KR101989494B1 - 흑마늘 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온에서 숙성시켜 제조된 흑마늘 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 생마늘을 고온에서 숙성시켜 제조되어 흑마늘의 대표적인 유효성분인 SAC(S-allyl cysteine) 및 전구물질로 알려져 있는 GSAC(glutamyl-S-allyl cysteine)의 함량이 높은 흑마늘 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해 제조된 흑마늘은 대표적인 유효성분인 SAC(S-allyl cysteine) 및 전구물질로 알려져 있는 GSAC(glutamyl-S-allyl cysteine)의 함량이 높으며 흑마늘 특유의 쓴맛이나 탄화향이 적으며 감미가 높고 식감이 우수하다는 장점을 가지고 있으며, 본 발명에 의한 흑마늘 제조방법은 수분을 추가적으로 공급할 필요가 없어 숙성기 내부의 온도제어가 용이하며, 공정 중 열손실 없이 15일 정도의 단기에 흑마늘을 제조할 수 있어 제조시간을 단축시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.

Description

흑마늘 및 그 제조방법{AGED GARLIC AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고온에서 숙성시켜 제조된 흑마늘 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 생마늘을 고온에서 숙성시켜 제조되어 흑마늘의 대표적인 유효성분인 SAC(S-allyl cysteine) 및 전구물질로 알려져 있는 GSAC(γ-glutamyl-S-allyl cysteine)의 함량이 높은 흑마늘 및 그 제조방법에 관한 것이다.

마늘(Allium Sativum L.)은 백합과 파속에 속하는 인경작물로서 오래 전부터 혈중 지질 감소, 동맥경화 예방, 항고혈압 등의 약리적 효과가 알려지면서 마늘을 이용한 건강기능성 식품 및 의약품 개발에 대한 관심이 꾸준히 늘어나고 있으며, 다양한 측면에서 연구들이 진행되고 있다.

마늘의 효능을 나타내는 주요 성분은 유황화합물인 alliin, allicin, S-allyl-L-cysteine(SAC), sulfides, dithiin, ajoene 등이다. 그 중에서 alliin은 마늘조직이 파쇄되면 유관세포 속에 격리되어 있던 효소 (allinase)가 작용하여 allicin을 생성하는데, 이것은 마늘 특유의 매운맛과 향을 낸다. 이러한 allicin은 실온에서 매우 불안정한 물질로 알려져 있으며, 열을 가하면 효소 활성도가 떨어져 allicin이 감소되어 마늘 특유의 독특한 맛과 향을 감퇴시킨다.

마늘의 높은 기능성에도 불구하고, 강한 향과 자극적인 매운 맛은 섭취를 꺼리는 원인이 되고 있어, 이를 개선하기 위한 연구들 또한 다양하게 진행되고 있다. 그 대표적인 예가 흑마늘이나 홍마늘과 같이 열처리 숙성하는 방법이며 열처리 숙성 기간을 단축시키는 보다 용이한 방법으로 생마늘을 효소분해 처리하는 가공법도 유용하게 활용되고 있다. 이렇게 가공할 경우 마늘의 매운맛과 향은 감소되며, 각각의 가공품은 생마늘에 비해 더 강화된 기능성을 가지며 가공적성이 향상되기도 한다.

숙성마늘은 생마늘을 40~90℃의 온도에서 수십 일간 숙성시키는 것으로 숙성과정에서 효소의 불활성화로 마늘 특유의 냄새와 맛이 감퇴되고, Maillard 반응과 같은 비효소적 갈변과 산화환원효소에 의한 효소적 갈변화 반응으로 색소가 변화하여 마늘 내부가 흑색으로 변화한다. 이렇게 제조된 흑마늘은 숙성과정에서 생성되는 갈색화 반응 물질이 높은 항산화 활성을 지니며, 암 예방, 콜레스테롤 저하, 동맥경화 개선, 심장질환 예방, 산화 스트레스와 관련된 효과 및 항염증 활성 등의 효과를 가지는 것으로 알려져 있다.

2006년경 우리나라에 통마늘을 숙성하여 흑마늘로 제조하는 기술이 전해지면서 흑마늘의 숙성과 관련한 다양한 특허들이 출원되고, 학술적으로도 흑마늘의 기능성을 규명하기 위한 다양한 연구들이 진행되어 왔다. 흑마늘의 제조공정은 마늘 자체에 함유되어 있는 당과 아미노산이 서로 반응하여 갈변물질을 생성하도록 하면서 열처리를 통해 마늘 특유의 매운맛이 휘발되도록 하는 과정을 거치므로 그 제조공정에 대한 것은 특허들에서 큰 차이를 나타내지 못한다. 하지만 흑마늘 너무 고온에서 숙성할 경우 과도한 수분의 증발과 더불어 열에 의한 탄 맛이 남게 되는 단점이 있고, 저온에서 숙성할 경우는 숙성에 소요되는 시간이 너무 길고, 흑마늘 특유의 젤리와 같은 질감을 얻을 수 없는 단점이 있다. 따라서 단순한 공정이지만 온도나 숙성시 습도, 숙성 용기, 숙성시 전처리 또는 첨가하는 부재료 등은 흑마늘의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.

