흑마늘을 이용하여 와인을 제조해보고 숙성 칩의 종류에 따른 향기 성분의 변화를 조사하였다. 흑마늘 와인을 제조한 후, 저장 조건으로 미국산 칩과 프랑스산 칩을 이용하여 3개월간 $10^{\circ}C$에서 숙성하여 흑마늘 와인을 완성하였다. 향기 성분을 분석을 위하여 GC/MS를 이용하였다. 미국산 칩을 사용한 경우 주요 향기성분으로 2-methyl-1-propanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol, acetaldehyde, butanoic acid, octanoic acid, 1,1-diethoxyethane, allyl methyl sulfide가 검출되었다. 프랑스산 칩을 사용한 경우에는 1-propanol, 2-methyl-1-propanol, 3-methyl-1-butanol, acetaldehyde, acetic acid, propanoic acid, butanoic acid, octanoic acid, 2-heptanone, 1,1-diethoxyethane, N-amino32-hydroxypropanamidate, n-butylamine, chloroacetonitrile, allyl methyl sulfide가 주요성분으로 검출되었다. 미국산 칩을 사용한 와인에서 과일향성분인 n-propylacetate, butanoic acid, octanoic acid가 상대적으로 높게 검출되었고, 흑마늘에서 기인된 allyl methyl sulfide는 미국산 칩을 사용한 경우에서만 검출이 되었다. Acetic acid는 프랑스산 칩을 이용한 경우에만 검출되었다.
마늘의 천연 성분을 분석하였을 때 8개의 주요 성분이 나타났으며, 가장 크게 나타난 피크는 알린이었고 실제로 함량도 가장 높게 나타났다. 이소알린은 알린의 뒤를 이어 큰 피크를 나타내었고 함량도 알린에 이어 많은 양이 얻어졌다. 기타 마늘 특유의 함황유기화합물로서 ${\gamma}$-glutamyl peptide류가 있으며 함량이 충분하여 분리 정제를 수행한 것으로는 ${\gamma}$-glutamyl-S-allylcysteine, ${\gamma}$-glutamyl-S-1-propenylcysteine, ${\gamma}$-glutamylphenylalanine 등 3가지였다. 기타 마늘 특유의 성분은 아니지만 UV 208 nm에서 흡광도를 크게 나타내는 것으로 arginine, tyrosine, phenylalanine, tryptophan과 같은 일반적인 아미노산류가 있었지만, 본 연구에서는 마늘 특유의 아미노산과 펩타이드만을 정제하였다. 마늘 특이 아미노산과 펩타이드의 분리정제는 재순환 분취 HPLC를 이용하여 순수하게 정제하였으며, 생마늘 6 kg으로부터 알린, 이소알린, ${\gamma}$-glutamyl-S-allylcysteine, ${\gamma}$-glutamyl-S-1-propenylcysteine, ${\gamma}$-glutamylphenylalanine이 각각 7.32, 1.53, 0.38, 0.42, 0.23 g을 얻었으며 이를 마늘 함유량 대비 수율로 계산하면 각각 12.2, 42.5, 1.6, 1.2, 4.8%이었다. 정제한 물질들의 동정방법은 HPLC 머무름 시간의 비교 및 LC/MS를 이용한 분자량 측정이었다. 동일한 분자량을 가지는 알린과 이소알린을 분별하기 위해 $^1H$-NMR를 그리고 ${\gamma}$-glutamyl-S-allylcysteine과 ${\gamma}$-glutamyl-S-1-propenylcysteine을 구별하기 위해 $^1H$-NMR과 $^{13}C$-NMR분석을 수행하였다.
산마늘의 다신초 덩어리로부터 인경형성을 위해 ABA와 MeJA가 첨가된 MS 배지에서 배양하였다. 저농도 (0.01mg/L)의 ABA처리구는 인경 형성보다 오히려 신초의 증식을 유도하였다. 인경은 MeJA처리구에서 배양 4∼6주 후 형성되기 시작하여 1.0mg/L MeJA 처리구에서 다신초 덩어리로부터 100% 인경형성이 이루어졌다. 조직학적 관찰 결과 생장조절제가 첨가되지 않은 배지의 인경과는 달리 MeJA처리구에서 비대된 인경의 외피세포는 크고 둥글며 단백질 등의 물질로 가득 차 있었다. 산마늘의 다신초 덩어리로부터 인경형성에 MeJA가 촉진적임을 알 수 있었다.
김치의 주재료인 배추와 부재료를 한가지씩 첨가한 각 시료들을 $12{\sim}16^{\circ}C$에서 숙성시키면서, 유기산, 이산화탄소, alcohol 및 카보닐 화합물의 함량 변화를 측정하였고, 관능 검사를 실시하였다. 비휘발성 유기산은 lactic succinic, fumaric, malic acid가 분리되었고, 휘발성 유기산은 acetic, formic, propionic, butyric, valeric n-heptanoic acid 등이 분리되었으며, 카보닐 화합물은 acetaldehyde와 acetone이 분리되었다. Lactic acid는 숙성 시간에 따라 점차 증가했고, 고춧가루, 마늘, 파가 첨가된 김치에 많았다. Acetic acid도 발효가 진행됨에 따라 함량이 증가하였으며, 특히 마늘이 첨가된 김치에서 두드러졌다. 이산화탄소의 함량은 마늘이 첨가된 김치에 많았으며, alcohol류는 전 시료에서 ethanol 만이 확인되었다. Acetaldehyde와 acetone은 김치의 off-flavor와 직접적인 관계가 없는 것으로 나타났다.
