KR20130058520A - 유산균을 이용한 기능성 발효 산마늘 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산마늘(Allium victorialis L.)에 유산균을 접종하여 발효시켜 기능성, 관능성 및 저장성이 증대된 발효 산마늘 및 그 제조에 관한 것이다. 본 발명은 상품성이 높은 어린 잎 및 식감이 거칠어 상품성이 떨어지는 성숙 산마늘 잎을 발효용기에 담은 후 Leuconostoc mesenteroides를 포함하는 유산균을 배양하여 접종하고 37도에서 발효시킴으로서 항산화 활성, 항균 활성 및 항당뇨 활성이 증대되며, 기호성이 증대된 발효 산마늘을 제조한다. 제조된 발효 산마늘은 발효용기내에서 특이한 품질 손상없이 1년 이상 저장, 유지되며, 발효 산마늘, 추출액, 분말, 환, 정 등의 다양한 형태로 가공되어 상시 복용 가능한 형태로 조제할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

유산균을 이용한 기능성 발효 산마늘 및 제조방법{Functional fermented Allium victorialis L. and manufacturing method thereof}
본 발명은 유산균을 이용한 기능성 발효 산마늘 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유산균 발효를 통해 산마늘이 가지는 항균 및 항산화 활성, 전분 분해효소 저해능의 생리활성 작용을 향상시킬 뿐 아니라, 산마늘의 저장성, 관능성, 기호성을 크게 향상시킨 기능성 발효 산마늘 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
산마늘(Allium victorialis L.)은 백합과의 Allium속 다년생 식물로 아시아, 아메리카, 히말라야 등의 산지에 분포하며, 국내에서는 주로 울릉도, 지리산, 오대산, 설악산 등지에 자생하고 있다. 산마늘은 실제 마늘 냄새가 강하게 나며 생약학적 용도가 마늘과 매우 유사하며 마늘과 동일한 Allium속에 속하지만, 그 형태는 마늘과 전혀 다르다. 국내에서는 월동 후 3~4월에 낙엽 속에서 인경이 맹아되면 5월에 어린 잎과 줄기를 채취하여 식용으로 이용하며, 특유의 마늘향과 맛, 우수한 영양성으로 기호성이 매우 높다. 자연 상태에서는 년 1회 생산되며, 최근에는 잎 뿐만 아니라 인경, 꽃 등 식물체 전체를 식용으로 하고 있다.
산마늘은 과거 울릉도 등지에서 구황식물로 이용되어 왔으며, 주로 여린잎을 쌈채소 또는 절임식품으로 주로 이용하고 있으며, 일반나물처럼 무치거나 튀김으로 이용하기도 한다. 산마늘은 통상 씨를 뿌린지 5년이 지나야 잎이 나고, 그 잎은 1년에 2개밖에 나지 않는다. 재배기간이 길고 생산량이 적어 상업화에 어려움이 있으며, 따라서 고급채소로 대우받고 있다. 산마늘은 마늘과 같이 전통적인 스테미너 음식으로 잘 알려져 있으며, 민간에서는 고혈압, 동맥경화증, 위염, 변비, 복통, 건망증, 불면증 등에 이용되어 왔다. 현재까지 산마늘에서 보고된 활성물질로는 마늘에서 발견되는 allicin, ferulic acid, astragalin, methylallyldisulfide, diallydisulfide, kaempferol, quercetin, furostanol glycosides 등이 있으며, 이에 따라 항산화 활성, 항균 활성, 항돌연변이 및 암세포 생육억제 활성, 동맥경화, 고지혈증 및 콜레스테롤 억제 효과가 보고되어 있다.
그러나 산마늘은 수확후의 낮은 저장성, 4-5월의 제한된 시기에 여린 잎을 수확하여 이용하는 점과, 대옆(성숙잎)의 경우 거친 식감으로 인해 상품성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해 산마늘의 가공식품 개발이 필요함에도 불구하고, 현재로서는 절임(대한민국 특허 1005868330000), 액상 추출음료(대한민국 공개특허 2002-0092098), 산마늘 물김치와 같은 염장 발효식품(박금순과 김귀순, 2008년, 한국식품조리과학회, 829-836) 등의 단순가공제품만이 개발되어 있을 뿐, 산마늘 자체를 이용하여 발효를 통한 기능성, 저장성, 관능성이 증가된 발효 산마늘에 대한 연구는 없는 실정이다.