또한 제조된 흑마늘은 생마늘에 비해 당분이 더 증가하고, 산미가 생성되며, 젤리와 유사한 물성을 가지므로 생마늘에 비해 흑마늘은 그대로 섭취할 수 있는 양이 많으며, 관능적인 기호도가 더 높다는 장점이 있다. 하지만 이러한 특성을 2차 가공에 어려움을 주는 원인이 되기도 하는데, 가장 보편적으로 이용되는 가공방법인 건조법을 이용할 경우 마늘의 당분은 건조를 어렵게 하거나 지나치게 딱딱한 원인이 되므로 적합하지 않다. 그리고, 부드러운 물성과 점성은 절단이나 다이스로 제조할 때에도 칼날에 부착되어 원활한 작업에 어려움이 있어 현재까지 흑마늘은 통마늘로 판매되거나 껍질만을 제거한 깐마늘 혹은 추출한 추출물을 제조하는 것이 가장 보편적인 가공기술로 적용되고 있다.

우수한 건강식품 중 하나인 흑마늘을 소비자가 보다 다양하게 즐길 수 있고, 여러 형태로 가공되기 위해서는 흑마늘의 제조에 소요되는 기간을 줄임으로써 가공 비용을 줄이고, 흑마늘 특유의 기호도를 높일 수 있는 맛이나 향을 더 높게 유지하고, 유효성분의 함량을 높게 유지하며, 가공적성을 높일 수 있는 방법이 개발되어 야 하는데, 생마늘을 숙성시켜 흑마늘을 제조하는 기술과 관련하여서는 한국등록특허 제0738427호와 한국등록특허 제0816789호에서 제안한 바 있으나 양 기술 모두 숙성과정 중에 수분을 보충하거나 지속적으로 공급하여야 한다는 점에서 숙성온도 조절이 어렵다는 문제점은 여전히 남아 있을 뿐만 아니라 미세한 온도 조절을 통한 흑마늘의 유효성분을 극대화할 수 없다는 한계점은 여전히 남아 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국등록특허 제10-0738427호(2007.07.05. 등록) 특허문헌 2 : 대한민국등록특허 제10-0816789호(2008.03.19. 등록)

본 발명은 흑마늘 제조와 관련된 종래기술의 문제점 및 한계점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 흑마늘 숙성온도와 유사한 온도 범위에서 흑마늘을 숙성시키되 숙성 중 수분을 추가적으로 공급할 필요가 없으며 숙성가공 중 온도변화 조건을 기존의 숙성공정과 다르게 하여 유효성분의 함량이 상대적으로 높을 뿐만 아니라 기존 흑마늘 제조공정에 비해 가공시간을 단축시킬 수 있는 흑마늘 및 그 제조방법을 제안함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명 중 흑마늘 제조방법은, 통마늘을 트레이에 담은 후 숙성과정 중에 수분이 제거되지 않도록 밀봉하여 준비하는 통마늘밀봉단계; 밀봉된 통마늘의 온도가 상온과 맞춰지도록 실온에서 보관하는 실온조절단계; 실온과 맞춰진 밀봉된 통마늘을 숙성기에 넣고 45℃에서부터 75℃가 될 때까지 단계별로 온도를 올려 가온 조건에서 밀봉된 통마늘을 숙성시키는 제1차가온숙성단계; 1차가온숙성된 통마늘을 숙성기에서 85℃가 될 때까지 승온시키는 제2차가온숙성단계; 2차가온숙성된 통마늘을 숙성기에서 일정한 시간 간격을 두고 85℃에서부터 55℃가 될 때까지 순차적으로 4~6℃씩 단계별로 온도를 낮추어 가며 숙성시키는 감온숙성단계; 및 감온숙성된 통마늘을 숙성기를 끄고 잔열로 후숙성시키는 후숙성단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때, 제1차가온숙성단계에서는 숙성기 내의 온도를 시간당 2℃씩 승온시키는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 감온숙성단계는, 85℃로부터 80℃까지 숙성기의 온도를 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제1차감온숙성단계; 80℃로부터 75℃까지 숙성기의 온도를 낮추어 유지시킨 후 44~50시간 동안 숙성시키는 제2차감온숙성단계; 75℃로부터 70℃까지 숙성기의 온도를 낮추어 유지시킨 후 70~74시간 동안 숙성시키는 제3차감온숙성단계; 70℃로부터 66℃까지 숙성기의 온도를 더 낮추어 유지시킨 후 70~74시간 동안 숙성시키는 제4차감온숙성단계; 66℃로부터 60℃까지 숙성기의 온도를 더 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제5차감온숙성단계; 및 60℃로부터 56℃까지 숙성기의 온도를 더 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제6차감온숙성단계;로 구성된다.

