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ISSN : 1229-1153(Print)
ISSN : 2465-9223(Online)
Journal of Food Hygiene and Safety Vol.30 No.2 pp.210-216
DOI : https://doi.org/10.13103/JFHS.2015.30.2.210

Antibacterial Activity of Aqueous Garlic Extract Against Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus

Seung-Yoon Lee1, Sang-Hyun Nam1, Hyun-Jung Lee1, Song-Ee Son2, Hu-Jang Lee2*
1Geochang Daesung High School, Geochang 670-807, Korea
2Research Institute of Life Sciences and College of Veterinary Medicine,Gyeongsang National University, Chinju 600-701, Korea

† The first two authors contributed equally to this work.

Correspondence to: Hu-Jang Lee, Research Institute of Life Sciences and College of Veterinary Medicine, Gyeongsang National University, 501 Jinju-daero, Jinju, Gyeongnam 660-701, Korea Tel: 82-055-772-2352, Fax: 82-055-772-2308hujang@gnu.ac.kr
December 30, 2014 March 18, 2015 June 2, 2015

Abstract

This study was investigated about the antibacterial effects of aqueous garlic extract (AGE) against Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7), Salmonella typhimurium (S. typhimurium) and Staphylococcus aureus (S. aureus). The minimum inhibitory concentration (MIC) of AGE against E. coli O157:H7, S. typhimurium, and S. aureus was 24, 48 and 24 mg/mL, respectively. In addition, the minimum bactericidal concentration (MBC) of AGE against E. coli O157:H7, S. typhimurium, and S. aureus was all of 96 mg/mL. The growth of E. coli O157:H7 was significantly inhibited at the concentration of AGE 24 mg/mL at 24 hr post-incubation (p<0.01), but that of S. aureus was not significantly inhibited at the same concentration. However, the growth of S. aureus at the concentration of AGE 96 mg/mL was significantly inhibited at 24 hr post-incubation compared to that of untreated bacteria (p<0.01). At the concentration of AGE 48 (p<0.05) and 96 mg/mL (p<0.001), the growth of S. typhimurim was significantly inhibited at 24 hr after incubation compared to that of untreated bacteria. With the results of this study, AGE can be used as alternative to antibiotics and chemical food preservatives.


마늘 물추출물의 Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium,Staphylococcus aureus에 대한 항균활성

이 승윤1, 남 상현1, 이 현정1, 손 송이2, 이 후장2*
1거창대성고등학교
2경상대학교 수의과대학·생명과학연구원

초록


    최근 다양한 식품들이 유통됨에 따라서, 식품 보존기간 의 연장 및 식품 부패 미생물의 방제 등 식품보존에 대한 문제가 대두되고 있다. 현재, 주로 상용되고 있는 식품보 존제로는 인공적으로 합성한 화학적 제품들이 주류를 이 루고 있어, 이들에 대한 안전성 문제로 인해 천연 식품보 존제에 대한 관심이 증가하고 있다. 따라서 향신료를 포 함한 식품소재들로부터 항균성 물질을 찾고자 하는 연구 들이 활발하게 진행되고 있다1-3).

    마늘(Allium sativum L.)은 백합과(Lilliaceae) 파속(Allium) 에 속하는 다년생 인경작물로서 독특한 향미와 다양한 생 리활성을 갖고 있어서 오래 전부터 향신료로 널리 사용되 어 왔다4). 마늘은 우리의 식생활에 많이 이용되어 온 중 요한 향신료로서, 식품의 보존, 항혈전, 항암, 혈압 강하, 혈당 강하, 콜레스테롤 저하, 동맥경화 예방, 중금속의 해 독, 노화방지 효과 등의 많은 기능성 소재로 광범위하게 이용되고 있으며5), 병원균의 증식을 억제하는 항균작용이 있는 것으로 보고되어 있다6-9).

    마늘의 주된 항균작용은 allicin (diallyl thiosulfinate)에 의해 일어나는 것으로 알려져 있는데10), 불안정한 화합물 인 allicin은 생마늘에는 직접 존재하지 않으나 절단하거나 으깨는 등의 상처를 입게 되면 마늘에 전구체로 들어 있 던 alliin (S-allyl-L-cysteine sulfoxide)이 마늘에 들어 있는 효소인 alliinase에 의해 allicin으로 분해되는 것으로 알려 져 있다6-11). Alliin의 분해과정에서 생성된 allicin의 항균작 용은 thiosulfinate가 미생물의 대사에 관계되는 세포내의 중요한 단백질의 SH기와 반응하여 단백질의 활성을 저해 함으로써 일어나는 것으로 알려져 있다4,6).