따라서 본 발명자들은 낮은 저장성과 한시적 생산의 문제점, 대옆의 거친 식감으로 인한 폐기의 문제점을 가지는 산마늘에 유산균을 접종하여 발효시켜, 기능성, 저장성, 관능성이 증대된 발효 산마늘을 제조하고자 하였으며, 그 결과 1년 이상 부패없이 저장이 가능하면서 맛과 향이 증대되며, 항균, 항산화 및 항당뇨 활성이 증대된 기능성 발효 산마늘을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
1. 대한민국 특허 제1005868330000호 2. 대한민국 공개특허 제10-2002-0092098호
1. 박금순과 김귀순, 2008년, 한국식품조리과학회, 829-836
따라서, 본 발명의 목적은 수세 세절된 산마늘에 유산균을 접종하여 발효시켜, 기능성, 저장성, 관능성이 증대된 발효 산마늘을 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적은 저장성이 낮으면서 계절적으로 제한된 시기에 생산되며, 대옆(성숙잎)의 거친 식감으로 인해 상품성을 상실하는 문제점을 가진 산마늘을 발효할 수 있는 유산균을 선별하고, 최적 발효조건을 검토하며, 제조된 발효 산마늘의 기능성, 저장성, 관능성을 평가하여, 년중 공급가능한 고부가가치 기능성 발효산마늘을 제조함으로써 달성하였다.
본 발명의 기능성 발효 산마늘은 1년 이상 저장성을 증대시키며, 산마늘 고유의 항균 활성, 항산화 활성, 항당뇨 활성과 같은 유용한 생리활성 작용을 증대시킨 고부가가치의 가공식품을 제공하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 발효 산마늘은 유산균 발효에 따른 산마늘 특유의 향을 감소시키며, 상쾌한 단맛과 신맛으로 인한 미각적인 관능성을 증대시킨 가공식품으로서 남녀노소 누구나 선호할 수 있는 기호성을 높인 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 발효 산마늘은 식감이 거칠어 상품성이 떨어지는 대옆(성숙잎)의 발효를 통해 상품성을 유지하여 경제성을 높이며, 산마늘 원재료의 효율적인 이용 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 기능성 발효 산마늘의 제조 공정도이다.
도 2a와 도 2b는 유산균 비접종 상태에서 3주 경과후 산마늘의 사진이고, 도 2c와 도 2d는 류코노스톡 메센테로이데스 유산균 접종후 1년 경과한 산마늘의 사진이다.
본 발명은, 산마늘에 유산균을 접종하고 발효시켜 기능성, 저장성, 관능성이 증대된 발효 산마늘과 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 식용의 산마늘을 수세하고 이물질을 제거한 후, 미리 배양한 유산균을 접종하여 1주일간 발효시킴으로서 1년 이상 장기저장이 가능하며, 항산화, 항균, 항당뇨 활성이 증대된, 남녀노소 누구에게나 기호성이 높은 발효 산마늘에 관한 것이다.
본 발명은 산마늘의 수세단계; 산마늘의 세절단계; 유산균의 배양단계; 배양 유산균의 산마늘 접종단계; 산마늘의 유산균 혼합 및 발효단계로 구성된다.
본 발명의 산마늘 원재료는 산마늘 여린 잎, 성숙잎, 줄기, 꽃 등을 포함하며, 바람직하게는 식용의 여린 잎을 의미한다. 본 발명의 산마늘은 국내 식품공전상 식품원재료로 등록되어 있으며, 주로 3월-4월의 봄에 여린잎을 수확하여 쌈채소로 이용하거나, 절임으로 가공되어 유통된다. 그러나 5월 중순 이후로는 울릉도의 경우 자연채취가 금지되며, 재배지의 경우에도 성숙된 대옆의 경우 식감이 나빠져 경제성이 떨어진다. 현재까지 국내 식품의약품안전청 식품성분 분석은 이루어지지 않은 상태이나 산마늘의 경우, 식용 잎의 일반성분 분석 결과, 수분함량 90.2%, 단백질 함량 1.7%, 조지방 0.9%, 탄수화물 3.2%, 회분 1.0%을 포함하고 있어 37 kcal/100g으로 저칼로리의 건강식품으로 알려져 있다.
