楊 婷，楊欣偉，冶增梅,劉 晶

(1.青海民族大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810000；2.福建師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，福建福州350000)

大蒜是百合科蔥屬植物蒜(AlliumSativum. L)的鱗莖，有多種生理功效，長(zhǎng)期食用可起到防病保健的作用[1].但由于大蒜的蒜臭味造成一些消費(fèi)者難以接受.黑蒜是由新鮮大蒜在高溫高濕的條件下發(fā)酵一定時(shí)間所形成的新型蒜制品[2].與鮮蒜相比，黑蒜的生理功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都有了較大提高.黑蒜提取物具有抗癌、降血脂、提高免疫力及抗過(guò)敏反應(yīng)等功效[3].孫艷等研究發(fā)現(xiàn)，黑蒜中的總酚含量是鮮蒜的5～6倍[4].酚類(lèi)物質(zhì)是黑蒜中重要的功能性成分，具有很強(qiáng)的抗氧化作用，是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo).Zenon等研究發(fā)現(xiàn)，黑蒜中可溶性還原糖含量占其干重的60%以上，比鮮蒜高出幾十倍[5].還原糖是美拉德反應(yīng)的重要底物，其含量的多少影響黑蒜的黑變速度，同時(shí)能賦予產(chǎn)品清甜的爽口感.因此，研究不同預(yù)處理方法對(duì)黑蒜中總酚和還原糖含量的影響，對(duì)于加快研究黑蒜發(fā)酵工藝和提高黑蒜中各功能性成分含量具有深遠(yuǎn)意義.

目前，黑蒜生產(chǎn)主要采用固態(tài)發(fā)酵，原料預(yù)處理是較為關(guān)鍵的步驟.王海栗等對(duì)鮮蒜采用-18℃的冷凍預(yù)處理后再進(jìn)行發(fā)酵，不僅能實(shí)現(xiàn)黑蒜發(fā)酵周期的縮短，而且品質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于市售傳統(tǒng)發(fā)酵黑蒜[6].鐘成等采用超高壓預(yù)處理與發(fā)酵聯(lián)用制備黑蒜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)保壓處理的黑蒜總酚比未處理的黑蒜高[7].李寧陽(yáng)等研究發(fā)現(xiàn)高溫水煮預(yù)處理有利于黑蒜品質(zhì)的形成[8].因此，本文首次將三種不同預(yù)處理工藝結(jié)合到黑蒜發(fā)酵工藝中，通過(guò)比較三種不同預(yù)處理對(duì)不同品種黑蒜總酚和還原糖含量的影響，確定適合不同品種黑蒜的最佳預(yù)處理方法和時(shí)間.不同的大蒜品種和加工工藝制備而成的黑蒜為生產(chǎn)高品質(zhì)的黑蒜提供理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料為市售新鮮白皮大蒜、紫皮大蒜和獨(dú)頭大蒜(無(wú)破損、無(wú)發(fā)芽).

沒(méi)食子酸(天津鼎盛鑫化工有限公司廠家)；碳酸鈉(天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)；福林酚Folin-Colinteu試劑(南京奧多福尼生物科技有限公司)；硫酸銅(天津亞泰聯(lián)合化工有限公司)；次甲基藍(lán)(天津福晨化學(xué)試劑廠)；酒石酸鉀鈉(上海國(guó)藥試劑集團(tuán))；氫氧化鈉(天津博迪化工股份有限公司)；乙酸鋅(天津福晨化學(xué)試劑廠)；冰乙酸(天津鼎盛鑫化工有限公司)；亞鐵氰化鉀(天津福晨化學(xué)試劑廠)；葡萄糖(上海國(guó)藥試劑集團(tuán))；總酚(天津福晨化學(xué)試劑廠).所有試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；WHY-2數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海梅香儀器有限公司)；D2F-6090真空干燥箱(上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司)；TD4K-2離心機(jī)(長(zhǎng)沙東旺儀器有限公司)；AL104電子天平(上海菁海儀器有限公司)；V-5000型/72系列可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司).

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黑蒜的制備[9]

鮮蒜→去皮去蒂→洗凈晾干→預(yù)處理→變溫發(fā)酵(90℃ 34h→80℃ 6h→75℃ 48h→70℃ 60h →65℃ 188h)→90℃烘干至恒重→粉碎→黑蒜粉

1.3.2 預(yù)處理?xiàng)l件

高溫水煮：將三種不同的新鮮大蒜進(jìn)行不同時(shí)間的水煮(100 ℃)處理，時(shí)間間隔為5 min，以未經(jīng)高溫水煮處理，直接進(jìn)行變溫發(fā)酵的黑蒜作對(duì)照.

低溫冷凍：將三種不同的新鮮大蒜進(jìn)行不同時(shí)間的冷凍(-18 ℃)處理，時(shí)間間隔為4 h，以未經(jīng)冷凍處理，直接進(jìn)行變溫發(fā)酵的黑蒜作對(duì)照.