    세균성 식중독의 치료에는 다양한 항생물질이 사용되고 있으나, 많은 식중독 유발 병원성 세균들이 항생제 내성을 갖고 있어서 치료에 많은 어려움이 존재한다12,13). 또한, 소 비자의 식품에 대한 의식이 높아짐에 따라, 식품에 사용 되는 각종 인공 합성 보존제을 안전성이 높은 천연보존제 로 대체해야 한다는 요구도 증가하고 있다. 따라서 세계 각국에서는 천연물을 이용하여 세균성 식중독 치료를 위 한 항생제 대체 천연항균물질에 대한 연구와 천연 식품보 존제 개발을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다9,14).

    Escherichia coli (E. coli)는 동물의 장내에 서식하는 정 상 세균총으로 대부분 비병원성으로 알려졌으나, 그 중 일 부는 병원성을 가지는 것으로 알려져 있다. 병원성 대장 균에 감열될 경우에는 균종에 따라 다소 차이가 있기는 하지만, 설사와 복통이 주요 증상으로 나타나는 것으로 알 려져 있다15).

    Salmonella속 균은 장내세균과에 속하는 그람음성의 통 성혐기성의 세포내 기생세균으로서 사람과 동물을 비롯하 여 자연계에 널리 분포하고 있다. 이 속균의 보균동물이 사람에 대한 감염원이 되고 있어 환경이나 오염된 식품을 통하여 식중독을 일으키므로 공중보건상 매우 중요한 세 균이다16). 살모넬라 감염증은 다양한 질병을 유발하는 대 표적인 인수공통전염병으로서, 사람에서 식중독과 장티푸 스를 유발시키는 것으로 알려져 있다17).

    Staphylococcus aureus (S. aureus)는 그람양성 구균으로 화농성질환 및 식중독의 원인균으로 식품위생상 중요한 세균이다. 황색포도상구균은 저항성이 강하여 공기, 토양 등의 자연계에 광범위하게 분포하고 있으며, 건강한 사람 과 동물의 피부 등에도 상재하고 있어서 식품에 쉽게 오 염되어 식중독을 유발시키는 것으로 알려져 있다18). 황색 포도상구균에 의해서 생산되는 장독소는 사람에서 구토, 설사 및 장염 등을 일으키는 주된 식중독 원인체의 하나 일 뿐만 아니라 독성 쇼크성 증후군을 일으켜 치사에 이 르게 할 수 있다고 보고되어 있다19).

    기존에 마늘을 이용한 많은 연구들은, 1~2 개의 식중독 균의 사용, 식중독균에 대한 마늘 추출물의 최소억제농도 (MIC, minimum inhibitory concentration)와 최소살균농도 (MBC, minimum bactericidal concentration) 미산출, 식중 독균에 대한 마늘 추출물의 시간 경과에 따른 증식억제 실험 미실시 등 많은 한계점을 갖고 있다4-6).

    따라서 본 연구에서는 마늘추출물의 항균활성 및 식품 보존제로서의 가능성을 알아보기 위하여, 주요 식중독균인 E. coli O157:H7, Salmonella typhimurium (S. typhimurium) 그리고 S. aureus에 대해 마늘추출물의 MIC, MBC, 그리 고 시간경과에 따른 증식억제효과 등을 확인하기 위해 수 행하였다.

    Materials and Methods

    사용균주

    시험에 사용한 E. coli O157:H7 (ATCC 933), S. typhimurium (G-B-14-21-62) 그리고 S. aureus (ATCC 25923) 는 농림축산검역본부로부터 분양받아 경상대학교 수의과 대학에서 보관하고 있는 균주들을 사용하였다.

