백합과 파속에 속하는 마늘은 대한민국약전외생약규격집에 수재되어 있는 중요한 생약재로 비늘줄기를 생약재로 이용한 다. 생약명으로 대산 (大蒜)이라고 하며 비위를 따뜻하게 하고 독성을 풀어주며 기생충을 없애는 효능이 있다. 또한 항산화 (Hwang et al., 2012), 항균 (Kim et al., 2012), 항암 (Kim et al., 2011), 간 보호 효과 (Choi et al., 2014), 항염증 (Tak et al., 2014), 항당뇨 (Kang et al., 2013) 등 다양한 약리활성이 있는 것으로 보고되고 있다.

마늘은 양념채소로 주로 이용되고 있는데, 제주도에서는 채 소류 중에서도 무 (26.8%)가 가장 큰 비중을 차지하며, 두 번 째가 마늘 (18.7%)로 제주도내 농업인들의 조수입에서 큰 비 중을 차지하는 작목이기도 하다. 마늘의 품종은 따뜻한 지방 에서 생산성이 뛰어난 난지형 마늘과 추운 지방에서 생산성이 뛰어난 한지형 마늘로 나눌 수 있다 (Lee and Lee, 2011). 난지형 마늘은 제주를 비롯한 남해안 지역에서 많이 재배가 되고 있으며, 저장성은 한지형에 비하여 약하나 구당 인경수 가 많아 단위면적당 수확량이 많은 특징을 가지고 있다 (Lee and Lee, 2011).

지금까지 밝혀진 우리나라 370여개의 토양통 중 63개나 존 재하는 제주도는 전국대비 1.85%의 면적에 1/6을 차지하는 다 양한 종류의 토양을 가지고 있다 (Hyun, 2011). 이러한 토양 의 다양성은 제주로 귀농 • 귀촌 농업인들에게 상당한 애로사 항을 주고 있다. 농촌진흥청에서는 제주도의 토양 색에 따라 비화산회토와 화산회토로 구분을 하고 있는데, 비화산회토는 북부와 서부지역에 주로 분포하고 있으며, 화산회토에 비해 상 대적으로 비료 요구도는 낮고 작물 생산성은 뛰어난 특성을 가지고 있다 (Hyun, 2011).

제주에서 생산되는 채소류 중에 조수입 비중이 큰 마늘은 제주 전역에서 재배를 하고 있긴 하지만 주로 서부지역의 비 화산회토양에서 많이 이루어지고 있는 실정이다. 본 연구는 서 부지역의 남도마늘 재배지 4곳으로부터 토양시료 및 수확한 마늘을 이용하여 주요 성분에 대하여 분석하였으며, 토양의 무 기물 함량과 남도마늘의 무기물 함량간 상관관계를 밝혀 토양 특성이 마늘의 무기성분 및 기능성 성분 함량에 미치는 영향 을 구명하고자 하였다.

남도마늘을 재배하였던 제주도 서부지역의 토양화학성 분석 을 실시하였다 (Table 1). 토양은 비화산회토로 모래는 11.3 ~ 30.2%, 미사는 44.0 ~ 60.0%, 점토는 25.8 ~ 28.7%를 함유하고 있었으며, J1 지역은 미사질 양토, J2 ~ 4 지역은 양 토로 구성되어져 있었다.

남도마늘을 재배하였던 재배지의 토양 pH는 4.49 ~ 8.19 (평 균 7.02) 범위였다 (Table 2). J1지역의 토양 pH가 4.49로 극 산성을 나타냈고, 나머지 지역 (7.57 ~ 8.19)의 pH는 알칼리성 내지 미알카리성을 나타냈다. 토양과 토양 용액 중에 존재하 는 양이온과 음이온의 총합을 나타내는 전기전도도는 1.03 dS/ m을 나타내었다. 특히 J1, 2 지역이 J3, 4 지역보다 2 ~ 3배 높은 전기전도도를 보였다. 유기물 함량은 4.31% (2.37~6.31) 를 나타내었으며, J2 지역 (6.31%)이 평균보다 1.5배 높은 함 량을 나타내었다. 전체 질소 함량은 0.18%를 나타냈으며, 유 기물 함량과 비슷한 경향을 보였다.

