마늘은 오래 전부터 우리나라에서 중요한 기호 식품으로 이용되어 왔으며 항암, 항균, 노화방지, 항산화 등 다양한 생리활성이 입증되었다. 마늘은 생으로 섭취 시 특유의 자극성을 가지므로 사람들은 보통 마늘을 익혀먹고 있는데 가공 중 마늘이 가지고 있는 본래의 맛과 성분이 변화하는 것을 우려하여 고유의 효능을 증진시킬 수 있는 형태인 흑마늘이 개발되었다. 흑마늘은 마늘을 통째로 고온에서 일정시간 동안 숙성시켜 마늘 자체의 성분과 효소 등에 의하여 내부까지 모두 흑색으로 변화한 것으로 매운맛이 감소하고 감미와 산미가 조화되어 마늘의 섭취를 용이하게 한다. 일반마늘이 일반흑마늘로 발효 시 갈변물질, 총페놀, 총플라보노이드, 함황화합물 등이 증가하거나 새로이 만들어져 항산화, 항암, 심혈관계 질환 예방 효과 등의 기능성이 증가한다. 자이언트마늘은 마늘에 비하여 크기가 매우 크고 풍미가 순하며 단맛을 내는 것으로 여러 나라에서 마늘 대체 식품으로 사용하고 있지만 국내에는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 자이언트마늘에 천연효소활성액 및 효모를 첨가하여 자이언트흑마늘로 발효시킬 시에 새롭게 생성되거나 늘어나는 유효성분을 분석하고 이에 대해 증진될 수 있는 항산화, 항균, DNA 손상 보호 효과를 측정하여 기존의 일반마늘 및 이를 발효한 일반흑마늘과 비교·분석하였다.
1. 성분 분석
일반 성분 분석 결과 자이언트마늘에서 자이언트흑마늘로 발효 후 수분은 감소하였으며 회분, 조단백, 조지방은 증가하였고 일반마늘에서 일반흑마늘로 발효 후에도 같은 경향을 보였다. pH는 발효 후 감소하였고 산도는 증가하는 경향을 보였다. 총당은 발효 후 증가했지만 자이언트흑마늘과 일반흑마늘 간에 큰 차이가 없었으며 환원당의 경향도 유사하엿다. 총 피루브산의 함량은 발효 후에 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 자이언트흑마늘이 일반흑마늘에 비하여 더 높은 값을 나타냈다. 구성 아미노산 측정 결과 자이언트마늘이 자이언트흑마늘로 발효 시에 histidine, lysine, arginine을 제외한 모든 아미노산이 많게는 2배 이상 증가하였으며, 자이언트흑마늘이 일반흑마늘보다 발효 후 총 아미노산 함량의 증가 비율이 더 높았다. 자이언트흑마늘이 일반흑마늘보다 arginine, cysteine, lysine, phosphoethanolamine, urea를 제외한 유리 아미노산의 함량이 더 높은 값을 나타냈으며 자이언트마늘이 자이언트흑마늘로 발효 후에 taurine, phosphoethanolamine, β-alanine, ethanolamine이 신규 생성되었다. 무기질의 측정 결과 자이언트마늘이 자이언트흑마늘로 발효 후에 구리, 철, 마그네슘, 나트륨이 증가하였다. SAC의 함량은 자이언트흑마늘이 자이언트마늘에 비해 약 4배 증가했으며 일반흑마늘보다 높은 값을 나타내었다. SAMC도 마찬가지로 발효 시에 함량이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
2. 항산화 효과 및 항균 활성
추출 수율은 자이언트흑마늘(57.43%) > 일반흑마늘(39.39%) > 자이언트마늘(26.82%) > 일반마늘(29.00%) 순으로 높았다. 항산화 효과를 측정한 결과 자이언트마늘이 자이언트흑마늘로 발효 시에 일반마늘이 일반흑마늘로 발효 하는 과정에서보다 더 큰 폭으로 활성이 증가하는 것을 볼 수 있었으며 자이언트흑마늘이 일반흑마늘에 비하여 항산화 활성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 자이언트흑마늘의 DPPH 및 ABTS radical 소거 활성의 IC50값은 각각 2.76 mg/mL, 4.44 mg/mL이었으며, 총 폴리페놀 함량은 9.95 GAE mg/g, 총 플라보노이드 함량은 3.75 quercetin mg/g이었다. 또한 FRAP 활성은 63.00 mM/g, 환원력의 EC50값은 2.96 mg/mL을 나타냈다.
항균활성의 측정 결과 네 가지 시료 모두 E. cloacae를 제외한 모든 균주에서 생육 저해 활성을 나타내었다. 자이언트흑마늘은 B. cereus에 대해 가장 큰 항균 활성을 보였으며 다음으로 S. enterica, E. coli 및 P. aureginosa, B. subtilis 및 S. aureus 순으로 높았다. 자이언트흑마늘은 일반흑마늘과 비교하였을 때 B. cereus, E. coli, P. aureginosa, S. aureus에 대해서 더 큰 항균 활성을 보였고 B. subltilis에 대한 활성은 같은 값을 나타내었다.
3. DNA 손상 보호 효과
세포 생존율을 측정한 결과 모든 농도에서 세포 독성을 보이지 않았으며 따라서 DNA 손상 보호 효과 측정은 500 μg/mL 이하의 농도에서 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 네 가지 시료 모두 농도가 높아짐에 따라 DNA 손상 보호 효과가 높게 나타났으며 자이언트흑마늘을 처리한 세포의 DNA 손상도는 모든 농도에서 50% 이하의 값을 보였다. ED50값은 자이언트흑마늘이 13.40 μg/mL, 자이언트마늘이 214.24 μg/mL, 일반흑마늘이 96.00 μg/mL, 일반마늘이 316.03 μg/mL이었으며, DNA 손상 보호 효과는 자이언트흑마늘 > 일반흑마늘 > 자이언트마늘 > 일반마늘 순으로 확인 되었다.
이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때 자이언트마늘을 자이언트흑마늘로 발효 시 유효 성분의 함량이 크게 증가하거나 새롭게 생성되었으며, 자이언트흑마늘과 기존의 일반마늘 및 이를 발효시킨 일반흑마늘을 비교하였을 때 자이언트흑마늘의 항산화 및 항균 활성의 우수성이 확인되었다. 또한 자이언트흑마늘의 DNA 손상 보호 효과를 확인함으로써 항암에도 탁월한 효능을 보일 것으로 예상되었다. 이는 자이언트흑마늘이 항산화, 항균 및 항암작용을 하는 건강기능성식품 소재로 활용될 수 있음을 시사해 주는 결과라 생각한다.