    −80℃에서 보관중인 E. coli O157:H7, S. typhimurium, S. aureus를 해동시킨 후, 각 균주를 tryptic soy agar (TSA, Merck, Darmstadt, Germany)에 접종하여 37℃에서 24시간 동안 2회 계대·배양한 후, 이를 다시 tryptic soy broth (TSB, Merck, Darmstadt, Germany) 5 mL에 접종하여 37℃ 에서 24시간 배양하였다. 배양 후, 0.1 M potassium phosphate buffer solution (PBS, pH 7.2)를 가하여 집락을 집적한 다음, 이것을 4,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 세척한 후, 균수를 단계 희석하여 실험에 사용하였다.

    마늘추출액의 조제

    시험에 사용한 마늘은 진주인근 지역 (의령)에서 재배한 신선한 통마늘 (대서마늘)로서 진주시 가좌동 내 마트에 서 구매하였다. 마늘은 껍질을 제거한 후, 수돗물로 세척 하고 물기를 제거한 다음 동량의 증류수와 함께 분쇄하였 다. 분쇄 후, 현탁액을 50 mL 원심관에 넣고, 3,500 rpm 에서 30분간 원심분리한 후, 상층액을 수거하여 0.45 μm membrane filter (Sartorius, Goettingen, Germany)를 이용하 여 여과·제균한 다음, 추출물을 −18℃의 냉동고에 보관 하면서 실험에 사용하였다.

    마늘추출물의 농도별 항균 효과

    마늘추출물의 농도별 항균력을 알아보기 위하여 멸균 생 리식염수를 이용하여 원액(768 mg/mL)을 2배로 희석한 다 음, 2배씩 단계희석하여 시료액을 제조하였다. E. coliO157:H7, S. typhimurium, S. aureus가 각각 함유된 TSA 평판배지에 5개의 disc를 놓고 그 중 4개 위에는 시료액 을 시계 반대방향으로 50 μL씩 각각 접종하고, 중앙의 대 조구 disc에는 생리식염수를 동량으로 접종하였다. 37℃에 서 24시간 배양 후 생존 억제대를 측정하였다.

    MIC와 MBC 측정

    각 균주에 대한 마늘추출액의 MIC와 MBC를 액체배지 희석법20)을 이용하여 측정하였다. MIC의 측정은 96-well plate의 각 well에 TSB를 이용하여 108 colony forming unit (CFU)/mL로 조정한 각 균주액 100 μL 씩을 넣고, 각 균주 당 1개씩의 column을 제외하고, 2단계씩 희석한 농도의 마 늘추출액을 50 μL 씩 첨가한 다음, 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 배양 후, 마늘추출액을 첨가하지 않은 균 배 양액과 마늘 추출액을 첨가한 균 배양액과 비교하여, 최 초로 균의 증식이 억제된 농도를 각 균의 MIC로 하였다. MBC의 측정은 96-well plate의 각 well에 TSB를 이용하 여 108CFU/mL로 조정한 각 균주액 100 μL 씩을 넣고, 앞 서 확인된 각 균주의 MIC를 전·후로 2단계씩 희석한 농 도의 마늘추출액을 50 μL 씩 첨가한 다음, 37℃에서 24시 간 동안 배양하였다. 배양 후, 균의 사멸여부를 확인하기 위하여, 각 well에 있는 배양액 50 μL 씩을 각 균주의 선 택배지(MacConkey Agar (Komed, Seongnam, Korea): E. coli O157:H7, S. typhimurium; Eosin-Methylene Blue agar (BD Korea, Seoul, Korea): S. aureus)에 도말하여, 37℃에 서 24시간 배양 후에 균이 완전히 사멸된 최소농도를 MBC 로 하였다. MIC와 MBC는 마늘추출물을 동결·건조시킨 후, 건조물의 중량을 측정하여, 마늘추출물 mL 당으로 나 타내었다.

    마늘추출물의 증식억제 효과

    마늘추출물의 각 균주에 대한 증식억제 효과를 알아보 기 위하여, 멸균 생리식염수를 이용하여 각 균주에 대해, MIC, MBC, 그리고 2×MBC로 마늘추출액을 제조하였다. 125 mL 삼각 플라스크에, 30 mL TSB, 각 배양 균주를 희 석하여 106CFU/mL로 조정한 균주 희석액 0.1 mL, 그리 고 마늘추출액을 각각 MIC, MBC, 2×MBC로 첨가하여, 37℃에서 24시간 동안 배양하면서, 0, 4, 8, 16, 24 시간에 각각 균수를 측정하였다.

