증가 제제 등의 다양한 역할을 수행할 수 있다.

지연루 등 (46)은 종래의 분리 및 배양법을 이용하여 가공 중 흑마늘의 총균수와 종균수의 변화법칙을 연구하였다.마늘의 표면이나 내부에 엄밀하게 의미 있는 균류는 없지만 호기성 세균과 혐기성 세균이 많이 있다.흑마늘 처리기간 동안 마늘의 총 세균 및 종균수는 먼저 급격히 증가하다가 급격히 감소하였고 최종적으로 미생물의 수는 점차 0의 경향을 보였다.온도가 60 °C 이상에 도달하면 마늘 표면의 세균은 기본적으로 생명력을 잃었고 일부 종균 세균만 살아남았다.그러나 기온의 상승과 하강을 반복하면 종균들이 활력을 잃을 때까지 종균들의 활동이 점차 억제되었다.흑마늘 처리 96시간째에 멜라닌 생성 세균을 분리하여 Bacillus subtilis S8nyzx-1[47]로 확인하였다.이 세균은 마늘즙중간에서 생장할수 있고 왕성하게 생장하며 열에 강하고 멜라닌을 생성할수 있다.이를 생마늘에 접종하였는데 50 °C에서 48시간이 지나자 정향은 검은색으로 변하였고 접종하지 않은 정향은 옅은 노란색으로 변하여 세균용액이 마늘을 흰색에서 검은색으로 변하는데 일정한 영향을 주었음을 알수 있다.

Qiu 등 (48)은 전통배양법을 이용하여 마늘과 흑마늘의 종균을 분리하고 확인하였다.마늘로부터 군집수가 흑마늘로부터 군집수에 비해 높게 나타나 미생물군이 흑마늘 가공과정에서 약간의 변화를 겪어 그 수가 약간 감소하였으며 종균 (Bacillus subtilis, Bacillus methylotrophicus, Bacillus amyloliquefaciens)이 마늘과 흑마늘에서 우점세균임을 알 수 있었다.이 결과는 지연루 등 [46]의 결과와 유사하다.

그러나 종균을 배양하는 전통적인 방법은 몇 가지 한계가 있으며, 일부 세균은 배양성과 재현성에 한계가 있다.따라서 마늘과 흑마늘의 종균에 대한 이해를 높이기 위해 Illumina MiSeq 염기서열 기술 (16S rRNA V3-V4 hypervariable region of bacteria)을 이용하였다 [49].그 결과 흑마늘에 존재하는 미생물군은 Thermus, Corynebacterium, Streptococcus, Brevundimonas 등 4개 속이 지배적인 45개 phyla에서 1,125개의 서로 다른 속으로 구분되었다.흑마늘 발효 0일째에는 Proteobacteria, Firmicutes 및 Actinobacteria 가 전체의 96.86%를 차지하여 지배적인 phyla로 나타났다.그 과정이 진행됨에 따라, 지배적인 phyla는 기본적으로 동일하게 유지되었지만, 상대적으로 많은 양이 변화했다.구체적으로 Proteobacteria는 0 d에서 96.86%에서 12 d에서 44.53%로 감소하였으나, Firmicutes, Actinobacteria 및 Bacteroidetes phyla는 각각 1.04%, 0.67% 및 0.18%에서 20.47%, 8.84% 및 8.54%로 증가하여 열처리 12일 후 미생물 집단의 구조가 크게 변화하였음을 알 수 있었다.이 과정에서 흑마늘 시료의 미생물 다양성과 풍부도는 유의적으로 증가하였다.이 결과는 전통문화 방법으로 얻은 결과와 크게 다르며, 이는 두 방법 사이에 상당한 직접적인 차이가 있다는 것을 증명한다.

16S rRNA tagged 유전자 염기서열에 대한 KEGG 기반의 대사경로 예측으로 흑마늘 발효 중 아미노산 대사, 탄수화물 대사 및 막수송이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.마늘계의 영양소와 생리활성물질은 여러 단계에 걸쳐 미생물군의 대사경로에 관여하며, 미생물이 생산하는 물질과 직접 또는 간접적으로 상호작용한다.이러한 효과는 가공조건에 크게 영향을 받으며 궁극적으로 흑마늘 제품의 특성을 결정하게 된다.새롭게 형성된 기능성 화합물 (예:올리고당)은 유익한 미생물과 유해한 미생물의 성장에 서로 다른 역할을 합니다.요컨대, 마늘계의 주요 화합물과 공존하는 미생물 사이에는 광범위한 상호작용이 있으며, 이러한 상호작용이 흑마늘로 전환되는 과정에서 마늘의 구성적 변화를 더욱 복잡하게 만들기 때문에 더 많은 연구가 필요하다.