본 발명의 유산균은 Lactobacillus plantarum KCTC 13093, Lactobacillus casei KCTC 3109, Lactobacillus acidophilus KCTC 3171, Streptococcus thermophilus KCTC 3778, Leuconostoc mesenteroides KCCM 35471 등을 단일 또는 복합으로 이용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 Leuconostoc mesenteroides KCCM 35471 단일 균주를 엠알에스 (MRS : 디피코, 미국) 액체 배지에 키워 이를 세절 산마늘에 접종하여 발효시키는 것이다.
산마늘의 효율적인 발효를 위해서는 산마늘을 2-5 cm 폭으로 세절하는 것이 바람직하며, 이는 유산균이 산마늘 조직 내부로 잘 분산되어 발효를 촉진하기 때문이다. 산마늘의 세절은 멸균 가위를 사용하였으나, 기타 절단도구를 사용하여도 무방하다. 유산균 발효는 밀폐 발효용기에 산마늘을 넣고, 산마늘 중량의 1/10 정도의 유산균 배양액을 첨가하여 혼합함으로서 시작되며, 통상 37℃에서 6-10일간 배양하고 이후 상온에서 방치한다. 발효가 끝난 경우에는 1년 이상, 발효 산마늘에 대장균 및 곰팡이 오염이 나타나지 않으며, 유산균을 접종, 발효시키지 않은 경우에는 2주-4주 이내에 오염, 부패된다.
본 발명에 있어서, "기능성 건강식품"은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 발효 산마늘즙은 항산화, 항균 또는 항당뇨 개선을 목적으로 식품 또는 음료에 첨가될 수 있다. 상기 발효 산마늘즙을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강 기능성 식품류, 분말, 과립, 정제, 캡슐 또는 음료 등이 있다. 이 때, 식품 또는 음료 중의 발효 산마늘즙의 양은 전체 식품 중량의 0.01 내지 15 중량%로 가할 수 있으며, 건강 음료 조성물은 100 ㎖를 기준으로 0.02 내지 5 g, 바람직하게는 0.3 내지 1 g의 비율로 가할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 발효 산마늘즙을 함유하는 외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 12g이다.
상기 외에 본 발명의 발효 산마늘즙은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등과 혼합되어 사용될 수 있다. 그밖에 본 발명의 발효 산마늘즙은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 발효 산마늘즙 총 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 유산균을 이용한 산마늘 발효
경북 울릉군에서 2010년 4월에서 5월중 수확한 다양한 시기의 산마늘의 어린 잎 및 성숙잎을 수확하고 이를 흐르는 물에 수세하고 물기를 제거하였다. 물기를 제거한 산마늘은 별도의 살균 과정없이 밀폐 발효용기에 보관하거나, 폭 2-5 cm 되게 세절하여 밀폐 발효용기에 보관하였다. 유산균의 경우 락토바실러스 플란타룸( Lactobacillus plantarum) KCTC 13093, 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) KCTC 3109, 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus) KCTC 3171, 스트렙토코쿠스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) KCTC 3778, 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) KCCM 35471을 각각 엠알에스 (MRS) 액체 배지에 접종하여 37℃에서 120 rpm으로 30시간 진탕 배양하여 준비하였다. 이후 250g의 산마늘이 든 밀폐 발효용기에 각각의 유산균 배양액 20-25 ml를 가한 후 유산균이 산마늘에 잘 접촉하도록 혼합하였다. 이후 각각의 발효용기를 37℃에서 10일간 배양함으로서 기능성 발효 산마늘을 조제하였다[도 1]. 대조구로는 유산균을 접종하지 않은 산마늘을 동일하게 10일간 발효 용기에 넣고 처리하였다. 그 결과 유산균을 처리하지 않은 경우 빠르게 산마늘의 부패와 악취가 발생하였으나, 유산균을 처리한 경우 부패나 악취가 발생하지 않았으며, 산마늘 특유의 자극적인 향이 감소하고 향긋한 향이 증가하여 관능성이 증대되었다[도 2]. 그러나 세절하지 않은 경우에는 산마늘 발효가 잘 이루어지지 않아 10일 발효기간 중 곰팡이 성장이 일부 확인되었다. 따라서 2-5cm 크기로 세절한 산마늘에 유산균을 접종하여 발효시키는 것이 바람직하다. 이는 세절한 산마늘의 경우 유산균이 산마늘 조직으로 고루 분산되며, 또한 세절 산마늘에서 유산균의 성장을 촉진하는 물질이 공급되어 나타나는 현상으로 이해된다.
