KR100900988B1 - 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성흑마늘 농축액의 제조방법 - Google Patents

셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성흑마늘 농축액의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 마늘 재배 단계에서 셀레늄 및 아연 함량이 높은 마늘을 재배하고, 이를 원료로 하여 제조한, 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 그를 이용한 농축액의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 농축액은 종래 마늘 제품에 비해 항산화 값 및 폴리페놀 함량이 뒤떨어지지도 않을뿐더러, 우리나라 사람들에게 특히 부족한 미네랄인 셀레늄 및 아연 함량이 최대 수배 내지 수십배 강화된 효과를 가지므로, 상품으로 개발했을 때 소비자에 대한 선택성이 우수할 것으로 기대된다.
셀레늄, 아연, 강화, 숙성 흑마늘, 농축액

Description

셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법{Preparation Method for Aged black Garlic enriched selenium and zinc and Extract using its}
본 발명은 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법에 관한 것이다.
셀레늄은 인간과 동물에 필수적으로 필요한 성분으로서 글루타치온 퍼옥시다제의 구성성분이며, 산소를 소비하는 물질대사 과정에서 생성되는 자유 라디칼(free radical)로부터 세포를 보호하는 항산화효소의 중요한 구성요소이며, 면역체계와 갑상선의 정상적인 기능 작동에 필수적인 성분이다. 또한, 셀레늄은 노화방지, 전립선암과 같은 암 발생율 감소, 심장혈관질환 감소, 알코올에 의한 간손상 방지 및 남성의 생식력 증강의 효과가 있으며, 부족하면, 두뇌와 심장의 근육에 이상을 유발시키며(Young,1891; Sathe 등, 1992), 심장병의 일종인 케산씨병(Keshan-disease)이나 관절질환인 카신-벡(Kashin-Beck) 병을 초래한다.
셀레늄은 돼지나 소의 콩팥, 버터, 굴, 새우, 우유, 곡류 또는 마늘 등에 상당량 함유되어 있어 쉽게 얻을 수 있으나, 다양한 역학조사에서 특정 암, 충혈성 심장증 및 혈관장애와 같은 특수질병과 셀레늄 결핍간에 관련성이 지적되면서 미국 국립연구위원회에서는 하루 셀레늄 섭취량으로서 성인 남자에게 70㎍, 성인 여자에게 55㎍을 권장하게 되었고, 독일의 영양과학회는 20~100㎍, 이탈리아의 국립연구위원회에서는 50~200㎍의 범위를 권장하고 있으며, 중국은 셀레늄의 하루 최대섭취량을 400㎍으로 정하고, WHO/FAO에서는 셀레늄 섭취 권장량을 50~200㎍으로 정하였다. 그러나 암예방을 위한 셀레늄 권장섭취량은 500㎍이며, 암환자 치료목적의 셀레늄 투여량은 1,000~2,000㎍으로 WHO권장량의 10배에 달한다. 그럼에도 불구하고, 2002년 한국식품과학지의 보고에 따르면, 우리나라 사람들의 일일 평균 셀레늄 섭취량은 이에 못 미치는 43μg를 섭취하고 있다고 보고되고 있다.
그러나, 셀레늄은 식물에서는 필수 영양소가 아니므로 지금까지 셀레늄과 관련하여 농작물의 생육 및 대사작용에 대한 연구는 많이 이루어지지 않았다.
아연은 인체 내의 가수분해 반응에 관계하고 있고, 다수의 금속산소나 금속단백질을 구성하고 있는 인체에 중요한 필수 미네랄이다. 이러한 아연은 특히 생굴, 해초, 말차 등에 다량으로 함유되어 있다.
인체에는 체내의 아연농도에 따라서 아연의 흡수를 조절하는 네거티브 피드백 시스템이 갖춰져 있어, 대량으로 경구 섭취하여도 혈청내 아연농도는 일정값을 초과하지 않는다. 즉 건강한 사람의 경우 혈청내 아연농도는 80-140ppm의 범위 내 에 있으며, 장기간 대량 섭취할 경우에도 혈청내 아연농도는 200ppm이상으로 나타나지 않는다고 보고되어 있다.
이러한 아연의 체내 함유량은 연령이나 식습관에 따라 상당히 영향을 받는다. 예로서, 노화가 진행될수록 체내 아연함유량은 감소하며, 50세 이후에는 감소율이 급격하게 발생한다고 알려져 있다. 또한 청량음료 애호가의 경우, 청량음료 내에 함유된 식품첨가물에 의해 체내아연의 많은 양이 체외로 배출되어 미각장애 등의 아연결핍현상을 유발할 수 있다는 보고도 있다.