그리고, 상기 후숙성단계는 20~28시간 동안 시행되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명 중 흑마늘은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 흑마늘은 대표적인 유효성분인 SAC(S-allyl cysteine) 및 전구물질로 알려져 있는 GSAC(glutamyl-S-allyl cysteine)의 함량이 높으며 흑마늘 특유의 쓴맛이나 탄화향이 적으며 감미가 높고 식감이 우수하다는 장점을 가지고 있다.

또한 본 발명에 의한 흑마늘 제조방법은 수분을 추가적으로 공급할 필요가 없어 숙성기 내부의 온도제어가 용이하며, 공정 중 열손실 없이 15일 정도의 단기에 흑마늘을 제조할 수 있어 제조시간을 단축시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 흑마늘 제조공정을 도시한 것이다.
도 2는 흑마늘 숙성을 위한 본 발명의 실시예와 비교예의 온도 변화를 비교한 것이다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 흑마늘 제조공정을 도시한 것이다.

[실시예 1]

본 발명에서 흑마늘은 통마늘을 그대로 이용한다.

통마늘밀봉단계(S100)에서는 숙성기의 열풍에 의해 마늘이 지나치게 건조되는 것을 방지하기 위하여 스테인레스 트레이에 담고, 1 mm 정도의 두께를 가지는 폴리에틸렌 비닐에 담아 입구 봉하여 준비한다.

실온조절단계(S200)에서는 냉장저장 되어 있던 마늘을 5~12시간 정도 상온에서 보관하여 온도를 실온에 맞춘 후 포장하여 숙성기로 투입한 준비를 한다

제1차가온숙성단계(S300)에서는 45℃로 조정한 숙성기에서 시간당 2℃씩 승온시키면서 75℃가 될 때까지 가온하는 조건에서 숙성시킨다.

제2차가온숙성단계(S400)에서는 75℃로 유지하다가 3일차에는 85℃로 승온시킨다.

감온숙성단계(S500)에서는 4일차에는 80℃의 온도로 변화시킨 후 숙성하며, 5일차에는 75℃로 온도를 변화시킨 후 48시간을 유지한다. 이후 70℃로 온도를 유지시킨 후 72시간 숙성시킨 후 66℃에서 다시 72시간 숙성시킨 다음 60℃에서 24시간 숙성하고, 이어 56℃에서 24시간 동안 숙성시키게 된다.

이후 후숙성단계(S600)에서는 숙성기를 끄고 잔열로 24시간 정도를 추가적으로 숙성시켜 흑마늘을 제조한다.

[비교예]

한편, 본 발명에 의한 일실시예에 따라 숙성 제조된 흑마늘의 품질 비교를 위하여 다음과 같이 비교예에 의한 방법에 의해 통마늘을 숙성시켜 흑마늘을 제조하였다.

비교예에서는 45~85℃까지의 승온 시간을 3일로 하고, 시간당 1℃씩 승온시킨 후 동일한 승온조건에 따라 매일 1~4℃의 범위 이내로 온도를 낮추면서 최종 숙성일인 15일에 59℃로 조정되도록 온도를 변화시키면서 흑마늘을 숙성 제조하였다. 비교예에서도 통마늘밀봉단계 및 실온조정단계 및 후숙성단계는 실시예와 동일하게 시행하였다.

도 2는 흑마늘 숙성을 위한 본 발명의 실시예와 비교예의 온도 변화를 비교한 것이다.

비교예와 실시예를 비교하였을 때, 본 발명에 의한 실시예 공정에 따라 제조된 흑마늘은 비교예에 의해 숙성 제조된 흑마늘에 비하여 흑마늘의 대표적인 유효성분으로 알려져 있는 SAC와 그 전구물질인 GSAC의 함량이 상대적으로 더 많음을 확인할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따라 숙성 제조된 흑마늘과 비교예에 따라 숙성 제조된 흑마늘의 성분을 구체적으로 비교하면 다음과 같다.

1. pH의 변화

숙성 일자별로 흑마늘을 취하여 껍질을 제거한 후 흑마늘을 모두 모아 분쇄한 다음 일정액을 취하여 10배의 3차 이온수를 가해 충분히 혼합한 다음 여과한 여액을 모두 취하여 pH meter로 측정하였다.

표 1은 비교예에 의해 제조된 흑마늘과 실시예에 의해 제조된 흑마늘의 숙성 일자별 pH의 변화를 나타낸 것이다.

숙성일자	비교예	실시예
1	6.69	6.54
2	6.53	6.42
3	6.26	6.13
4	6.12	5.99
5	6.01	5.92
7	5.78	5.10
8	4.96	5.36
10	4.65	5.19
11	4.46	5.05
13	4.19	4.50
15	4.17	4.41

표 1에 의하면, 생마늘의 pH는 6.35였는데, 1일 숙성한 후에는 다소 알칼리화되어 비교예에 의한 흑마늘은 6.69, 실시예에 의한 흑마늘은 6.54를 나타내었다.