본 연구는 산마늘의 임간재배를 위한 기초 환경자료를 제공하고자 실시하였다. 울릉도 산마늘은 너도밤나무, 우산고로쇠나무, 섬잣나무, 솔송나무, 소나무, 곰솔, 섬피나무, 두메오리나무 군락에 자생하고 있으며, 입지환경은 평균 해발고도 563.4 m, 평균 경사는 $27.8^{\circ}$ 이었다. 토성은 사토, 사질양토, 양질사토, 양토가 다양하게 나타났으며, 유기물층의 깊이는 평균 6 cm, 토양 pH는 5.40, 유효인산은 18.5 ppm, 양이온 치환용량은 $18.6cmol_c/kg$으로 나타났다. CCA분석에 의한 입지와 토양인자와의 상관관계를 보면 너도밤나무군락은 탄소, 질소, 모래함량, 양이온치환용량과 정의 상관관계를 나타내었다.
평균체중 120kg 내외의 생후 5개월령 한우 27두를 외과적 수술로 거세를 실시한 후 대조구(볏짚 급여구) 10두와 시험구(마늘대 사일리지 급여구) 17두로 나누어 사양시험을 22개월 동안 실시하였다. 농후사료는 대조구에서 육성기, 비육전기 및 비육후기 동안 각각 체중의 1.34, 1.69 및 1.65%를 급여하였고 시험구에서는 1.47, 1.74 및 1.66%를 급여하였다. 조사료원으로 볏짚을 대조구에서 육성기, 비육전기 및 비육후기 동안 각각 체중의 1.37, 0.65 및 0.43%를 급여하였고 시험구에서는 1.38, 0.63 및 0.43%를 급여하였다. 또한 시험구에서는 마늘대 사일리지를 비육전기 및 비육후기 동안 각각 체중의 0.22 및 0.33%를 급여하였다. 본시험의 결과를 요약하면 다음과 같다. 일당증체량은 전기간 동안 대조구와 시험구간에 각각 0.80 및 0.81kg으로 유의적인 차이가 없었다(P〉0.05). 농후사료 섭취량은 대조구와 시험구 각각 5.02kg 및 5.35kg으로 시험구가 약간 높았지만 유의적인 차이는 없었으며(P〉0.05), 조사료 섭취량은 대조구와 시험구 각각 2.58 및 3.58kg이었고, 사료효율은 대조구와 시험구가 각각 9.50 및 11.05로 차이는 없었다. 육량 등급은 마늘대 급여구가 약간 낮았지만 유의적인 차이는 없었고(P〉0.05), 육질 등급은 유의적인 차이는 없었지만 시험구가 약간 높았다. 쇠고기의 전단력은 마늘대 급여구가 볏짚 급여구보다 낮았다. 도체의 아미노산 조성은 필수 아미노산 및 비필수 아미노산 모두 처리구간에 차이가 나타나지 않았고, 도체의 지방산 조성 중 포화 지방산은 대조구가 약간 높았고, 불포화 지방산은 반대로 처리구가 약간 높았다. $\omega$-6과 $\omega$-3 지방산의 비율은 마늘대 급여구가 볏짚 급여구보다 좁아서 마늘대 급여가 불포화지방산중 oleic acid 함량이 볏짚 급여구에 비하여 더 높아서 근육 중의 지방산의 조성을 좋게 하는 것 같다. 두당 소득은 시험구가 대조구보다 22.54% 증가하였다. 이상의 결과들을 종합하여 볼 때 한우 거세우에 마늘대 사일리지를 비육기간 동안 급여하면 거세우의 증체에는 영향을 주지는 않지만, 한우 사육 농가에는 소득의 증대를 가져오므로 마늘대 사일리지를 조사료 공급원으로 급여하는 것이 바람직하다고 사료된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 산마늘을 산지별로, 그리고 부위별로 총아미노산 및 유리아미노산의 함량을 비교하고, 휘발성 유황화합물과 사포닌의 함량을 서로 비교하였을 때 그 이용목적에 따라 산지별로, 부위별로 각각 품질평가는 달라질 수 있음을 나타내었다. 즉, 아미노산을 이용하기 위해서는 이 식물의 지하부를 이용하는 것이 지상부를 이용하는 것 보다 훨씬 좋을 것으로 평가되었고 산지별로는 울릉도산의 지하부가 가장 많이 함유된 것으로 나타났다. 그러나, 산지별로 유리아미노산이나 총아미노산의 양이 크게 차이를 나타내지 않았다. 아미노산 중에서도 arginine, glutamine 및 asparagine 등은 다른 아미노산종에 비하여 현저히 많은 양을 함유함을 밝혔다. 그리고, 유황화합물의 경우에는 내륙종인 오대산산이나 지리산산의 것이 해양적 지리조건의 울릉도산에 비하여 현저히 많은 양을 함유하였음을 밝혔다. 내륙종은 지상부에 이들 화합물을 많이 함유하였으나 울릉도산은 지하부가 더 많이 이들을 함유하였다. 마지막으로, 사포닌 성분의 경우에는 지하부가 지상부보다 훨씬 많은 양을 함유하였고 그 순서는 울릉도산, 지리산산, 오대산산이었다. 오대산산은 다른 두 산지의 것보다 현저히 적은 양을 함유하였다. 산마늘 MeOH 추출물의 n-BuOH 분획의 양은 사포닌의 함량을 잘 방영하지 못하였는데 이는 이 분획에 저자 등이 구명한 allivicin 등 flavonol 배당체 등의 함유량의 차이에 일부 기인할 것으로 추측된다.