남도마늘 재배지 토양의 유효인산 함량은 505.23 ppm (464.2 ~ 559.4)을 나타내었고, 유효황 함량은 15.88 ppm (5.3 ~ 39.4)을 나타내었다. 특히 J2 지역 (39.44 ppm)이 다른 지역보다 3 ~ 7배 높은 함량을 나타내었다. 유효규산 함량은 753.54 ppm을 나타냈으며, 지역간 차이가 심하였다. J1 지역은 233.19 ppm으로 가장 낮은 함량을 나타내었으며, J2 지역은 1069.71 ppm으로 가장 높았다. 토양내 유효인산 함량은 변이 계수가 9.20%로 균일도가 높게 나타났으나 유효황의 경우 94.41%를 나타내어 토양간 폭넓은 분포도를 보였다. 제주도내 마늘재배 농가에서는 토양개량, 병해 저항성 및 도복방지 목 적으로 규회석 비료를 많이 시용하고 있는데, 토양내 칼슘과 규산성분의 축적으로 인하여 토양의 pH가 J2 ~ 4 지역에서 높 게 나타난 것으로 보이며, 반대로 J1 지역은 석회성분을 시용 하여 산성토양을 개량하여야 할 것으로 보인다.

남도마늘을 재배하였던 토양의 무기물과 수확한 마늘의 무 기성분간 상관관계를 분석하였다 (Table 4). 유효규산의 경우 토양내 함량이 많을수록 남도마늘의 인, 칼륨 (r = 0.903, p < 0.01), 칼슘 및 마그네슘 성분에 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 아연, 망간 및 구리 (r = –0.875, p < 0.01)에 대해서 는 유의한 부의 상관관계를 보였다. 유효인산의 경우 마늘내 칼슘 (r = –0.740, p < 0.05)에 대하여 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 유효황의 경우 남도마늘에 존재하는 황 (r = 0.919, p < 0.001)에 대하여 고도의 유의한 상관관계를 나타냈으며, 인, 마그네슘에 대하여 유의한 정의 상관관계를 보였다.

남도마늘이 재배되었던 제주도의 비화산회토에 존재하는 치 환성 양이온 함량은 칼슘 (14.67 cmol₊/kg) <마그네슘 (2.25 cmol₊/kg) <칼륨 (1.51 cmol₊/kg) <나트륨 (0.06 cmol₊/kg) 순 이었다 (Table 3). 남도마늘 재배지의 칼륨 함량은 J2 지역이 1.98 cmol₊/kg로 가장 높았으며, J1 지역은 0.85 cmol₊/kg로 가장 낮았다. 칼슘 역시 칼륨과 비슷한 경향을 보였는데, J1 지역의 함량이 3.11 cmol₊/kg로 가장 낮은 함량을 나타내었고 J2 지역은 24.50 cmol₊/kg으로 J1 지역보다 7.9배 높았다. 마 그네슘 함량을 비교한 결과, J1 지역이 0.86 cmol₊/kg으로 가 장 낮았으며, J4 지역은 3.43 cmol₊/kg으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 나트륨 함량은 J1, 3 지역에서는 낮게 나타났으나 J2 지역에서는 높은 함량 (0.14 cmol₊/kg)을 나타내었다. 전체 적으로 토양의 특성 때문 (pH)으로 보이나 J1 지역의 치환성 양이온 함량이 다른 세 지역보다 극히 낮은 경향을 보였다. Park과 Kim (1998)의 보고에 의하면 국내 차 자생지 (평균 pH 5.21)의 치환성 양이온 함량이 일반 밭토양보다 함량이 낮 게 나타났는데, 이는 밭토양 (평균 pH 5.8)보다 낮은 pH에 기인한 것으로 추측된다.