이후부터는 숙성기간이 경과될수록 pH는 점차 감소하는 경향을 나타내었다.

숙성이 완료된 숙성 15일차에는 비교예에 의한 흑마늘은 pH가 4.17로 낮아졌으며, 실시예에 의한 흑마늘은 pH가 4.41로 낮아져 실시예에 따라 흑마늘을 생산하였을 때 pH가 더 높음을 확인할 수 있었다.

식품에 있어 pH는 산도의 반대의 경향을 보이는데 pH가 낮고 산도가 높을수록 식품은 산미를 띠게 되므로 상대적으로 pH가 높은 것은 흑마늘 자체의 산미를 감소시키고, 이에 따라 상대적으로 감미를 증진시키는데 기여하게 된다.

2. 총 티오설피네이트(Total thiosulfinate)의 변화

알린(alliin)의 분해 생성물인 티오설피네이트(thiosulfinate)는 마쇄한 시료에 일정한 량의 정류수를 가하여 여과한 여과액 0.1 mL와 2 mM cysteine이 함유된 pH 7.5의 50 mM HEPES(N-[2-Hydroxyethyl]piperazineN'-2-ethanesulfonic acid) 용액 0.5 mL를 가하여 27℃에서 10분간 반응시켰다. 이 반응액에 50 mM HEPES로 제조한 0.4 mM DTNB(5,5'-dithio-bis[2-nitrobenzoic acid]) 1 mL를 가하여 잘 혼합한 다음 다시 27℃에서 10분간 반응시킨 후 412 nm에서 흡광도를 측정하였다. 50 mM HEPES로 제조한 0.05∼0.3 mM의 cysteine 용액을 표준물질로 하여 0.4 mM DTNB 용액을 첨가해 10분간 반응시킨 다음 동일한 조건에서 흡광도를 측정하여 작성한 표준검량곡선으로부터 마늘 중의 총 티오설피네이트(total thiosulfinate) 함량을 산출하였다.

마늘에 함유되어 있는 함황화합물의 총량을 평가하는 방법으로 사용되는 티오설피네이트는 알리네이즈(allinase)에 의하여 cysteine sulfoxide가 분해되어 생성되는데, 마늘의 조직이 파괴될 때 cysteine sulfoxide는 10~60초 만에 thio-sulfinates로 매우 빠르게 전환되고 이 중 약 75% 정도는 알리신(allicin)이다.

또 티오설피네이트(thiosulfinate)는 2원자의 황을 포함하고 있고, 물보다 유기용매에 더 잘 용해되며, 절단된 마늘의 전형적인 냄새를 야기하는 물질이며 자가반응 화합물로서 매우 불안정하고 용매, 온도, 농도에 의존적이다. 마늘의 티오설피네이트(thiosulfinates) 중 알리신은 마늘의 독특한 냄새를 내고 살균작용을 가지므로 자연무기로도 불리우고 있는데, 세균, 진균 혹은 바이러스 등이 체내에서 사멸하지 않고 활발한 감염 활동을 일으키는데 절대적으로 필요한 효소인 cysteine proteinase와 alcohol dehydrogenase를 차단하는 기능을 가지고 있는데, 이러한 기능은 알리신이 이들 효소의 중요한 구성을 이루는 SH기 혹은 thiol과 반응하여 효소작용을 불활성화 시키기 때문으로 알려져 있고, 이러한 기능은 우수한 항산화활성을 나타내는데도 기여한다.

비교예와 실시예에 따라 마늘을 각각 숙성시키면서 숙성일자별로 시료를 취하여 총 티오설피네이트(total thiosulfinate)의 함량은 분석한 결과는 표 2에서 나타내었다.

표 2는 흑마늘의 숙성 일자별 전체 티오설피네이트(total thiosulfinate)의 변화를 나타낸 것이다.

(mg/g)

숙성일자	비교예	실시예
1	4.82	4.49
2	3.62	3.33
3	2.81	3.47
4	2.53	3.02
5	2.41	2.71
7	3.70	2.47
8	3.38	2.93
10	2.81	3.20
11	3.21	3.00
13	3.53	3.67
15	3.65	3.61

표 2에 나타낸 것과 같이 비교예와 실시예에서 숙성 1일차에 총 티오설피네이트(total thiosulfinate)의 함량은 각각 4.82 mg/g과 4.49 mg/g으로 유사한 범위였으며, 숙성기간 동안 두 시료 모두 불규칙한 증감을 보이면서 그 함량이 변화하였다.

숙성이 종료된 후에는 비교예에 의해 제조된 흑마늘에서는 3.65 mg/g, 실시예에 의해 제조된 흑마늘에서는 3.61 mg/g으로 역시나 차이가 없었다.