하기 표는 주요장기 내에 함유된 아연농도를 나타낸 것으로, 인체 내 아연농도의 결핍은 주요장기의 기능손실을 초래할 수도 있음을 보여준다. 예를 들어 아연은 혈당치를 저하시켜주는 인슐린의 호르몬을 잡아서 저축하고, 이로 인하여 혈당을 유지시키는 역할을 한다. 또한 전립선과 같은 장기에는 상당량의 아연이 포함되어 있는데, 이러한 아연의 결핍은 전립선과 같은 생식기의 기능손실을 초래할 수 있다. 이외에도 아연은 세포단백질을 구성하며, DNA, RNA합성에 관여하는 호르몬의 구성요소이며, 면역기능, 항산화 작용과 밀접한 관련이 있으며, 항암효과도 탁월한 것으로 알려져 있다.
<주요장기의 아연함유농도>
평균치 범위(최소∼최대)
전립선 신장 간장 심장 췌장 대동맥 난소 고환 비장 폐 뇌 백혈구 6300 4500 3200 2500 2200 1950 1600 1300 1300 1300 750 450 1500 ∼25000 2300 ∼10000 1600 ∼8600 1450 ∼6400 1450 ∼6400 950 ∼4800 550 ∼3500 750 ∼3900 660 ∼3300 740 ∼2800 660 ∼3300 480 ∼1500
이와 같이, 체내의 아연은 체내보유량에 비해서 다른 미네랄에 비해 다량이 체외로 배출된다고 알려져 있어 충분한 양을 보유하기 위해서는 배출을 상회하는 양을 섭취할 필요가 있다.
그러나, 아연은 지금까지 과실수의 개화와 결실 촉진 또는 홍반증 및 잎사귀 밀생방지의 목적으로만 사용되었을 뿐 농작물의 생육시 아연 함량을 증강시키기 위한 연구는 미비한 실정이다.
한편, 마늘(Allium sativum L.)은 백합과(Liliaceae) 알리움속(Allium)에 속하는 다년생 구근 식물로, 5천 년 이상 재배되어 온 인류 최초의 경작식물 중의 하나이다. 예로부터 마늘은 식재료는 물론 약재로 널리 복용되어왔으며, 마늘이 갖고 있는 여러 성분과 효능은 식품, 의학 등의 다양한 분야에서 증명되고 있으며, 근자에는 마늘을 숙성시킨 다양한 식품이 개발되고 있다. 특히, 마늘에 열을 가하면서 어느 정도 수분을 유지하는 방법으로 가공하는 마늘의 숙성가공방법은 최근 마늘 특유의 냄새나 자극을 감소시키고 마늘 함유 성분이 갖는 고유의 효능을 발휘하는데 더욱 효과적인 가공처리방법으로 각광 받고 있는 실정이다.
본 발명자는 보다 미네랄 성분 및 유효성분이 다량으로 함유된 숙성마늘제품을 개발하기 위하여 예의 노력하던 중, 마늘의 생육 과정에서 현대인에게 필수적이나 자칫 부족할 수 있는 셀레늄과 아연을 처리하여 수득한 후 이를 이용하여 숙성 마늘제품을 가공하는 방법을 통하여 셀레늄과 아연이 보다 강화된 숙성마늘제품을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 숙성 흑마늘 농축액은 종래의 숙성 마늘 제품에 비해 유효성분은 최대한 보존하면서, 부족하기 쉬운 셀레늄 및 아연의 함량이 최대 수배 내지 수십배 강화된 효과를 가지므로, 상품으로 개발했을 시의 소비자에 대한 선택성이 우수할 것으로 기대된 다.
본 발명은 셀레늄과 아연의 함량이 높은 마늘을 재배하고 수득하여, 수득된 마늘을 이용하여 셀레늄과 아연이 강화된 숙성 흑마늘을 제조하는 방법에 관한 것이다.
더 상세하게는,
(1) 마늘 재비 시에 셀레늄 및 아연을 시비하여 셀레늄 및 아연이 다량 함유된 마늘을 수득하는 단계;
(2) 상기 수득된 셀레늄 및 아연이 다량 함유된 마늘을 세척 건조한 다음 80-95℃의 스팀을 가하여 3 내지 11 시간동안 증숙하는 단계;
(3) 상기 증숙된 마늘을 80-95%의 습도를 가하여 60-75℃의 온도에서 280-300 시간 동안 1차 숙성시키는 단계;
(4) 상기 1차 숙성시킨 마늘을 42-47℃의 온도에서 40-50시간동안 2차 숙성시키는 단계;
(5) 상기 2차 숙성시킨 마늘을 실온에서 냉각시키는 단계; 및
(6) 상기 냉각시킨 마늘을 실온에서 150-180시간동안 건조시키는 단계를 포함하는 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계는 마늘 재배 시에 셀레늄 및 아연을 시비하여 셀레늄 및 아연이 다량 함유된 마늘을 재배하는 단계에 관한 것이다.