마늘의 종균 세균은 포도당, 유당, 자당 및 마늘다당류를 발효시킬수 있고 내열성이 강하며 대량의 유기산과 생물학적활성물질 (세포외다당류 등)을 생성할수 있다.이런 활성물질은 흑마늘의 기능을 대폭 강화하고 저장기간을 연장하며 안전성을 제고할수 있다.마늘 종균 세균의 대사 능력이 중요한 생명공학 응용 가치가 있음을 나타낸다.그러나 마늘에 들어있는 대표적인 종균 수는 비교적 적으며, 종균의 기능을 탐색하기 위해서는 이들을 분리하고 체외로 확장하는 것이 필요하다.

따라서 종균을 이용하여 흑마늘의 가공속도를 높이고, 향미 및 기능성 물질을 개선하며, 저장기간을 연장하는 것이 향후 연구과제로 대두될 것이다.또한 상관분석 결과 미생물군과 일부 속 (Thermus 및 Bacillus 속 등)의 다양성은 흑마늘의 환원당, 총페놀 및 총산 함량과 유의적이고 양의 상관관계를 보였다.그러나 흑마늘 품질 형성에 미생물의 역할은 아직 연구가 필요하다.앞으로 흑마늘 재배과정 중 흑마늘 품질형성에 미치는 화학반응 및 미생물군의 역할은 대사체학 (metabolomics)과 현대적 기기분석 및 검출기술을 통한 연구의 우선 과제가 될 것이다.

요약 및 전망 5

마늘을 흑마늘로 가공한 후에는 당분, 유기산, 폴리페놀 등 주성분이 대폭 증가된다.새로 형성된 흑정액과 5-HMF는 흑마늘이 마늘보다 영양가와 효능이 더 높다.흑마늘은 항산화, 노화방지 효과가 좋을 뿐만 아니라 기억력과 신경계 보호효과도 있다.또한 항암, 항염증, 항알레르기, 저혈당, 간 보호 및 심장 보호 효과가 있다.흑마늘은 신흥 건강식품으로 점차 인기를 끌고 있으며, 시장 전망도 좋다.

현재 흑마늘의 주요 가공방법은 고온, 고습조건하에서 자연재배로 주로 고체형태로 재배하고있다.일부 연구자들은 생물형질전환은 합성제품의 부작용이 없을뿐만아니라 제품의 생물활성과 생리효과를 높인다는것을 깨달았다.미생물 발효 기술을 이용하면 흑마늘의 영양 성분이 더 높아지고, 흑마늘의 생리 기능이 향상되며, 흑마늘 산업화 발전에 새로운 아이디어를 제공한다.

그러나 다음과 같은 문제들이 더 해결되어야 한다:(1) 균주의 선발, 첨가 방법 및 발효 중 첨가 과정이 아직 미숙하며, 다양한 균주가 흑마늘의 영양소 및 생리적 기능에 미치는 영향과 그 기전이 아직 불분명하다;(2) 전통적인 흑마늘의 가공주기는 길어서 일반적으로 고온, 고습조건하에서 2~3개월 또는 그보다 더 긴 시간이 필요하다.생물전환 과정에서 흑마늘의 가공시간을 어떻게 단축시키고 생산효율을 향상시키며 에너지 절약 및 배출량 저감을 달성할 수 있을까?(3) 연구자들은 전통배양법과 Illumina MiSeq 염기서열 분석기술을 접목하여 흑마늘의 종균을 분리, 규명하였으며, 흑마늘 재배 중 종균군의 변화경향을 파악하였다.그러나 흑마늘 종균류의 존재가 흑마늘의 영양소, 향미물질 및 생물학적 활성에 미치는 영향은 좀 더 연구가 필요하다;(4) 신흥심층가공마늘제품으로서 흑마늘심층가공의 생산규격, 품질표준, 안전지표의 제정 등 문제도 시급히 해결하여야 한다.

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