제주도내 남도마늘 재배지의 미량원소인 철, 망간, 구리 및 아연 함량을 측정하였다. 토양내 미량원소의 함량은 망 간 (76.45 ppm) >철 (13.58 ppm) >아연 (6.51 ppm) >구리 (1.69 ppm) 순으로 나타났으며, 다량원소 함량 측정결과와는 반대로 미량원소 분석에서는 J1 지역이 다른 세 지역보다 높 은 함량을 나타내는 경향을 보였다. 이것은 낮은 토양의 pH에 의해 토양에 용해된 미량원소가 많아져서 높게 나타난 것으로 추측된다 (Lee et al., 2014). 남도마늘 재배지의 철 함량은 J1 지역이 38.35 ppm으로 가장 높았으며 J2 지역에서 1.17 ppm으로 가장 낮았다. 망간 함량은 J2 지역이 38.80 ppm으로 낮았으며 J3 지역은 104.50 ppm으로 J2 지역보다 2.7배 높은 함량을 나타냈다. 구리 함량은 J1 지역에서 3.42 ppm으로 가장 높았으며, J2 지역에서는 0.20 ppm으로 가 장 낮았다. 아연 함량은 J2 지역이 가장 적었으나 그 외 세 지역은 비슷한 수치를 보였다.

토양내 무기성분들은 각각의 상호관계에 따라 식물체로의 흡수를 서로 도와주거나 (상승작용) 방해하기도 (길항작용)한 다. 토양내 칼륨 성분은 남도마늘내 칼륨 (r = 0.949, p < 0.001)과 고도의 유의한 정의 상관을 보였으며, 인, 마그네 슘 및 황 성분과도 유의한 정의 상관관계를 보였다. 칼슘은 인 (r = 0.926, p< 0.001)과 고도의 유의한 정의 상관을 보였으 며, 칼륨, 마그네슘 및 황과도 유의한 정의 상관관계를 보였다. 마그네슘은 인과 칼슘 (r = 0.865, p< 0.01), 나트륨은 인 (r = 0.970, p< 0.001), 칼륨, 마그네슘 및 황 성분과 정의 상관 관계를 보였다. 그러나 다량원소들 대부분은 미량원소들과는 부의 상관관계를 보였다. 즉 토양내 다량원소들의 함량이 많 을수록 남도마늘내 다량원소의 축적을 용이하게 하며 미량원 소가 토양내 많이 존재할 때는 다량원소의 마늘내 흡수를 저 해하고 미량원소의 집적을 용이하게 하는 현상을 보였다 (Table 4).

제주도 비화산회토에서 생산된 남도마늘을 이용하여 성분 분 석 및 α-glucosidase 저해활성을 측정하였다 (Table 5 ~ 8). 비화 산회토에서 재배된 남도마늘의 가용성 고형량 함량은 7.60 °Brix (6.5 ~ 8.7)를 나타내었으며, 산도는 0.49% (0.37 ~ 0.66)를 나타 내었다. 남도마늘 착즙액의 pH는 5.92 (5.89 ~ 5.95)로 비슷하였 다 (Table 5). 수확된 남도마늘 착즙액의 pH는 0.43%의 변이 계수를 나타내어 시료간 매우 안정적으로 존재하며 가용성 고 형량 함량 역시 12.48%의 변이계수를 나타내어 대체로 안정 적으로 존재함을 나타내었다.

제주 비화산회토에서 생산된 남도마늘의 무기물 함량을 Table 6에 나타냈다. 총 10종의 무기물을 분석한 결과 4지역 평균 26,743 ppm을 함유하고 있었다. 무기물 성분 중 칼륨이 전체의 47.6% (12,728 ppm)를 차지하였으며, 다음으로 황이 29.1% (7,778 ppm), 인이 18.4% (4,916 ppm)를 차지하였다. 칼륨이나 황과 비슷하게 칼슘 성분 역시 J1 지역이 다른 지역 에 비하여 함량이 낮게 나타났는데, 산성토양 특성상 다량원 소의 용해도가 낮아 남도마늘내로의 흡수에 영향을 준 것으로 보인다. 마그네슘과 나트륨 역시 비슷한 경향을 보였다. Shin 등 (2011)과 Kim 등 (2009)도 국내산 마늘의 무기물 함량을 분석한 결과 칼륨, 인, 마그네슘, 칼슘 순으로 많이 함유되어 있다고 보고하였으며, 이는 본 연구결과와 일치하였다. 그러나 Sa’adatu (2013)은 아프리카 (나이지리아, 차드, 세나갈) 지역 에서 생산된 마늘의 무기물 성분을 측정하였는데, 칼륨, 마그 네슘, 칼슘 순으로 많이 분포하였으며, 인의 함량은 상당히 적 었다. 또, 에티오피아 지역에서 생산된 마늘은 칼슘, 마그네슘, 칼륨 순이었다 (Diriba-Shiferaw et al., 2013). 이렇게 지역별 차이가 나는 것은 토양내 관련성분들의 함량, 재배기술 및 품 종 등에 기인하는 것으로 추측된다.