이러한 결과는 숙성 온도의 범위가 유사할 경우는 온도의 변화조건에 따라서는 총 티오설피네이트(total thiosulfinate)의 함량이 크게 영향을 받지 않기 때문이며, 일부 티오설피네이트(thiosulfinate)가 소실되거나 열에 의해 휘발되기도 하지만 숙성에 따라 조직이 분해되면서 결합형의 티오설피네이트(thiosulfinate)가 유리되면서 그 함량이 변화되기 때문으로 생각된다.

3. SAC 및 GSAC의 변화

시료 5 g에 초순수로 45 mL를 첨가하여 균질화하고 30분간 sonication한 후 filter paper로 여과한 다음 0.22 μm syringe filter하여 HPLC-PDA-MS/MS (TSQ Quantum LC-MS/MS, Thermo scientific, Waltham, MA, USA)로 분석하였다.

분석용 칼럼은 Zorbax SB-C₁₈ (4.6 ×250 mm, 5 μm, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였고, 이동상 용매는 positive mode에서 (A) 0.1% formic acid containing water와 (B) 0.1% formic acid containing acetonitrile을 시간에 따라 gradient로 조절하였다. 이동상의 속도는 0.7 mL/min, 시료 주입량은 10 μL, scan type은 SRM mode에서 분석을 실시하였다. SAC(Sigma-Aldrich, Dorset, UK), GSAC(Pharmacopeia, Rockville, USA) 표준물질을 시료와 동일한 조건에서 분석하여 머무름 시간을 비교해 확인하였으며, 농도별 검량곡선으로부터 그 함량을 산출하였다.

한편, 생마늘이 흑마늘로 숙성되면서 변화되는 대표적인 성분의 변화 중의 하나는 γ-glutamyl-S-allyl-L-cysteine이 γ-glutamyl-transpeptidas에 의해 수용성 함황아미노산인 S-allyl-L-cysteine (SAC)가 되는 것이다. SAC는 수용성 황화합물로 항산호, 항암, 면역증강, 항동맥경화, 항혈전, 항고혈압 등에 효능이 있는 대표적인 흑마늘의 성분이다. 생마늘 중에서는 저온에서 저장하는 경우 그 함량이 증가하고, 높은 고운에서 장기간 노출될 때는 그 함량이 오히려 감소하게 된다. SAC는 GSAC로부터 transpeptidation에 의해 생성되고 oxidation에 의해 S-alkenyl-L- cysteine-sulfoxide로 전환되므로 온도가 높고 숙성 기간이 장기화될수록 transpeptidation은 감소하고, oxidation은 증가하게 되므로 그 함량이 감소하게 된다. GSAC는 SAC와 더불어 숙성마늘 중에 존재하는 대표적인 성분 중 하나이며, SAC와 유사한 생리활성을 지니는 것으로 알려져 있다. SAC와 동일한 기능을 발휘할지라도 그 활성의 정도는 약간의 차이를 지니는데, 체내에서 콜레스테롤 합성 저해와 관련해서 SAC의 경우 최대 62%를 저해하지만 γ-glutamyl-S-allyl -L-cysteine(GSAC)는 21% 정도를 저해하여 그 활성이 상대적으로 낮지만 SAC와 더불어 생리활성을 발휘하는데 기여하는 것은 명확하다. 따라서 흑마늘이나 그 가공품에서 이들 성분의 적정한 유지는 생리활성을 어느 정도 발휘할 수 있을지에 대한 지표가 될 수 있다.

흑마늘의 숙성 기간 동안 SAC 및 GSAC의 함량을 분석한 결과는 각각 표 3 및 4에서 나타내었다.

표 3은 흑마늘의 숙성 일자별 SAC의 변화를 나타낸 것이다.

(mg/100 g)

숙성일자	비교예	실시예
1	46.70	46.63
2	65.70	67.39
3	80.61	82.94
4	93.29	91.36
5	88.59	85.13
7	83.40	79.38
8	55.21	77.21
10	45.98	61.82
11	44.76	60.58
13	34.26	49.34
15	29.79	50.52

SAC 함량은 숙성 1일차에는 비교예와 실시예에서 각각 46.70mg/100g과 46.62 mg/100 g으로 유사한 범위였던 것이, 숙성을 위해 온도가 증가하면서 그 함량이 증가하여 숙성 4일차에 최고 93.29 mg/100g과 91.36 mg/100g으로 증가하였다가 그 이후부터는 함량이 감소하는 경향을 보였다.

최종 숙성일인 15일차에는 비교예에 의해 제조된 흑마늘에서는 29.79 mg/100g이 실시예에 의해 제조된 흑마늘에서는 50.32 mg/100g으로 나타나, 본 발명의 실시예에 따라 흑마늘을 숙성 제조하였을 때 그 함량이 약 1.7배 더 높음을 확인할 수 있었다.

표 4는 흑마늘의 숙성 일자별 γ-GSAC의 변화를 나타낸 것이다.