마늘을 각종 기능성 식품 재료로 이용하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 산지별 마늘의 화학성분 및 항균활성을 조사하였다. 색도 중 L값은 53.41~57.15, a값은 -3.49~-4.38 및 b값은 11.47~17.55였으며, 일반성분 중 수분, 조단백질, 조지방, 가용성 무질소물, 조섬유 및 회분 함량은 각각 65.24~71.96, 6.24~9.35, 0.21~0.49, 19.01~22.72, 0.58~0.95 및 1.01~2.01%로 나타났다. 산지별 마늘의 주요 무기성분으로는 Na, Mg, K, Ca 및 P였으며, 그 함량은 각각 27.22~112.03, 18.17~32.56, 242.16~569.28, 28.60~63.93 및 117.72~265.21 mg%였고, 유리당은 sucrose, glucose 및 fructose였다. 마늘은 17종의 아미노산이 분석되었으며, 그 중 proline, arginine, glutamic acid 및 aspartic acid가 주요 아미노산으로 나타났고, 총 아미노산 함량은 2,709.33~4,561.04 mg%이었다. 비타민 C 함량은 2.966~8.673 mg%이었다. 산지별 마늘의 주요 지방산으로는 linoleic acid, oleic acid 및 palmitic acid였으며, 불포화지방산이 72.18~74.35%였고, 포화지방산은 25.65~27.82%였다. 산지별 마늘물 추출물을 이용하여 항균활성을 측정한 결과, 농도의존적으로 그램 음성 및 양성 모든 세균에서 높은 항균활성을 보였다.
본 연구에서는 다양한 기능성 및 생리활성 물질을 함유하고 있는 마늘의 활용방안을 제시하고 마늘 생산 농가의 안정적인 소득과 수급조절 및 건강 기능 증진을 위하여 마늘을 이용한 마늘 첨가 막걸리를 개발하고 품질특성 및 항알레르기 효과를 확인하였다. 사용된 마늘의 수분함량은 62.44%, 총당 15.31%, 회분 1.12%, pH 6.4, 총산은 1.03%로 마늘 첨가 막걸리의 총당, 환원당 함량, 총산 및 아미노산도는 다소 높게 나타났고 알코올 함량에 있어서 대조구에 비해 1%정도로 높게 나타났다. 주요 유기산은 lactic, citric, malic, oxalic 및 succinic acid로 나타났으며 이 중 lactic acid 함량이 203.2%로 대조구에 비해 약 16배 정도로 높게 나타났다. 마늘 첨가 막걸리의 total polyphenol 함량, DPPH 자유라디칼 소거 활성 및 total thiosulfate는 대조구 막걸리에 비해 다소 높게 나타났다. 이는 마늘에 함유되어 있는 유기 황 화합물 등에 의해 함량이 높게 나타난 것으로 사료된다. MTT 분석 결과 유의적인 차이를 보이지 않아 마늘 첨가 막걸리의 세포 독성은 없는 것으로 나타났으며, 알레르기 유발 및 예방효과를 확인하기 위한 histamine 유리량을 측정한 결과 마늘 첨가 막걸리와 대조구 막걸리 모두 histamine 유리억제효과를 보였으며 마늘 첨가 막걸리에서 보다 높은 효과를 확인할 수 있었다. 관능검사 결과 색에 대한 기호도는 특유의 색을 유지하여 대조구에 비해 다소 낮게 나타났지만, 맛, 향 및 전체적인 기호도는 대조구 막걸리에 비해 마늘 첨가 막걸리가 우수한 것으로 나타났다. 따라서 마늘 첨가 막걸리는 국내 막걸리 시장의 다양성을 증대시키고 우수한 기능성으로 막걸리 시장의 활성화를 이어 갈 수 있을 것으로 사료된다. 또한 한국의 전통주로 자리매김하기 위해서 저장성 연구 및 향기성분 분석, 제성기술 확립 등 연구가 수반되어야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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