한편, 산마늘 발효 중 유산균 수 변화는, 경시적으로 발효 산마늘 시료 10g을 회수하여 90 mL의 멸균 증류수를 가하고 이를 무균백(Model 400, Closure Bags 6041)으로 옮긴 후 분쇄기(Stomacher 400, Seward Limited, England)로 10분간 마쇄하여 균일화한 후 3000 rpm에서 10분간 원심분리(HA-1000-3, Hanil Science Industrial Co., Ltd Korea)하여 침전물을 제거하고 그 상등액을 회수하여 엠알에스 고체배지에 도말하여 유산균수를 검정하였다. 그 결과 접종 균주에 따라 차이가 많이 나타났으나, 초기 접종시 유산균 수는 4.5x108 ~ 2.1x109/g 이었으며, 서서히 증가하여 6일째는 6.8x108 ~ 1.1x1010/g 으로 증가하였으며, 이후 유지되거나 서서히 감소하였다. 특히 Leuconostoc mesenteroides를 접종한 경우에는 초기 유산균 증식이 빨랐으며, 지속적으로 고농도 세포수를 유지하여 발효 산마늘 제조에 유리함을 확인하였다 [표 1].
다양한 유산균을 접종한 산마늘 발효 중 유산균 증식도 변화

배양
일수		 유산균(CFU/g)
류코노스톡
메센테로이데스 KCCM 35471		 락토바실러스
플락타럼
KCTC 13093 		락토바실러스
카제이
KCTC 3109		 락토바실러스
아시도필러스
KCTC 3171		 스트렙토코쿠스
써모필러스
KCTC 3778
0 5.5x108 4.5x108 4.8x108 2.1x109 5.5x108
2 1.2x1099 4.8x108 7.8x108 2.6x109 7.5x108
4 1.9x109 6.8x108 1.3x109 4.1x109 1.6x109
6 1.1x1010 5.5x108 3.9x109 7.2x109 3.3x109
8 6.8x109 6.2x108 3.8x109 1.3x1010 3.5x109
10 1.0x1010 6.5x108 3.8x109 8.8x109 5.5x109
한편 250g의 세절 산마늘에 배양된 유산균 균주들을 동량 혼합하여 2균주씩 조합하여 접종한 경우, 즉 가장 발효가 좋은 류코노스톡 메센테로이데스( Leuconostoc mesenteroides)와 기타 4종의 유산균의 조합 및 기타 균주들의 2균주씩 조합으로 접종한 경우에도, 단일 균주를 접종한 경우와 유사한 저장성이 나타났으나, 향, 맛 및 전체적인 선호도는 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 단일접종의 경우 가장 우수하였다[표 2]. 이때 후각 및 미각에 대한 관능성 평가는 안동대학교 식품영양학과 연구원 20명을 대상으로 5점 척도로 평가하였으며, 아주 나쁘다 1점, 조금 나쁘다 2점, 보통이다 3점, 조금 좋다 4점, 매우 좋다 5점으로 표기하여 본 실험의 결과를 SPSS package program을 이용하여 분산분석(ANOVA) 후 Duncan's multiple range test에 의하여 분석하여 하기 표 2에 나타내었다. 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 단일접종의 경우 전체적인 기호도에서 유의적으로 우수한 점수를 얻었다.