상기 단계에서 마늘의 시비에 사용되는 셀레늄은 유기 또는 무기셀레늄 모두 사용가능하나, 바람직하게는 경제적인 무기 셀레늄이며, 더욱 바람직하게는 수용성 셀레늄인 소듐 셀레내이트(sodium selenate; Na2SeO4) 및 소듐 셀레나이트(sodium selenite)이며, 가장 바람직하게는 식물체에 흡수가 용이한 소듐 셀레내이트이다. 또한 상기 단계에서 마늘의 시비에 사용되는 아연은 식품첨가물로 사용되는 황산 아연(zinc sulfate; ZnSO47H2O)이 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
셀레늄 및 아연은 수용액 형태로 엽면시비하여 처리되는데, 때에 따라서는 엽면시비 시 낙화에 의해 토양에 침투되어 뿌리를 통하여 흡수될 수도 있으나, 토양의 산성화를 막기 위하여 비닐포장된 마늘 포장에서 엽면시비 하는 것이 더 바람직하다. 이때 사용되는 셀레늄 및 아연의 함량은 각각 0.01 내지 10 g/l 이며, 바람직하게는 0.1 내지 5 g/l이며, 1 회 내지 또는 수회 반복하여 시비하는 것이 바람직하며, 시비횟수의 번거로움 때문에 5회 이내로 시비하는 것이 더 바람직하다. 또한 시비 시에 셀레늄과 아연의 흡수를 보다 용이하게 하고 마늘의 병충해를 감소시키기 위해 소량의 유황성분을 수용액에 포함시킬 수 있다.
본 발명에서 셀레늄 및 아연이 다량 함유된 마늘의 재배지는 바람직하게는 국내, 더욱 바람직하게는 경북 의성군 소재의 토양이다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법에 있어서, 제 (2)단계는 마늘의 세척, 건조 및 증숙하는 단계이다.
상기 단계는 1차적으로는 수확시에 완전히 제거되지 않은 흙과 먼지를 제거하여 숙성가공된 후 마늘을 그대로 섭취하여도 용이하도록 세척하는 단계 및 세척후에 남아있는 마늘표면의 잔여 물기를 제거하는 단계이다.
상기 마늘은 생마늘을 그대로 사용하거나, 냉장 및 냉동 마늘 등을 사용할 수도 있으며, 수확기 이후 저장된 마늘을 저장 기간에 상관없이 모두 사용할 수 있다.
또한 증숙 단계는 80-95℃의 스팀을 가하여 3 내지 11 시간동안 증숙시키는 단계로서, 마늘의 독특한 냄새를 줄이고, 마늘을 발효숙성에 용이하도록 증숙 즉, 찌는 단계로, 상기 증숙과정은 마늘에 남아있던 여분의 각종 미생물 및 곰팡이의 생육 저해 및 박멸함으로써 살균효과를 기대할 수 있으며, 2차적으로는 마늘의 각종 효소를 불활성화시켜 마늘이 외부에 노출되더라도 더 이상의 성분 변화를 막을 수 있게 화학적, 효소적 반응을 차단하는 효과가 있다. 특히 마늘의 효소 중 알리나아제를 불활성화시킴으로써 생마늘의 성분인 알리인이 알리신으로 전환되지 않으므로 유효성분인 알리인 성분을 그대로 함유케 할 수 있고, 마늘 특유의 냄새 원인인 알리신의 생성을 근본적으로 억제하여 마늘의 냄새를 현저하게 감소시킬 수 있 는 효과가 있다. 또한 상기 증숙 과정을 통해 마늘의 육질을 연하게 만들고, 마늘의 성분을 변화시키는데 용이하게 할 수 있다. 이때, 상기 열처리 온도는 80℃ 이하에서는 마늘 내 알리이나제 등의 각종 효소를 불활성화시키는데 효과적이지 못하며, 95℃ 이상일 경우 마늘 내의 다른 성분이 변할 수 있으므로 80 내지 95℃에서 실시하는 것이 바람직하며, 상기 증숙시간은 바람직하게는 3 내지 11시간이며, 가장 바람직하게는 5 내지 9시간이다.
상기 증숙과정에서 마늘의 특유한 냄새를 더 효과적으로 제거하기 위하여 홍삼 추출액 또는 녹차 추출액이 함유된 스팀으로 증숙할 수 있으며, 이때의 홍삼 추출액의 경우, 함량은 스팀 총 함량에 대하여 0.0001 내지 0.01중량% 이며, 바람직하게는 0.001내지 0.005중량%이며, 녹차 추출액의 경우, 함량은 스팀 총 함량에 대하여 0.0001 내지 0.01중량% 이며, 바람직하게는 0.001 내지 0.005중량%이다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법에 있어서, 제 (3)단계는 (2)단계에서 증숙시킨 마늘을 80-95%의 습도를 가하여 60-75℃의 온도에서 280-300 시간 동안 1차 발효숙성시키는 단계이다.