    균수 측정

    균수 측정은 배양 시간별로 각각 1 mL의 배양액을 취 하여 생리식염수로 10배수 단계 희석한 후, 0.1 mL를 균 주 당 3개의 TSA 평판배지에 도말하여 37℃에서 48시간 배양한 다음, 균수를 측정하여 얻은 평균치를 logCFU/mL 로 나타내었다.

    통계학적 분석

    결과에 대한 통계 분석은 Sigma plot (Systat Software Inc., USA)을 이용하여 student’s t-test로 실시하였으며, P < 0.05일 때, 유의한 차이가 있는 것으로 간주하였다.

    Results and Discussion

    마늘추출물의 농도별 항균 효과

    마늘추출물의 항균력을 확인하기 위하여 원액을 2배 희 석한 다음, 2배로 단계희석한, 192, 96, 48, 24 mg/mL의 농도를 각각 E. coliO157:H7, S. typhimurium, S. aureus 를 배양한 평판배지에 적용한 하였다.

    마늘추출액 192 mg/mL의 농도에서, S. aureus에서 가장 높은 저지환을 보였으며, 이어서 E. coli O157:H7 그리고 S. typhimurium으로 나타나, 모든 균주에 대하여 마늘추출 액은 우수한 항균효과를 나타내었다. 마늘추출액 24 mg/ mL의 농도에서, S. aureusE. coli O157:H7은 저지환이 형성되었으나, S. typhimurium은 저지환이 나타나지 않았 다(Table 1, Fig. 1).

    고와 양(2008)4)의 연구에서, 마늘추출 원액에 의한 S. aureus, S. typhimurium, E. coli의 저지환 크기는 각각 31.5, 31.2, 17.9 mm 순으로 나타났다고 보고하였다. 김 등(2004)21) 은 생마늘 물추출액을 이용하여 S. aureus, S. typhimurium, E. coli에 대한 저지환의 크기를 측정한 결과, 각각 21, 20, 22 mm로 나타났다고 보고하였다. 또한, Durairaj 등(2009)22) 은 마늘 물추출액을 이용한 항균실험에서, 50% 마늘추출 액에 대한 S. aureusS. typhimurium의 저지환이 각각 16 과 18 mm이었다고 보고하였다. 본 연구에서, 마늘추출액 48 mg/mL에 대한 저지환의 크기는 S. aureus, E. coli O157: H7, S. typhimurium 순으로 나타났다. 이는 앞선 연구결과 들에서도 마늘추출물에 대한 각 균에 대한 항균효과의 차 이가 나타난 것과 같이, 대상균주의 혈청형과 마늘의 산 지에 따른 항균효과의 차이에 기인한 것으로 사료된다.

    MIC와 MBC

    마늘추출물의 E. coli O157:H7, S. typhimurium, S. aureus 에 대한 항균효과를 조사하기 위하여 액체배지 희석법을 이용하여 MIC 및 MBC를 측정한 결과는 Table 2와 같았다.

    MIC에 있어서, E. coli O157:H7과 S. aureus는 24 mg/ mL이었으며, S. typhimurium의 경우에는 48 mg/mL로 나 타나, 마늘추출물에 대해 E. coli O157:H7과 S. aureusS. typhimurium 보다 감수성이 높은 것으로 사료된다. 한 편, MBC에 있어서는, E. coli O157:H7, S. typhimurium 그 리고 S. aureus 모두 96 mg/mL을 나타내었다.