高壓：將三種不同的新鮮大蒜進(jìn)行不同時(shí)間的高壓(121 MPa)處理，時(shí)間間隔為5 min，以未經(jīng)高壓處理，直接進(jìn)行變溫發(fā)酵的黑蒜作對(duì)照.

1.3.3 還原糖和總酚含量的測(cè)定 采用3,5-二硝基水楊酸顯色法[10]和Folin-Ciocalteu法[11]分別測(cè)定不同品種黑蒜中還原糖和總酚含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同預(yù)處理方式黑蒜總酚含量比較

酚類(lèi)物質(zhì)是體現(xiàn)黑蒜抗氧化能力的一個(gè)重要功能性成分.由圖1可知，試驗(yàn)所用的蒜經(jīng)高溫水煮處理后所制得黑蒜，其總酚含量均明顯提高.可能是由于高溫水煮增加大蒜的含水量，為黑蒜發(fā)酵高溫高濕提供條件；另外，大蒜細(xì)胞組織在高溫沸水中被破壞，發(fā)生酶促褐變生成酚類(lèi)物質(zhì).安東認(rèn)為在熱力作用下，大蒜中沒(méi)食子酸類(lèi)的化合物發(fā)生分解，生成小分子物質(zhì)，釋放出更多的酚羥基，從而使總酚含量相對(duì)升高[12].因此繼續(xù)高溫水煮會(huì)使總酚含量下降.水煮時(shí)間為20 min時(shí)，總酚含量均達(dá)到最高，其中白皮黑蒜最高達(dá)1.21 g/100g，近乎為對(duì)照組的3倍；紫皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜分別為1.06、0.8 g/100g.結(jié)果表明，高溫水煮對(duì)白皮黑蒜中總酚含量的影響最為顯著，其次為紫皮黑蒜，獨(dú)頭黑蒜最低.

圖1 水煮時(shí)間對(duì)不同品種黑蒜中總酚含量的影響Fig.1 Effect of poaching time on total polyphenol content of different black garlics

由圖2可以看出，不同蒜種經(jīng)低溫冷凍處理后所制得黑蒜中總酚含量均顯著增加.隨著冷凍時(shí)間的增加，總酚含量先升高后降低.這是由于大蒜經(jīng)低溫冷凍處理后，在高溫條件進(jìn)行發(fā)酵，瞬間升高溫度使大蒜細(xì)胞組織迅速遭到破壞，細(xì)胞膜通透性增加，使其內(nèi)容物流出，打破褐變底物和氧氣的區(qū)域化分布，使其充分接觸，導(dǎo)致褐變進(jìn)程加快，從而使總酚含量大量積累，當(dāng)褐變到一定程度時(shí)不再發(fā)生，因此總酚含量會(huì)逐漸下降.當(dāng)冷凍時(shí)間為16h時(shí)，總酚含量均達(dá)到最高，其中白皮黑蒜最高達(dá)1.55 g/100g，約為對(duì)照組的4～5倍；紫皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜分別為1.20、1.03 g/100g.結(jié)果表明，低溫冷凍處理可以顯著提高白皮黑蒜中總酚的含量，從而提高黑蒜的抗氧化能力.

圖3 保壓時(shí)間對(duì)不同品種黑蒜中總酚含量的影響Fig3. Effect of dwell time on total polyph-enol content of different black garlics

保壓時(shí)間對(duì)不同蒜種所得黑蒜中總酚含量的影響如圖3所示.由圖3可知，高壓處理過(guò)的黑蒜總酚含量明顯高于對(duì)照組.這是由于大蒜本身的多酚類(lèi)物質(zhì)在受熱過(guò)程中大分子化合物分解成小分子物質(zhì)，釋放出更多的酚羥基，從而使總酚含量升高.Kwon等指出在壓力和高溫協(xié)同作用下，大蒜中大分子化合物轉(zhuǎn)化成了多酚類(lèi)物質(zhì)[13].隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，總酚含量先增加后下降，15min時(shí)均達(dá)到最高，其中紫皮黑蒜最高為1.18 g/100g，約為對(duì)照組的3倍；白皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜含量分別為0.72、1.1 g/100g.從總體來(lái)說(shuō)，高壓處理對(duì)紫皮黑蒜中總酚含量的影響最大，其次為白皮黑蒜，獨(dú)頭黑蒜最低.

2.2 不同預(yù)處理方式黑蒜還原糖含量比較

還原糖是反映黑蒜成品品質(zhì)的重要條件之一.高溫水煮使黑蒜的還原糖含量發(fā)生變化，如圖4所示，三種蒜樣品中還原糖含量均出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì).這是由于大蒜組織結(jié)構(gòu)在高溫沸水中被破壞，可以加速大蒜中的多聚糖逐漸分解為單糖和雙糖，使其還原糖含量高于未處理黑蒜.水煮時(shí)間達(dá)5 min時(shí)，蒜樣中還原糖含量均達(dá)最大值，其中白皮黑蒜最高為0.75 g/100g，約為對(duì)照組的2倍；紫皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜分別為0.46、0.49 g/100g，均高于對(duì)照組.當(dāng)水煮時(shí)間再長(zhǎng)時(shí)酶活力下降，使還原糖含量也逐漸降低.結(jié)果表明，高溫水煮對(duì)白皮黑蒜中還原糖含量的提升作用最為顯著，可加速黑蒜美拉德反應(yīng)的進(jìn)程.