상기 단계는 마늘의 유효성분인 알리신을 다른 유기황화합물 즉, S-아릴시스테인(S-allyl cystein), 디알릴설파이드(diallylsulfide(DAS)), 디프로필설파이드(dipropylsulfide(DPS)), 디알릴디설파이드(diallyldisulfide(DADS)) 등으로 변화시키고, 조직은 더욱 치밀하게 발효숙성시키는 과정으로써, 숙성 후 마늘은 흑갈색으로 숙성된다. 또한 상기 과정은 효율적인 관리를 위하여 자동온도 조절장치가 설치된 숙성실 또는 숙성기에서 실시하는 것이 바람직하며, 상기 80-95%의 습도를 유지하기 위하여 스팀분사방식의 열풍으로 열을 가하여 숙성시킨다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법에 있어서, 제 (4) 단계는 (3)단계의 1차 숙성시킨 마늘을 42-47℃의 온도에서 40-50시간동안 2차 숙성시키는 단계로서, 마늘 특유의 잔여냄새를 제거하고 최종적으로 숙성을 마무리하기 위하여 실시하는 것으로, 1차 숙성 온도에 비해 낮은 온도에서 수행된다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 농축액의 제조방법에 있어서, 제 (5) 및 (6) 단계는, (4) 단계의 2차 숙성시킨 마늘을 실온에서 냉각시키는 단계 및 냉각시킨 마늘을 실온에서 150-180시간동안 건조시키는 단계로서, 숙성시킨 마늘을 건조시키기 위하여 남은 미열을 제거하기 위한 과정이며, 이 후 숙성된 마늘은 다루기 용이하게 하기 위하여 건조시킨다. 건조방법으로는 20-30℃의 실온에서 150 내지 180시간동안 실시할 수 있으며, 이때 건조된 숙성마늘의 바람직한 수분함량은 15 내지 25%이다.
본 발명은 또한 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘을 이용한 농축액을 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는,
상기의 방법으로 제조한 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘을, 껍질을 제거한 후 마늘의 중량에 4-5배의 정제수를 가하여 98-103℃의 온도에서 3-8시간 동 안 열수 추출하는 단계; 및 상기 열수 추출액을 원심분리하여 마늘 고형분 제거 및 여과하는 단계를 더 포함하는 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 농축액 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법에 있어서, 건조시킨 숙성 흑마늘의 껍질을 제거한 후 열수 추출하고, 상기 열수 추출액을 원심분리하여 마늘 고형분의 제거 및 여과하여 침전물이 없는 추출액을 얻음으로써 완성 될 수 있으며, 이 여과추출액에 보다 달고, 구취를 줄이고, 피로회복에 좋도록 하기위하여 홍삼, 대추 및 숙지황의 유효성분이 추출된 추출액 및 식이섬유분말, 덱스트린, 올리고당 및 비타민으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 성분을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 포함될 수 있는 홍삼, 대추 및 숙지황 추출액 함량은 농축액 총 중량에 대하여 각각 0.001 내지 0.02 중량부, 1.0 내지 5.0 중량부 및 1.0 내지 5.0 중량부이며, 식이섬유분말, 덱스트린, 올리고당 및 비타민의 함량은 농축 혼합액 총 중량에 대하여 각각 1.0 내지 5.0 중량부, 1.0 내지 5.0중량부, 1.0 내지 5.0 중량부, 0.001 내지 0.02 중량부이며, 상기 비타민은 바람직하게는 비타민B군 및 비타민C이며, 더욱 바람직하게는 비타민B군이며, 가장 바람직하게는 비타민B1이다. 또한 상기 식이섬유분말은 감자, 고구마, 옥수수 등 식물에서 추출한 식이섬유가 모두 가능하나, 감자에서 추출한 식이섬유가 가장 바람직하다.
본 발명의 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 농축액에 포함될 수 있는 홍삼은 수삼을 정선하여 망상조직인 껍질을 벗기지 않은 채 증기로 쪄서 건조시킨 담황갈색 또는 담적갈색의 인삼을 말하며, 홍삼은 단순히 잠깐 보관하기 위하여 제조하는 것이 아니라, 제조 공정 중에 인체에 유익한 여러 가지 새로운 생리활성 성분들이 생성되는데, 이러한 생리활성 성분들은 수삼이나 백삼에는 없고 홍삼에만 있는 홍삼 특유 성분이다. 또한 홍삼은 다른 어떤 인삼제품보다 가장 많은 종류의 사포닌이 들어 있다. 사포닌이란 인삼의 여러 가지 유효성분 중 주된 약리 작용을 하는 진세노사이드라 불리는 성분이다. 최근 분리, 분석기술의 발달에 따라 지금까지 30종의 인삼 사포닌의 화학구조가 밝혀졌으며, 현 연구결과 알려진 사포닌 약리작용으로는 항종양작용, 항피로작용, 정신안정작용, 항염증작용, 노화억제작용 등 여러 가지 약리작용을 하는 것으로 밝혀져 있다.