다양한 유산균으로 발효시킨 발효 산마늘의 관능성
유산균 발효 향 맛 전체적기호도
1 4.40±0.48 4.20±0.51 4.25±0.43
2 3.75±0.62 3.75±0.43 3.75±0.43
3 3.80±0.60 3.85±0.47 3.95±0.38
4 3.81±0.68 3.85±0.47 4.15±0.35
5 3.95±0.66 3.95±0.38 4.10±0.30
1+2 4.10±0.53 4.15±0.35 4.05±0.21
1+3 4.05±0.49 4.10±0.30 4.05±0.43
1+4 4.10±0.43 3.95±0.21 4.05±0.21
1+5 4.10±0.53 3.95±0.38 4.05±0.38
2+3 3.80±0.50 3.80±0.51 3.95±0.38
2+4 3.75±0.62 3.80±0.40 3.85±0.47
2+5 3.80±0.40 3.80±0.40 3.70±0.55
3+4 3.90±0.30 3.75±0.43 3.65±0.47
3+5 4.05±0.49 3.95±0.21 3.90±0.30
4+5 4.21±0.60 4.05±0.21 3.95±0.22
1: Leuconostoc mesenteroides KCCM 35471
2: Lactobacillus plantarum KCTC 13093
3: Lactobacillus casei KCTC 3109
4: Lactobacillus acidophilus KCTC 3171
5: Streptococcus thermophilus KCTC 3778
따라서 발효 산마늘 제조를 위해서는 세절 산마늘에 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 단일균주 배양액을 8:1 ~ 10:1 (v/v)로 접종하여 37℃에서 10일간 배양하는 것이 가장 바람직하다.
실시예 2: 유산균 발효 산마늘의 저장성 평가
수세한 산마늘 및 수세 산마늘을 멸균 가위로 세절한 산마늘을 멸균발효용기에 넣고 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 배양액을 산마늘 중량의 1/10 (w/v)로 첨가한 후 10일간 37℃에서 발효시켰으며, 이후 실온에서 방치하면서 경시적으로 세균 오염 여부 및 관능성의 변화를 평가하여 저장중 상품성을 평가하였다. 대조구로는 유산균이 배양되지 않은 엠알에스 배지를 동일하게 첨가하였으며, 저장중의 상품성은 5점 척도로 판정하였으며, 아주 나쁘다 1점(물처럼 흐물흐물하며, 악취가 난다), 조금 나쁘다 2점(조직이 부분적으로 파괴되며, 악취가 난다), 보통이다 3점(조직이 부분적으로 파괴되며, 풀냄새가 난다), 조금 좋다 4점(조직이 유지되며 악취가 없다), 매우 좋다 5점(조직이 유지되며 기호도가 유지된다)로 표기하였다. 그 결과 세절 산마늘을 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides)로 발효시킨 경우 48주 이상 관능성 및 상품성의 큰 손실 없이 안정하게 유지됨을 확인하였다[표 3]. 한편 실시예 1과 동일한 방법으로 발효기간 중 발효 산마늘의 상등액을 조제하고 이를 EMB 배지에 접종하여 대장균을 검출한 결과 오염이 없음을 확인하였다.
류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides)로 발효시킨 산마늘의 저장성 평가
처리 저장일수
0주 2주 4주 8주 24주 48주
비세절
산마늘		 비접종 5 4.0 2.5 1.0 1.0 1.0
접종 5 4.5 3.5 1.5 1.0 1.0
세절
산마늘		 비접종 5 3.5 1.0 1.0 1.0 1.0
접종 5 4.8 4.8 4.8 4.5 4.5
실시예 3: 유산균 발효 산마늘의 생리활성 평가
상기 실시예와 동일한 방법으로 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides)로 발효시킨 산마늘 시료 100 g을 회수하여 100 ml의 멸균 증류수를 가하고 이를 무균백(Model 400, Closure Bags 6041)으로 옮긴 후 분쇄기(Stomacher 400, Seward Limited, England)로 10분간 마쇄하여 균일화한 후 4000 rpm에서 10분간 원심분리(HA-1000-3, Hanil Science Industrial Co., Ltd Korea)하여 침전물을 제거하고 그 상등액을 회수하여 발효 산마늘즙을 조제하였다. 한편 대조구로는 발효시키지 않은 산마늘 생엽을 동일한 방법으로 분쇄, 균일화 및 원심분리하여 상등액을 회수하여 생즙을 조제하였다. 발효 산마늘즙과 산마늘 생즙의 생리활성은 본 연구자들의 기존의 보고한 방법과 동일하게 평가하였다(권정은 외, 2010년 한국식품저장유통학회, 산마늘 생즙의 생리활성, 541-546).