(mg/100 g)

숙성일자	비교예	실시예
1	236.76	288.91
2	200.62	208.89
3	158.48	218.72
4	180.81	193.18
5	124.81	169.59
7	113.16	119.82
8	53.64	106.85
10	39.96	81.03
11	36.55	66.22
13	20.80	54.96
15	19.02	57.24

표 4에 나타낸 바와 같이 흑마늘에 존재하는 γ-GSAC 함량은 숙성 1일차에는 SAC의 함량에 비해 비교예에서는 약 5배, 실시예에서는 약 6배가 더 많음을 확인할 수 있다.

숙성기간이 경과함에 따라 그 함량이 지속적으로 감소하였는데, 비교예에 의한 흑마늘에서는 숙성 8일차에 그 감소폭이 가장 커서 숙성 7일에 비해 약 47% 정도만이 잔존하였다. 실시예에 의한 흑마늘에서도 동일한 경향으로 숙성 7일에서 8일에 가장 감소폭이 컸는데 잔존율은 약 70%로 비교예에 의한 흑마늘에 비해서는 감소폭이 적었다.

비교예에 의해 제조된 흑마늘에서는 숙성 10일차에 GSAC 함량이 39.96 mg/100g으로 낮아진 반면 실시예에 의해 제조된 흑마늘에서는 숙성 15일차에도 57.24 mg/100g으로 확인되어, 실시예에 의해 제조된 흑마늘에 함유된 γ-GSAC의 함량이 비교예에 의해 제조된 흑마늘에 함유된 γ-GSAC의 함량보다 더 높음을 확인할 수 있었다.

[실시예 2] 흑마늘 추출액 및 분말의 제조

상술한 본 발명의 실시예 1에 따른 흑마늘을 이용하여 추출액과 분말을 제조하는 적용 실시예를 이하에서 설명한다.

흑마늘은 자체의 당분 함량이 높아 이를 열풍건조할 경우 당분의 응고에 의해 흑마늘 자체가 매우 단단해져 분쇄가 어려운 상태가 된다. 또한 동결건조할 경우에도 역시 당분의 응축에 의해 흑마늘의 내부는 건조되지 않고 엿처럼 응고되므로 건조가 어렵고 이로 인해 분말화에도 어려움이 생기게 된다. 따라서 흑마늘의 분말화를 위한 가장 용이한 방법으로 활용되는 것이 분무건조이다. 분무건조의 경우 흑마늘 추출액을 제조한 후 이를 고농도로 농축한 다음 다시 적정 농도로 희석하여 덱스트린과 같은 부형제와 같이 건조시킴으로써 분말을 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 분말은 상대적으로 당분의 함량이 적어 응고 속도가 지연되면서 분말로 만들기에 용이한 점이 있다. 하지만 이 경우 부형제로 첨가되는 덱스트린은 흑마늘 추출액의 무게 대비 20~80%까지 첨가되므로 실제 흑마늘 분말은 100% 흑마늘 만으로 이루어진 분말이라고 볼 수 없다. 이러한 장단점을 고려하여 본 발명에서는 보다 용이하게 건조되면서 고농도의 흑마늘 추출액도 동시에 얻을 수 있는 흑마늘 분말의 제조방법을 제안하고자 한다.

통마늘로 제조한 흑마늘은 껍질을 제거한 후 사용하며, 껍질 제거 공정을 생략하게 위해서는 깐마늘로 숙성시킨 흑마늘을 이용하여도 무방하다. 흑마늘에 무게 대비 2~5배의 물을 가한 후 80~110℃의 온도에서 2~6시간 추출한 다음 추출액과 남은 흑마늘을 분리하고, 분리한 흑마늘은 습식 분쇄기로 1차 분쇄한 다음 동결건조 한다. 이때 분리하여 얻어진 추출액은 6~13 brix 정도로 별도의 농축 없이 시판되고 있는 흑마늘 추출액의 농도인 10~13 brix로 생산 가능하다. 이 추출액은 고온에서 상대적으로 소량의 물을 가하여 단시간에 추출함으로써 원하는 단회 추출만으로도 시판 가능한 흑마늘 추출액을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그리고 단회 만 추출된 흑마늘을 이용하여 건조한 후 분말화 할 경우 흑마늘 중의 당분이 추출액 속으로 대부분 용출되어 건조에 유리하며, 유효성분의 경우 일부는 추출액 중으로 용출되지만 일부는 잔존하고 있으므로 보다 흑마늘 자체의 특성을 어느 정도는 유지하고 있게 된다.

또한 이러한 공정에 따라 흑마늘 추출액과 분말을 제조함에 있어 용도의 차이에 따라 발효주정을 물과 혼합하여 추출할 경우 더 효율적으로 당분을 제거할 수 있는 장점이 있다. 이러한 방법의 경우 발효주정의 사용에 따른 비용의 증가와 추출액 내에서 발효주정을 제거하여야 추출액으로 이용할 수 있다는 단점이 있으나 물로만 추출할 경우에 비해 당분의 추출이 용이하며 또한 물보다 극성이 낮아 용매에 용출이 되는 일부 플라보노이드 화합물을 포함한 페놀성 화합물의 용출이 보다 용이한 장점이 있다.