또한 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 농축액에 포함될 수 있는 대추는 대추나무의 열매로 맛이 달고 독을 제거하는 효과가 있어 다른 약초의 독을 중화시켜 주는 효능이 있다. 이러한 대추의 작용은 입안에서 구취를 야기하는 독성 물질을 제거하는 역할을 할 것으로 기대된다. 또한 대추의 단맛은 긴장을 풀어주는 완화작용이 있어 신경이 예민하고 날카로워지거나 불면증에 시달릴 때 복용 하면 효과적이라고 알려져 있으며, 특히 숙취 해소 측면에서 간 기능 회복에 좋아 강장제로 쓰이고 대추씨에는 수면과 관련된 성분이 있어서, 잠이 많은 경우 생것으로 쓰면 잠을 줄이는데 효과가 좋고, 약간 볶아서 쓰면 불면 등에 효과가 좋은 것으로 알려져 있다. 또한 근육의 긴장을 풀어주는 작용 뿐 아니라 대조에 함유된 베타카로틴은 체내 유해 활성산소를 제독하는 힘을 가지고 있는 것으로 알려졌다.
또 다른 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 농축액에 포함될 수 있는 숙지황은 현삼과(Scrophulariaceae)에 속한 다년생 초본인 지황( Rehmannia glutinasa LIBOSCH)의 뿌리줄기를 가공증쇄한 것으로, 자음보혈, 익정진수의 효능이 있으며, 간신음허, 요슬산연, 골증조열, 도한유정, 내열소갈, 혈허위황, 심계정충, 월경부조, 붕루하열, 현훈, 이명, 빈발조백의 증상을 치료하는데 효과가 있다고 알려져 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실험예 1. 셀레늄 처리농도별 마늘의 셀레늄 함량 측정
셀레늄 처리농도별 실험은 다음의 방법으로 재배하였다.
경북 의성군 소재의 마늘재배 포장에 주아재배산 씨마늘을 이용하여 1월경부터 5월 수확기까지 일반적인 마늘 재배방법으로 마늘을 재배하였다. 마늘에 셀레늄을 강화시키기 위하여 마늘 수확시점의 열흘전인 5월 10일경에 셀레늄이 첨가된 수용액을 엽면에 시비하여 유효성분을 강화시켰다. 이때 사용한 셀레늄 수용액의 처 리방법으로는 농업용수 1리터당 소듐 셀레내이트를 각각 0.1, 0.25, 0.5, 1, 5, 10g을 희석한 후, 3.3m2의 면적당 1리터를 엽면시비하는 방식으로 처리하였다. 대조군으로는 농업용수만 시비하여 비교하였다.
셀레늄 처리농도별 마늘의 셀레늄 함량(ug/g)
대조군 0.1(g/l) 0.25 0.5 1 5 10
0.296 1.337 3.101 3.333 3.928 7.997 19.979
상기 결과에서 셀레늄 처리농도가 높을수록 수확한 마늘의 셀레늄 함량이 높은 것을 알 수 있었다. 다만, 10g/l로 처리한 군의 마늘의 경우, 잎 끝이 황색으로 변하거나 잎의 전체 길이가 다른 군에 비해 짧은 양상을 보여, 너무 높은 농도의 셀레늄 처리는 마늘 생육에 다소 영향을 미칠 수도 있음을 시사하였다.
실험예 2. 셀레늄 처리횟수별 마늘의 셀레늄 함량 측정
셀레늄 처리횟수별 실험은 다음의 방법으로 재배하였다.
실험예 1과 같이 마늘재배 포장을 준비하고 마늘을 재배하였다. 마늘에 셀레늄을 강화시키기 위하여 마늘 수확시점으로부터 약 열흘 전인 5월 10일을 기준으로 하여 1주 간격으로 거슬러 올라가면서 3회까지 처리하였다. 이때 0.1g/l의 셀레늄 수용액을 3.3m2의 면적당 1리터를 엽면시비하여 처리하였으며, 대조군으로는 농업용수만 시비하여 비교하였다.
셀레늄 처리횟수별 마늘의 셀레늄 함량(ug/g)
대조군 1회 2회 3회
0.296 1.337 2.301 4.333
상기 결과에서 셀레늄 처리횟수가 증가할수록 수확한 마늘의 셀레늄 함량이 증가함을 확인하였다. 이 결과에서 알 수 있듯이, 처리 농도를 0.1g/l로 했을 때 대조군에 비해 최대 약 15배(3회차 시비의 경우)에 가까운 셀레늄 함량의 증가를 보임으로써, 더 높은 농도 조건의 시비 시에는 셀레늄 함량의 증가가 더 클 것으로 예상된다.
실험예 3. 아연 처리농도별 마늘의 셀레늄 함량 측정
아연 처리농도별 실험은 다음의 방법으로 재배하였다.
실험예 1과 같이 마늘재배 포장을 준비하고 마늘을 재배하였다. 마늘에 아연을 강화시키기 위하여 마늘 수확시점의 열흘 전인 5월 10경에 아연이 첨가된 수용액을 엽면에 시비하여 유효성분을 강화시켰다. 이때 사용한 아연 수용액의 처리방법으로는 농업용수 1리터당 식품첨가물로 쓰이는 황산아연를 각각 0.01 0.1, 0.5, 1, 5, 10g을 희석한 후, 3.3m2의 면적당 1리터를 엽면시비하는 방식으로 처리하였다. 대조군으로는 농업용수만 시비하여 비교하였다.