    고와 양(2008)4)은 가열온도에 따른 마늘즙의 E. coli, S. typhimurium, S. aureus에 대한 항균효과를 조사한 결과, 가열하지 않은 생마늘즙이 가열한 마늘즙에 비해 모든 균 주에서 높은 항균효과를 보였으며, 생마늘즙의 E. coli, S. typhimurium, S. aureus에 대한 MIC는 각각 8.0, 2.0, 1.0 mg/mL이었다고 보고하였다. 김 등(2004)21)은 생마늘을 물과 ethanol로 추출하여 항균효과를 조사한 결과, ethanol 추출물이 물 추출물에 비해 항균활성이 높았으며, ethanol 추출물의 E. coli, S. typhimurium, S. aureus에 대한 MIC 는 각각 0.5, 0.5, 1.0 mg/mL이었다고 보고하였다. 반면에, 지 등(1997)23)은 마늘의 물 추출물과 ethanol 추출물의 E. coli에 대한 항균활성을 비교한 결과, 물 추출물이 ethanol 추출물 보다 E. coli에 대한 항균활성이 높았다고 보고하 였다. 한편, Garba 등(2013)24)의 연구보고에 따르면, 마늘 의 물 추출물의 E. coli에 대한 MIC와 MBC는 각각 100 과 200 mg/mL이었으며, S. aureus에 대한 MIC와 MBC는 각각 200과 300 mg/mL이었다고 보고하였다. 본 연구의 결 과는, 마늘의 추출방법과 추출용매를 고려하더라도, 고와 양(2008)4)의 연구와 김 등(2004)21)의 연구 결과와 비교하 여 마늘 추출물의 E. coli O157:H7, S. typhimurium, S. aureus에 대한 MIC와 MBC가 높았던 반면에, Garba 등 (2013)24)의 연구결과와 비교해서는 매우 낮게 나타났다. 이 러한 결과는 마늘의 품종과 산지에 따라 수용성 고형물질 과 항균물질의 함량에 차이가 있어서25,26), 대상균주에 따 라 상이한 항균활성을 나타낸 것으로 사료된다.

    마늘추출물의 증식억제 효과

    E. coli O157:H7 증식억제 효과

    Fig. 2는 마늘추출물의 여러 농도(24.0, 96, 192 mg/mL) 에서 E. coli O157:H7에 대한 증식억제 효과를 나타낸 것 이다. 마늘추출물을 첨가하지 않은 대조군의 경우에는 배 양 후, 8시간까지 증가하여 이후에는 24시간까지 비슷한 균수를 유지하였다. 한편, 마늘추출물을 MIC (24 mg/mL) 로 첨가한 실험군의 경우, 배양 후, 8시간부터 무첨가 대 조군과 비교하여 균의 증식이 유의성 있게 감소하였다(p < 0.01). 마늘추출물을 MBC (96 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우, 배양 후 4시간부터 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유의성 있게 감소하였다(4시간, p < 0.05; 8시간, p < 0.01; 16시간, 24시간, p < 0.001). 마늘추출물을 2×MBC (192 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우에도 MBC로 첨가한 경우와 같이, 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유 의성 있게 감소하였다(4시간, p < 0.01; 8시간, 16시간, 24 시간, p < 0.001).

    우 등(2011)9)은 마늘추출물을 이용한 Escherich coli에 대한 증식억제 실험을 수행한 결과, 배양 후 24시간에, 무 투여 대조군의 경우, 9.5 logCFU/mL을 보인 반면에, 2.5% 의 마늘추출액을 투여한 경우에서는 약 2.8 logCFU/mL을 보여, 증식이 현저하게 억제되었다고 보고하였다. Mohammad (2011)27)E. coli O157:H7을 다진 쇠고기에 감염시킨 후, 마늘추출물을 31.2 mg/g로 투여하고 24시간 후에 무투 여 대조군에 비해 균 증식억제를 확인한 결과, 약 1.58 logCFU/g이 감소하였다고 보고하였다. 본 연구의 경우, 마 늘추출물을 24 mg/mL로 투여한 경우, 24시간 후에 대조 군에 비해 약 2.7 logCFU가 감소하여, 우 등(2011)9)의 연 구결과보다는 효과가 낮게 나타났다. 이는 사용 균주의 혈 청형이 다른 점과 추출방법에 있어서 차이에 의한 결과로 사료된다. 반면에, Mohammad (2011)27)의 연구에서 보다 는 본 연구에서 증식억제 효과가 높게 나타났는데, 이는 마늘추출물의 항균효과가 쇠고기의 육즙과 같은 유기물에 의해 저하되어 균 증식억제 효과가 낮았던 것으로 사료된다.