남도마늘의 미량원소 함량을 측정한 결과 (Table 6), 다량원 소의 경우 J1 지역이 타지역보다 함량이 낮게 나타났으나 미 량원소에서는 반대로 J1 지역이 다른 지역보다 높은 함량을 보였다. 미량원소 중 철 (50.3 ppm) 함량이 가장 많았으며, 다 음으로 아연 (20.1 ppm), 망간 (7.5 ppm), 구리 (3.3 ppm) 순 이었다. 남도마늘을 비화산회토양에서 재배하였을 경우 J2 지 역의 철 함량이 59.6 ppm으로 가장 높았으며, J3 지역이 42.3 ppm으로 가장 낮았다. 아연과 망간, 구리는 상대적으로 J1 지역이 다른 지역보다 높은 함량을 보였다. 이와 같이 철 이나 망간, 구리, 아연의 함량이 J1 지역에서 높게 나타나는 것은 토양의 낮은 pH로 인하여 이들 성분의 용해도가 높아져 서 남도마늘로의 흡수가 촉진된 것으로 판단된다 (Lee et al., 2008).

남도마늘의 황 함유 화합물의 함량을 조사한 결과 (Table 7), 비화산회토양에서 남도마늘을 재배하였을 경우, 알리인 함량은 8.78mg/g (2.33 ~ 12.56)을 나타내었으며, J1 지역 (2.33mg/g) 에서 극히 낮은 함량을 보였다. 알리신 함량은 2.10 mg/g (1.36 ~ 2.45)을 나타내었으며 알리인과 비슷하게 J1 지역 (1.36mg/g)에서 낮은 함량을 보였다. Lee 등 (2008)은 국내 마늘 주산지의 대표적인 5개 토양에서 단양마늘을 재배하여 알리인 함량을 측정한 결과 8.5 ~ 9.2mg/g의 범위였다고 하였 으며, 이는 본 연구의 결과값과 유사하였다. 그러나 Hyun 등 (2008)은 제주 3개 지역 마늘의 알리신 함량이 3.03 ~ 3.57mg/ g의 범위라고 보고하였는데, 본 연구의 결과값이 이보다 낮은 것은 마늘품종이 다르거나 재배환경의 차이에 의한 것으로 생 각된다. 총 피루베이트산의 함량은 106.14 μM/g을 나타냈다. J1 지역에서 알리인 및 알리신 함량과 비슷하게 가장 낮은 77.62 μM/g을 나타내었으며 J3 지역에서는 148.90 μM/g으로 J1 지역보다 1.9배 높은 함량을 보였다.

비화산회토양에서 재배된 남도마늘의 총 페놀, 플라보노이 드, 환원당의 함량 및 α-glucosidase 저해활성을 측정하였다 (Table 8). 총 페놀 함량은 71.14mg GAE/100 g을 나타냈고 총 플라보노이드 함량은 17.64mg QE/100 g을 나타냈다. J2 지역에서 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 가장 높게 나타났 으며 (각각 101.13, 19.69), J4 지역에서 가장 낮은 함량을 보 였다 (각각 52.95, 12.64). 환원당 함량 (26.53mg GE/g)은 J1 지역 (27.88mg GE/g)에서 가장 높았으며, J3 지역 (24.68mg GE/g)에서 가장 낮게 나타났다. α-Glucosidase의 저 해활성을 측정하였다. J3 지역 남도마늘의 α-glucosidase 저해 활성이 IC₅₀= 8.59μl로 가장 높은 활성을 나타냈으며, J1 지 역은 IC₅₀ = 21.33μl으로 저해활성이 가장 낮았다.