아연 처리농도(g/l)별 마늘의 아연 함량(mg/100g)
대조군 0.01(g/l) 0.1 0.5 1 5 10
0.689 0.989 1.681 3.667 6.928 7.337 10.901
상기 결과에서 아연 처리농도가 높을수록 수확한 마늘내 아연 함량이 높은 것을 알 수 있었다. 다만, 10g/l로 처리한 군의 마늘의 경우, 잎 끝이 황색으로 변하거나 잎의 전체 길이가 다른 군에 비해 짧은 양상을 보여, 너무 높은 농도의 아연의 처리는 셀레늄 처리와 마찬가지로 마늘 생육에 다소 영향을 미칠 수도 있음을 시사하였다.
실험예 4. 아연 처리횟수별 마늘의 아연 함량 측정
아연 처리횟수별 실험은 다음의 방법으로 재배하였다.
실험예 1과 같이 마늘재배 포장을 준비하고 마늘을 재배하였다. 마늘에 아연을 강화시키기 위하여 마늘 수확시점으로부터 약 열흘 전까지인 5월에 10일을 기준으로 하여 1주 간격으로 거슬러 올라가면서 3회까지 처리하였다. 이때 0.1g/l의 아연 수용액(황산 아연 수용액)을 3.3m2의 면적당 1리터를 엽면시비하여 처리하였으며, 대조군으로는 농업용수만 시비하여 비교하였다.
아연 처리횟수별 마늘의 아연 함량(mg/100g)
대조군 1회 2회 3회
0.689 1.681 2.987 4.990
상기 결과에서 아연 처리횟수가 증가할수록 수확한 마늘의 아연 함량이 증가함을 알 수 있었다. 이 결과에서 알 수 있듯이, 처리 농도를 0.1g/l로 했을 때 대조군에 비해 최대 약 7배(3회차 시비의 경우)에 가까운 아연 함량의 증가를 보임으로써, 더 높은 농도 조건의 시비 시에는 더 높은 아연 함량의 증가를 예상할 수 있다.
실험예 5. 셀레늄과 아연 혼합 처리에 따른 마늘내 성분 함량
셀레늄과 아연을 혼합처리하였을 때 마늘의 각 성분의 함량을 측정하였다.
실험은 0.1g의 소듐 셀레내이트 및 0.1g의 황산아연을 농업용수 1리터에 용해시킨 후 마늘 수확시점의 열흘 전인 5월 10일경을 기준으로 하여 1주 간격으로 거슬러 올라가면서 3회까지 처리하였다. 이때 셀레늄 및 아연 혼합 수용액을 3.3m2의 면적당 1리터를 엽면시비하여 처리하였으며, 대조군으로는 농업용수만 시비하여 비교하였다.
처리횟수별 각 성분의 함량
함량 대조군 1회 2회 3회
셀레늄(ug/g) 0.299 1.671 2.4311 4.978
아연(mg/100g) 0.678 1.796 2.807 4.897
상기 결과에서 알 수 있듯이, 셀레늄 및 아연 혼합 수용액의 처리횟수를 증가시킬수록 각 성분의 마늘 내 함량은 증가한 것을 알 수 있었다. 게다가, 셀레늄과 아연을 혼합하여 처리할 경우에는 셀레늄과 아연을 각각 처리한 것(표 2 및 4 비교참조)보다 오히려 각 성분의 함량이 조금씩 더 증가한 것을 확인할 수 있었는데, 이는 미량 원소들의 처리시 각 성분의 흡수를 서로 도와 상승한 것으로 해석하였다.
제조예 1. 셀레늄 및/또는 아연 강화 숙성 흑마늘 제조
셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연을 각각 0.1g/l의 함량으로 1회 처리된 실험예 2, 4 및 5에서 수확한 벌브(Bulb) 상태의 통마늘 500kg을 뿌리 및 대를 제거하고 물로 깨끗하게 세척한 다음 40℃의 터널식 건조기에서 마늘을 건조시켰다. 건조시킨 마늘은 90℃ 및 습도 90%의 스팀으로 4시간동안 증숙시켰다. 증숙시킨 마늘은 65℃의 온도 및 90%의 습도를 유지되는 숙성실에 옮긴 후 12일(288시간)동안 1차 숙성시켰다. 1차 숙성시킨 마늘은 45℃의 온도로 42시간 동안 2차 숙성시켰다. 그런 다음 건조실로 이동하여 실온에서 하루 동안 냉각한 다음 실온 및 미풍을 가하여 7일 동안 건조시켰다. 상기한 방법으로 흑갈색의 점질성의 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘이 제조되었으며, 이 때 수분 함량은 각각 28.7%, 28.3%, 28.5%임을 확인하였다.