    S. typhimurium 증식억제 효과

    Fig. 3은 마늘추출물의 여러 농도(48.0, 96, 192 mg/mL) 에서 S. typhimurium에 대한 증식억제 효과를 나타낸 것 이다. 마늘추출물을 첨가하지 않은 대조군의 경우에는 배 양 후, 8시간까지 증가하여 이후에는 24시간까지 비슷한 균수를 유지하였다. 마늘추출물을 MIC (48 mg/mL)로 첨 가한 실험군의 경우, 배양 후 8시간과 24시간에 대조군과 비교하여 유의성 있게 감소하는 결과를 나타내었다(p < 0.05). 마늘추출물을 MBC (96 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우, 배양기간 동안 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유 의성 있게 감소하는 결과를 나타내었다(4시간, p < 0.05; 8 시간, 16시간, p < 0.01; 24시간, p < 0.001). 마늘추출물을 2×MBC (192 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우에도 MBC 로 첨가한 경우와 같이, 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유의성 있게 감소하였다(4시간, 8시간, p < 0.01; 16 시간, 24시간, p < 0.001).

    Kumar와 Berwal (1998)28)S. typhimurium에 마늘추출 물을 5% 투여하고 24시간 동안 배양 후에 무투여 대조군 과 비교하여 균 증식억제를 확인한 결과, 약 74.1% 증식 억제가 확인되었다고 보고하였다. 또한, Abdul 등(2012)29) 은 다제내성 S. typhimurium에 마늘추출물을 22 mg/mL의 농도로 처리하고 24시간 동안 배양 후에 무투여 대조군과 비교하여 균 증식억제를 확인한 결과, 100% 증식억제가 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서는, S. typhimurium에 마늘추출물을 48 mg/mL로 투여하고, 24시간 배양 후에 대 조군과 비교한 결과, 약 77.8%의 증식억제가 나타나, 우 등(2011)9)의 연구결과보다는 다소 효과가 높게 나타났으 나, Abdul 등(2012)29)의 연구결과보다는 낮게 나타났다. 이 러한 결과는 마늘의 품종과 산지에 따른 항균활성 성분의 차이에 기인한 것으로 추정된다.

    S. aureus 증식억제 효과

    Fig. 4는 마늘추출물의 여러 농도(24.0, 96, 192 mg/mL) 에서 S. aureus에 대한 증식억제 효과를 나타낸 것이다. 마 늘추출물을 첨가하지 않은 대조군의 경우에는 배양 후, 16 시간까지 증가하여 이후에는 24시간까지 비슷한 균수를 유지하였다. 마늘추출물을 MIC (24 mg/mL)로 첨가한 실 험군의 경우, 배양기간 동안 대조군과 유사한 증식 양상 을 나타내었으며, 대조군에 비해 유의한 균 증식억제는 관 찰되지 않았다. 마늘추출물을 MBC (96 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우, 배양기간 동안 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유의성 있게 감소하는 결과를 나타내었다(4 시간, p < 0.05; 8시간, 16시간, 24시간, p < 0.01). 마늘추출 물을 2×MBC (192 mg/mL)로 첨가한 실험군의 경우에도 MBC로 첨가한 경우와 같이, 무첨가 대조군과 비교하여 균의 증식이 유의성 있게 감소하였다(4시간, 8시간, p < 0.01; 16시간, 24시간, p < 0.001).

    우 등(2011)9)은 마늘추출물을 이용한 S. aureus에 대한 증식억제 실험을 수행한 결과, 배양 후 24시간에, 무투여 대조군의 경우, 약 9.6 logCFU/mL을 보인 반면에, 2.5%의 마늘추출액을 투여한 경우에서는 약 3.5 logCFU/mL을 보 여, 증식이 현저하게 억제되었다고 보고하였다. Kumar와 Berwal (1998)28)S. aureus에 마늘추출물을 5% 투여하 고 24시간 동안 배양 후에 무투여 대조군과 비교하여 균 증식억제를 확인한 결과, 80%의 증식억제가 확인되었다 고 보고하였다. 또한, Iwalokun 등(2004)30)은 환자들로부 터 분리한 다제내성 S. aureus에 마늘추출물을 27.1 mg/mL 의 농도로 처리하고 12시간 동안 배양한 결과, 배양 후 10 시간 만에 100% 증식억제가 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서는, S. aureus에 마늘추출물을 24 mg/mL로 투여 하고, 24시간 배양 후에 대조군과 비교한 결과, 대조군의 경우에는 8.17 logCFU/mL이었으며, 마늘추출물 처리군은 6.87 logCFU/mL로 95%의 증식억제를 나타내, 우 등(2011)9) 과 Iwalokun 등(2004)30)의 연구결과보다는 증식억제 효과 가 다소 낮게 나타났으나, Kumar와 Berwal (1998)28)의 연 구결과보다는 높은 증식억제 효과를 보였다.