따라서 본 발명에서는 흑마늘에 2~5배의 물 또는 10~50% 이내의 발효주정과 물을 혼합한 용액을 이용하여 70~95℃에서 2~4시간 1회 추출한 후 추출액과 흑마늘 잔사를 분리하고, 분리된 잔사는 동결건조 방법을 통하여 건조한 후 분쇄기로 분말화함으로써 기타 부재료가 첨가되지 않고도 흡습율이 더 낮아 서로 뭉치지 않고 상대적으로 장기 보관이 가능한 흑마늘 분말의 제조방법을 제시한다.

상기의 실시예에 따라 제조된 흑마늘은 껍질을 제거한 후 흑마늘의 무게 대비 3배의 물과 10%, 30% 및 50% 발효주정을 혼합한 액을 가한 후 80℃에서 3시간 추출한 후 4겹 이상의 가아제로 여과한 후 흑마늘 추출액과 잔사를 분리하였다. 분리된 흑마늘 잔사는 동결건조 하여 분말화 한 다음 실험용 시료로 사용하였다.

추출용매를 달리하여 제조한 흑마늘 추출액의 당도는 추출액 일정량을 취하여 자동굴절당도계를 이용하여 측정하였다.

표 5는 추출용매를 달리한 흑마늘 추출액의 당도에 대한 결과이다.

(brix)

추출용매	추출액
물	7.4±0.1
10% 발효주정	10.3±0.1
30% 발효주정	15.5±0.1
50% 발효주정	20.2±0.1

당도는 물 추출액의 경우 7.4 brix 였고, 발효주정의 첨가량이 증가할수록 추출물의 당도도 높아졌다. 50% 발효 주정으로 추출하였을 때는 당도가 가장 높아 20.2 brix 였다.

총 페놀화합물의 함량은 Folin-Ciocalteu법에 따라 추출된 시료액 0.5 mL와 25% Na₂CO₃용액 0.5 mL을 혼합하여 3분간 정치시킨 다음 2 N의 Folin-Ciocalteu phenol 시약 0.25 mL을 첨가하여 혼합한 후 30℃에서 1시간 동안 정치시켜 발색시켰다. 발색된 청색을 분광광도계를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 폴리페놀 화합물의 함량은 gallic acid를 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 산출하였다.

표 6은 흑마늘 추출액 및 분말의 총 페놀화합물의 함량에 대한 것이다.

(mg/g)

추출용매	추출액	흑마늘 분말
물	1.82±0.02	0.70±0.01
10% 발효주정	2.06±0.01	0.84±0.01
30% 발효주정	1.88±0.01	0.84±0.02
50% 발효주정	1.86±0.01	0.84±0.01

총 페놀화합물은 식물체 중의 대표적인 생리활성 물질로 생체내에서 항산화활성을 중심으로 한 여러 생리활성을 나타내는 중심 물질들의 총량으로 그 함량이 높을수록 생리활성도 높게 나타나는 상관성을 가진다.

흑마늘 추출액과 분말 중의 총 페놀화합물 함량을 분석한 결과는 표 6과 같다. 추출액의 총 페놀화합물 함량은 1.82~2.06 mg/g으로 10% 발효주정 추출물을 제외한 나머지 시료들에서는 차이가 거의 없었다. 흑마늘 분말도 이와 유사한 경향으로 물 추출물에서 0.70 mg/g으로 가장 낮았고, 주정이 첨가된 추출용매를 사용하였을 때는 차이가 모두 동일하게 0.84 mg/g으로 서로간에 차이는 없었다. 이러한 결과로부터 흑마늘 중의 페놀화합물은 추출시 용매의 종류에 크게 영향을 받지 않으면서 본 발명에서와 유사한 조건에서 추출하였을 때 추출액과 분말이 모두 적절한 페놀 화합물의 함량을 가짐을 알 수 있다.

상기와 동일한 분석 방법에 따라 SAC 및 GSAC의 함량을 분석하였다. 용매를 달리한 흑마늘 추출액과 추출액 제조 후 남은 흑마늘을 건조하여 제조한 흑마늘 분말 중의 SAC 함량은 추출액에서는 16.31~19.27 mg/100 g의 범위로 물로 추출하였을 때와 10% 발효주정으로 추출하였을 때는 차이가 없었고, 30% 발효주정으로 추출하였을 때 추출액 중에 SAC 함량이 가장 높았다. 흑마늘 분말에서는 물 추출 후 제조한 분말에서 가장 SAC의 함량이 높아 28.59 mg/100 g이었고, 30% 발효주정으로 추출하였을 때 가장 그 함량이 낮았다.

표 7은 흑마늘, 추출액 및 분말의 SAC 함량에 대한 것이다.