실험예 6. 강화 흑마늘의 항산화 활성 및 폴리페놀 함량 측정
제조예 1에서 제조한 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 및 비교군으로서 일반마늘로 제조한 일반 숙성 흑마늘의 항산화 활성을 시험하였다.
우선 시약으로서, 0.05M Na2CO3 의 완충액(pH 10.2)을 준비하고, 잔틴 45.64 mg을 상기 완충액에 용해시켜 100ml로 하여 3mM 잔틴을 준비하며, EDTAㅇ2Na 111.7 mg을 증류수에 용해시켜 100ml로 하여 3mM EDTA를 준비하고, BSA 15mg을 역시 증류수에 용해시켜 10ml로 하여 BSA 용액을 준비하며, NBT 61.32 mg을 증류수에 넣어 100ml로 하여 0.75 mM NBT를 준비하며, 잔틴 옥시데이즈를 증류수로 희석하여 잔틴 옥시데이즈를 준비하여 흡광도가 0.20~0.23의 범위내로 들어가도록 하고, CuCl2 ㅇ2H2O 102.29 mg을 증류수에 용해시켜 100ml으로 하여 6mM CuCl2를 준비하였다. 표준 SOD는 Caffeic acid를 증류수로 희석한 것을 상기 방법으로 측정하여 사용하였다.
상기 준비한 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 및 비교군으로서 일반 흑마늘 20g을 각각 믹서로 분쇄해서 30% EtOH 200ml을 사용하여 500ml용 비커로 옮겨 교반시키면서 80℃에서 1 시간동안 추출하였다. 각 시험관에 0.05 M Na2CO3 완충액 2.4ml를 따르고, 3mM 잔틴, 3mM EDTA, BSA 용액, 0.75 mM NBT를 각 0.1ml씩 첨가하였다. 여기에 SOD 및 상기에서 준비한 각 시료 0.1ml를 첨가하고 25℃에서 20분 동안 반응시켰다. 각 시험관에 6mM CuCl2 0.1ml를 첨가하여 반응을 정지시킨 후 SOD 활성, 폴리페놀 함량을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 셀레늄 강화숙성흑마늘 아연 강화 숙성흑마늘 셀레늄/아연 강화 숙성흑마늘 숙성 흑마늘 (비교예)
항산화 활성(%) 1.78 1.81 1.79 1.73
폴리페놀 함량(%) 33.69 33.63 33.89 33.71
상기 표 6의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘의 항산화 활성도는 종래의 일반 숙성 흑마늘와 비교시 거의 유사한 항산화 활성 및 폴리페놀 함량을 나타내었다. 이로서, 셀레늄 및/또는 아연을 강화한 마늘을 흑마늘로 숙성 가공하여도 항산화와 관련된 유효성분이 감소한다든지 등의 변화가 전혀 없음을 알 수 있었다.
이러한 항산화 활성은 생마늘에 존재하는 알리인이 발효과정 동안의 화학반응에 의해 생성된 S-알린 시스테인을 비롯한 다른 유기황화합물(oraganic sulfurcompounds ; OSCs) 즉, 디알릴설파이드(Dipropylsulfide), 디알릴디설파이드(Diallyldisulfide) 등이 관여해서 나타내는 작용으로 보고된 바 있으며, 마늘의 항산화 작용은 어느 특정한 성분에 의한 것이 아니라 함유 황 성분들의 여러 단계 물질들이 관여해서 나타내는 작용으로 보고되었다(허근 외2인, 한국약학회지,2001, 45권 3호 258-268).
실험예 7. 셀레늄 및/또는 아연 강화 흑마늘의 각 성분 함량 측정
제조예 1에서 제조한 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘의 셀레늄 및 아연의 함량을 일반 숙성 흑마늘과 비교시험하였다.
숙성 흑마늘의 셀레늄 및 아연 성분의 함량
구분 셀레늄 강화 숙성흑마늘 아연 강화 숙성흑마늘 셀레늄, 아연 강화 숙성 흑마늘 숙성 흑마늘(비교예)
셀레늄(ug/g) 3.203 0.399 3.456 0.401
아연(mg/100g) 1.222 3.362 3.557 1.237
상기 표 7의 결과에서 알 수 있듯이, 제조예1에서 제조된 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘의 셀레늄 및 아연 함량은 종래의 일반 숙성 흑마늘와 비교시 훨씬 증가한 것을 알 수 있었다. 특히 셀레늄과 아연을 각각 처리한 숙성 흑마늘에 비해 셀레늄과 아연을 혼합 처리한 숙성 흑마늘에서 셀레늄 및 아연의 각 함량이 좀 더 우수한 것을 알 수 있었다.