    기존의 연구보고25,26)에서, 마늘의 품종별, 재배 계절별, 그리고 지역별 마늘의 성분함량, 추출물의 pH, 향기성분 그리고 가용성 고형분 함량 등과 항균활성과의 상관관계 를 조사하였으나, 여러 요인들과 항균활성 사이에서 상관 관계는 명확히 밝혀지지 않았다. 따라서 마늘의 항균활성 은 이미 알려진 마늘 중 allicin10) 함량에 의해 표준화할 수 있을 것으로 사료된다.

    이상의 결과로부터, 마늘추출물은 E. coli O157:H7, S. typhimurium 그리고 S. aureus와 같은 식중독균에 대해 높 은 항균효과를 갖는 것으로 나타나, 항생제나 화학적 식 품방부제 등의 대체물질로서 식중독 예방과 식품보존 등 에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

    국문요약

    본 연구는 마늘의 물추출물(AGE)의 E. coli O157:H7, S. typhimurium, 그리고 S. aureus에 대한 항균효과를 조사 하였다. AGE의 E. coli O157:H7, S. typhimurium, and S. aureus에 대한 최소억제농도(MIC)는 각각 24, 48 그리고 24 mg/mL이었으며, 최소살균농도(MBC)는 모든 균에 대 하여 96 mg/mL이었다. AGE 24 mg/mL을 E. coli O157:H7 에 투여하고 배양 24시간 후에, 균의 증식이 무처리 대조 군과 비교하여 유의성 있게 감소하였다(p < 0.01). 그러나 AGE 24 mg/mL을 S. aureus에 투여하고 배양 24시간 후 에, 대조군과 비교하여 유의성 있는 균의 증식억제 효과 가 나타나지 않았으나, AGE 96 mg/mL을 투여한 경우에 서는 배양 24시간 후에 대조군과 비교하여 유의성 있는 균의 증식억제가 나타났다(p < 0.01). AGE 48 (p < 0.05)과 96 mg/mL (p < 0.001)을 S. typhimurim에 투여하고 24시간 배양 후에, 대조군과 비교하여 통계적으로 유의성 있는 균 의 증식억제 효과가 나타났다. 본 연구의 결과로부터, 마 늘의 물추출물은 항생제와 화학적 식품보존제의 대체제로 서 사용이 가능할 것으로 사료된다.

    Figure

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    Inhibition zone of aqueous garlic extracts (AGE) against E. coli O157:H7 (A), S. typhimurium (B) and S. aureus (C). C: treated with saline, a: treated with AGE 192 mg/mL, b: treated with AGE 96 mg/mL, c: treated with AGE 48 mg/mL, d: treated with AGE 24 mg/mL.

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    Bactericidal effect of aqueous garlic extracts against E. coli O157:H7. The bacteria were incubated with different concentrations of aqueous garlic extract (0 (■), 24.0 (●), 96.0 (▲) and 192.0 ( ▼ ) mg/mL) for 24 hr. Bacterial viability was measured based on CFUs on culture plates for three independent experiments on 0, 4, 8, 16 and 24 hr post-incubation. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, significantly different from the untreated-control.

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    Bactericidal effect of aqueous garlic extracts against Salmonella typhimurium. The bacteria were incubated with different concentrations of aqueous garlic extract (0 (■), 48.0 (●), 96.0 (▲) and 192.0 ( ▼ ) mg/mL) for 24 hr. Bacterial viability was measured based on CFUs on culture plates for three independent experiments on 0, 4, 8, 16 and 24 hr post-incubation. *p < 0.05, **p < 0.001, significantly different from the untreatedcontrol.

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    Bactericidal effect of aqueous garlic extracts against Staphylococcus aureus. The bacteria were incubated with different concentrations of aqueous garlic extract (0 (■), 24.0 (●), 96.0 (▲) and 192.0 ( ▼ ) mg/mL) for 24 hr. Bacterial viability was measured based on CFUs on culture plates for three independent experiments on 0, 4, 8, 16 and 24 hr post-incubation. *p < 0.05, **p < 0.001, significantly different from the untreatedcontrol.

    Table

    Antibacterial activity of different concentrations of aqueous garlic extract

    1)Concentration of aqueous garlic extract.

    Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of garlic extract against Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus

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