항산화 활성 평가
먼저 항산화 활성은 DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) radical 소거능 및 환원력 측정에 의해 평가하였다. DPPH 소거능의 경우 다양한 농도로 희석한 시료 20 ㎕에 99.5% 에탄올에 용해시킨 2 x 10-4M DPPH 용액 380 ㎕를 넣고 혼합하여 37℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 516 nm에서 microplate reader (Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. DPPH free radical 소거능은 시료첨가구와 비첨가구의 백분율로 표시하였다. 환원력 평가는 시료 2.5 ml에 0.2 M sodium phosphate buffer (pH 6.6) 2.5 ml와 10% potassium ferricyanide 2.5 ml를 첨가하고 50℃에서 20 분간 반응시킨 후, 10% trichloroacetic acid 2.5 ml를 첨가하여 반응을 종료하고 4000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 회수하였다. 회수한 상등액은 증류수로 2배 희석한 후, 신선하게 조제된 0.1% ferric chloride 용액과 5:1 (v/v) 비율로 혼합하고 700 nm에서 흡광도를 측정하여 평가하였다. 항산화 활성 평가 결과는 3회 측정값의 평균과 편차로 나타내었다. 그 결과 발효 산마늘즙의 항산화 활성은 생즙보다 우수하였으며, 원액 농도에서 DPPH 소거능은 1.25배 증가하였으며, 환원력의 경우 1.37배 증가함을 확인하였다 [표 4]. 따라서 발효 산마늘은 비발효 산마늘보다 우수한 항산화력을 가짐을 확인하였다.
발효 산마늘즙 (fermented juice)과 산마늘 생즙(fresh juice)의 항산화 활성 비교
시료 즙(주스)농도(%) 항산화력
DPPH 소거능 (%) 환원력(흡광도 700 nm)

발효
산마늘즙		 6.25 9.00±3.71 0.087±0.001
12.5 19.11±2.16 0.184±0.003
25.0 30.38±5.66 0.395±0.015
50.0 46.17±4.29 0.657±0.019
100.0 71.34±7.01 1.250±0.014

산마늘
생즙		 6.25 5.00±1.34 0.078±0.004
12.5 11.54±2.86 0.158±0.004
25.0 16.78±1.85 0.295±0.005
50.0 33.92±1.17 0.547±0.017
100.0 56.90±4.04 0.908±0.004
항균 활성 평가
발효 산마늘즙과 산마늘 생즙의 항균 활성은 microbroth dilution법을 이용하여 최소생육억제농도(minimal inhibitory concentration: MIC)를 측정하여 평가하였다. 사용균주로는 그람 음성균으로 Salmonella typhimurium KCTC 1926, Escherichia coli KCTC 1682, Proteus vulgaris KCTC 2433, Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, 그람 양성균으로는 Listeria monocytogenes KACC 10550, Staphylococcus aureus KCTC 1916, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Bacillus subtilis KCTC 1924를, 진균으로는 Candida albicans KCTC 1940와 Saccharomyces cerevisiae IF0 0233를 사용하였다. 세균의 경우 nutrient broth, 진균의 경우 sabouraud dextrose broth (Difco Co. USA)를 이용하여 각각 37 및 30에서 preincubation한 후, 25%, 12.5%, 10.0%, 6.25%, 5.0%, 3.13% 및 1.56% 산마늘 생즙또는 발효 산마늘즙이 첨가된 배지 9 ml에 O.D.(600 nm) 0.1이 되도록 조정된 각각의 균액 1 ml을 첨가하고 48시간 배양하였다. 이후 육안 판정 및 현미경 검경을 통해 생육이 나타나지 않는 생즙 농도를 MIC로 나타내었다.