(mg/100 g)

추출용매	추출액	흑마늘 분말
물	17.40±0.60	28.59±3.21
10% 발효주정	17.96±0.30	23.66±1.88
30% 발효주정	19.27±0.35	21.24±2.23
50% 발효주정	16.31±0.63	27.37±1.51

흑마늘 추출액과 추출액 제조 후 남은 흑마늘을 건조하여 제조한 흑마늘 분말 중의 GSAC 함량은 추출액의 경우 30% 발효주정 추출물에서 21.98 mg/100 g으로 가장 높았고, 흑마늘 분말은 50% 발효주정으로 추출하고 남은 흑마늘로 제조하였을 때 36.34 mg/100 g으로 가장 높은 함량이었고, 다음으로 물 추출 분말이었으며, 10%와 30% 발효주정을 사용하였을 때는 서로간에 차이가 없었다.

표 8은 흑마늘, 추출액 및 분말의 GSAC 함량에 대한 것이다.

(mg/100 g)

추출용매	추출액	흑마늘 분말
물	17.64±0.55	34.57±2.91
10% 발효주정	20.92±0.76	30.99±2.15
30% 발효주정	21.98±0.42	30.45±3.89
50% 발효주정	16.13±0.86	36.34±3.50

이상의 결과로부터 물이나 10~50% 발효주정을 이용하여 흑마늘을 추출한 후 그 잔사를 이용하여 흑마늘 분말을 제조하였을 때 보다 용이하게 부재료를 첨가하지 않고 흑마늘 분말의 제조가 가능하며, 이렇게 제조된 흑마늘은 상대적으로 흡습율이 낮아 상온에서 굳어짐 현상 없이 보존이 가능한 장점이 있다. 추출용매를 달리하였을 때 미량의 차이는 있지만 추출액과 흑마늘 모두에 흑마늘의 유용성분인 총 페놀화합물, SAC 및 GSAC가 함유되어 있어 추출액과 분말 모두 적절한 기능성을 지니고 있게 된다. 또한 추출액의 용도를 고려하여 식용이 가능한 발효주정을 물과 혼합하여 추출할 수도 있으며, 이 때 발효주정의 혼합 농도는 50%를 넘지 않는 것이 적절하며, 보다 바람직하게는 30%를 넘지 않는 것이 좋다. 이는 발효주정의 첨가로 인한 경제성과 추출시 가열에 따른 주정 성분의 휘발을 고려하기 때문이다.

S100 : 통마늘밀봉단계 S200 : 실온조정단계
S300 : 제1차가온숙성단계 S400 : 제2차가온숙성단계
S500 : 감온숙성단계 S600 : 후숙성단계

Claims (5)

1. (S100) 통마늘을 트레이에 담은 후 숙성과정 중에 수분이 제거되지 않도록 밀봉하여 준비하는 통마늘밀봉단계;
   (S200) 밀봉된 통마늘의 온도가 상온과 맞춰지도록 실온에서 보관하는 실온조정단계;
   (S300) 실온과 맞춰진 밀봉된 통마늘을 숙성기에 넣고 45℃에서부터 75℃가 될 때까지 단계별로 온도를 올려 가온 조건에서 밀봉된 통마늘을 숙성시키는 제1차가온숙성단계;
   (S400) 1차가온숙성된 통마늘을 숙성기에서 85℃가 될 때까지 승온시키는 제2차가온숙성단계;
   (S500) 2차가온숙성된 통마늘을 숙성기에서 일정한 시간 간격을 두고 85℃에서부터 55℃가 될 때까지 순차적으로 4~6℃씩 단계별로 온도를 낮추어 가며 숙성시키는 감온숙성단계; 및
   (S600) 감온숙성된 통마늘을 숙성기를 끄고 잔열로 후숙성시키는 후숙성단계;를 포함하고,
   상기 (S500) 감온숙성단계는,
   숙성기의 온도를 85℃로부터 80℃까지 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제1차감온숙성단계;
   숙성기의 온도를 80℃로부터 75℃까지 낮추어 유지시킨 후 44~50시간 동안 숙성시키는 제2차감온숙성단계;
   숙성기의 온도를 75℃로부터 70℃까지 낮추어 유지시킨 후 70~74시간 동안 숙성시키는 제3차감온숙성단계;
   숙성기의 온도를 70℃로부터 66℃까지 더 낮추어 유지시킨 후 70~74시간 동안 숙성시키는 제4차감온숙성단계;
   숙성기의 온도를 66℃로부터 60℃까지 더 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제5차감온숙성단계; 및
   숙성기의 온도를 60℃로부터 56℃까지 더 낮추어 유지시킨 후 20~28시간 동안 숙성시키는 제6차감온숙성단계;로 구성되는
   흑마늘 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 (S300) 제1차가온숙성단계에서는 숙성기 내의 온도를 시간당 2℃씩 승온시키는 것인 흑마늘 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 (S600) 후숙성단계는 20~28시간 동안 시행되는 것인 흑마늘 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 흑마늘.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 (S100) 통마늘밀봉단계 이전의 통마늘과 비교하여 SAC(S-allyl-L-Cysteine)의 함량이 감소하지 않는 흑마늘.
   

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