제조예 2. 셀레늄 및/또는 아연 강화 숙성 흑마늘 농축액의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 셀레늄, 아연 또는 셀레늄/아연 흑마늘을 껍질을 완전히 제거한 후 흑마늘의 중량에 5배의 정제수를 가하여 약 100℃의 온도에서 4시간 동안 열수 추출하였다. 상기 열수추출은 대형 스테인레스 볼에서 수행되었으며, 상기 볼의 하단에 프로펠러형 교반기가 장착되어 있어 열수 추출하는 동안 흑마늘이 고르게 분산되도록 하였다. 또한 교반기의 속도는 자동 설정 및 조절이 가능하도록 시스템화 하였다. 열수 추출한 흑마늘 엑기스는 1000rpm의 속도로 원심분리하여 침전되는 고형분을 제거하고, 여과기를 통과시켜 이물질을 제거하였다. 상기 여과액 920g에 홍삼 추출액 0.1g, 대추추출액 20g, 숙지황 추출액 20g, 식이섬유분말 20g, 비타민 B1 0.1g, 올리고당 19.8g를 첨가하여 혼합하고 100℃의 고온 상태에서 폴리프로필렌 포장지로 45ml씩 포장하고, 이를 다시 살균하였다.
실시예 4. 설문조사
100명의 일반인을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 제조예 1의 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 및 제조예 2의 셀레늄/아연 강화 흑마늘 농축액을 먹어보도록하고 하기 표 8의 설문을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 9 및 10에 나타내었다.
설문조사
(1) 숙성 흑마늘과 흑마늘 농축액의 맛은 어떠한가? ①매우좋다 ②좋다 ③보통이다 ④그저그렇다 ⑤좋지않다 (2) 냄새는 어떠한가? ①매우좋다 ②좋다 ③보통이다 ④그저그렇다 ⑤좋지않다 (3) 섭취하기 용이한가? ①매우좋다 ②좋다 ③보통이다 ④그저그렇다 ⑤좋지않다
셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 설문조사 결과
구분/(명) ①매우좋다 ②좋다 ③보통이다 ④그저그렇다 ⑤좋지않다
맛 22 64 10 4 0
냄새 22 26 26 18 8
섭취의 용이성 20 27 33 13 7
셀레늄/아연 강화 흑마늘 농축액의 설문조사 결과
구분/(명) ①매우좋다 ②좋다 ③보통이다 ④그저그렇다 ⑤좋지않다
맛 72 20 6 2 0
냄새 46 34 17 2 1
섭취의 용이성 82 16 2 0 0
상기 표 9 및 10의 결과에서, 본 발명의 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 및 그를 이용한 농축액의 맛, 냄새에서 대체로 '좋다'이상의 점수를 받았다. 다만, 농축액의 경우 숙성 흑마늘에 비해 껍질을 일일이 제거할 필요가 없고, 취식 후에 구강 내 잔여 냄새가 덜하는 등 섭취가 용이하여 더 선호하는 것으로 평가되었다. 또한, 셀레늄/아연 강화 숙성 흑마늘 및 그를 이용한 농축액은 기존 숙성 흑마늘 및 농축액에 비해 셀레늄 및 아연의 함량이 상대적으로 강화된 것에 대한 기대감 및 신뢰도가 더 우수하다는 평가를 얻었다.

Claims (6)

  1. 숙성 흑마늘 제조방법에 있어서, 마늘 재배 단계에서 3.3m2의 재배면적 당 0.01g 내지 10g의 셀레늄 및 0.01g 내지 10g의 아연이 용해된 수용액 1l를 마늘에 1회 내지 5회 엽면시비하여 셀레늄 및 아연 함량이 흑마늘 중량에 대하여 각각 3.455 내지 10.294 ㎍/g 및 3.556 내지 9.696 ㎎/100g으로 함유된, 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수용액의 상기 셀레늄은 소듐 셀레내이트이고 및 상기 아연은 황산아연인 것인 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 제조방법:
    (1) 마늘 재배 단계에서 3.3m2의 재배면적 당 0.01g 내지 10g의 셀레늄 및 0.01g 내지 10g의 아연이 용해된 수용액 1l를 마늘에 1회 내지 5회 엽면시비하여 마늘 중량에 대하여 셀레늄 및 아연의 함량이 각각 1.671 내지 4.978 ㎍/g 및 1.796 내지 4.897 ㎎/100g으로 함유된 마늘을 수득하는 단계;
    (2) 상기 수득된 마늘을 세척 건조한 다음 80-95℃의 스팀을 가하여 3 내지 11 시간동안 증숙하는 단계;
    (3) 상기 증숙된 마늘을 80-95%의 습도를 가하여 60-75℃의 온도에서 280-300 시간 동안 1차 숙성시키는 단계;
    (4) 상기 1차 숙성시킨 마늘을 42-47℃의 온도에서 40-50시간동안 2차 숙성시키는 단계;
    (5) 상기 2차 숙성시킨 마늘을 실온에서 냉각시키는 단계; 및
    (6) 상기 냉각시킨 마늘을 실온에서 150-180시간동안 건조시키는 단계.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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