실험 결과 발효 산마늘즙은 생즙에 비해 그람 음성균에서는 Proteus vulgaris와 Salmonella typhimurium에, 그람 양성균에서는 Listeria monocytogenes와 Staphylococcus aureus에 더욱 강한 항균력을 나타내었으며, 다른 균에 대해서는 거의 동일한 항균력을 나타내었다 [표 5]. 따라서 발효 산마늘은 비발효 산마늘보다 우수한 항균력을 가짐을 확인하였다.
발효 산마늘즙 (fermented juice)과 산마늘 생즙(fresh juice)의 항균력 비교
미생물 최소생육억제농도 (%)
발효 산마늘즙 생즙
그람음성세균 Escherichia coli 10.0 10.0
Proteus vulgaris 3.13 5.0
Pseudomonas aeruginosa 10.0 10.0
Salmonella typhimurium 6.25 10.0
그람양성세균 Listeria monocytogenes 5.0 10.0
Bacillus subtilis 5.0 5.0
Staphylococcus aureus 6.25 10.0
Staphylococcus epidermidis 5.0 5.0
진균 Candida albicans 5.0 5.0
accharomyces cerevisiae 5.0 5.0
항당뇨 활성 평가
발효 산마늘즙과 생즙의 항당뇨 활성은 a-glucosidase 및 a-amylase 활성 저해도를 측정하여 평가하였다. 먼저 a-glucosidase 활성평가는 조제된 시료 2.5 ㎕와 50 mM Sodium acetate buffer (pH 5.6)로 희석한 a-glucosidase (0.25 U/ml: ApisBio Co. Daegu, Korea) 25 ㎕를 혼합하여 37에서 10분간 미리 반응시키고 1 mM pNPG 용액 25 ㎕를 가하여 60에서 10분간 반응하였다. 이후 1M NaOH 25 ㎕를 가하여 반응을 정지시키고, 405 nm에서 흡광도를 측정하여 저해율을 계산하였다. 한편 a-amylase 활성 평가의 경우, 생즙시료 2.5 ㎕와 50 mM phosphate buffer (pH 6.8)로 희석한 a-amylase (0.25 U/ml: ApisBio Co. Daegu, Korea) 25 ㎕를 혼합하여 37℃에서 10분간 미리 반응 한 후, 0.5% soluble starch (Samchun Chemicals Co., Korea) 25 ㎕를 가하여 37℃에서 10분간 반응하였다. 이후 100℃에서 5분간 가열하여 반응을 정지시켰으며, 반응액에 150 ㎕의 DNS (3,5-dinitrosalicylic acid, Sigma Co., St. Louis, USA) 용액을 가하여 100℃에서 5분간 가열하여 발색한 후 상온에서 방냉하였다. 발색액은 96 well microplate reader (Sunrise-BAS/C, Tecan Co., USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 각각의 실험은 3반복한 후 평균값을 구하여 다음의 식으로 저해율을 계산하였다.
저해율 (%) = [1-(시료 첨가구 효소활성/대조구 첨가구 효소활성)] x 100
실시 결과 발효 산마늘즙은 산마늘 생즙에 비해 a-glucosidase 및 a-amylase 저해 활성이 증대됨을 확인하였다[표 6]. 따라서 발효 산마늘은 비발효 산마늘보다 우수한 항당뇨 활성을 가짐을 확인하였다.
발효 산마늘즙 (fermented juice)과 산마늘 생즙(fresh juice)의 항당뇨 활성 비교
시료 즙(주스)농도(%) 저해도 (%)
a-glucosidase a-amylase
발효 산마늘즙 100 12.33 21.81
10 1.74 5.08
생즙 100 3.86 6.08
10 1.12 2.33

Claims (4)

  1. 산마늘에 유산균을 접종시킨 후에 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 산마늘의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    유산균이 류코노스톤 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides)인 것을 특징으로 하는 발효 산마늘의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 제조방법에 따라 수득되는 것을 특징으로 하는 발효 산마늘.
  4. 제3항의 발효 산마늘을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 항산화, 항균 또는 항당뇨 활성을 갖는 기능성 건강식품 조성물.

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