圖4 水煮時(shí)間對(duì)不同品種黑蒜中還原糖含量的影響Fig.4 Effect of poaching time on reducing sugar content of different black garlics

低溫冷凍時(shí)間對(duì)三種黑蒜中還原糖含量的影響如圖5所示.由圖5可知，低溫冷凍處理后，黑蒜中還原糖含量均有所增加.這是由于低溫冷凍處理后，大蒜在發(fā)酵中瞬間高溫，可以有效破壞大蒜細(xì)胞組織，使其組織液滲出，增加了果聚糖聚合酶和淀粉酶與更多底物的接觸，無(wú)形中增大了底物的濃度，從而使還原糖含量增加.李寧陽(yáng)認(rèn)為低溫冷凍和高溫水煮預(yù)處理都可以破壞大蒜的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)大蒜多糖的降解，有利于還原糖的生成，加速美拉德反應(yīng)的進(jìn)程，有利于多酚物質(zhì)量的積累，皆有利于黑蒜品質(zhì)的形成[8].當(dāng)冷凍處理時(shí)間達(dá)16h時(shí)，還原糖含量達(dá)到最高.其中白皮黑蒜最高為0.6 g/100g，約為對(duì)照組的1.5倍；紫皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜分別為0.57、0.54 g/100g，均高于對(duì)照組.從總體來(lái)看，低溫冷凍對(duì)白皮黑蒜中還原糖含量的影響最大，其次為紫皮黑蒜和獨(dú)頭黑蒜.

圖6 保壓時(shí)間對(duì)不同品種黑蒜中還原糖含量的影響Fig.6 Effect of dwell time on reducing sugar content of different black garlics

由圖6可知，高壓處理對(duì)紫皮黑蒜中還原糖含量的影響十分顯著，這一結(jié)果與對(duì)總酚的影響一致.保壓時(shí)間為10 min時(shí)，還原糖含量達(dá)到最高，紫皮黑蒜為0.7 g/100g，約為對(duì)照組的1.5～2倍；獨(dú)頭黑蒜和白皮黑蒜分別為0.62、0.67 g/100g.之后還原糖含量便會(huì)隨時(shí)間的增加而越來(lái)越低.這是因?yàn)楦邏菏购谒庵泄厶撬饷傅幕钚园l(fā)生變化，10 min時(shí)酶活性最高，還原糖含量達(dá)到最大，當(dāng)高壓時(shí)間再長(zhǎng)時(shí)酶活力就下降，使之還原糖含量也下降.從總體來(lái)看，高壓處理更適合于紫皮黑蒜.因此,大蒜經(jīng)預(yù)處理后再進(jìn)行發(fā)酵，黑蒜成品中總酚和還原糖含量明顯提高，不僅有利于黑蒜成品品質(zhì)的提高而且大大縮短了形成黑蒜成品的時(shí)間，對(duì)于加快研究黑蒜加工工藝和提高黑蒜中各功能性成分含量具有重要的意義.

3 結(jié)論

本研究采用高溫水煮、低溫冷凍和高壓三種預(yù)處理方法結(jié)合変溫發(fā)酵，對(duì)三種不同品種大蒜進(jìn)行發(fā)酵.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)預(yù)處理制得的黑蒜與未處理黑蒜相比，總酚和還原糖含量顯著增高，不同品種黑蒜總酚和還原糖的變化趨勢(shì)一樣，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且同一預(yù)處理組達(dá)到最高值的時(shí)間相同.其中高溫水煮處理組的總酚和還原糖含量最高值白皮黑蒜分別為1.21、0.75 g/100g，紫皮黑蒜分別為1.06、0.46 g/100g，獨(dú)頭黑蒜分別為0.8、0.49 g/100g；低溫冷凍處理組的總酚和還原糖含量最高值白皮黑蒜分別為1.55、0.6g/100g，紫皮黑蒜分別為1.20、0.57 g/100g，獨(dú)頭黑蒜分別為1.03、0.54 g/100g；高壓處理組的總酚和還原糖含量最高值白皮黑蒜分別為0.72、0.67 g/100g，紫皮黑蒜分別為1.18、0.7 g/100g，獨(dú)頭黑蒜分別為1.1、0.62 g/100g.總體來(lái)看，高溫水煮和低溫冷凍預(yù)處理適合于白皮黑蒜，高壓預(yù)處理適合于紫皮黑蒜，而獨(dú)頭黑蒜中總酚和還原糖含量相對(duì)較低.

[1] Kim S H, Jung E Y, Kang D H, et al. Physical stability,antioxidative properties, and photoprotective effects of a functionalized formulation containing black garlic extract[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology Biology,2012, 117(5): 104-110.

[2] 陳子興,許明嬌,黃雪松.加工工藝因素對(duì)黑蒜營(yíng)養(yǎng)素與功效成分的影響[J].中國(guó)食品與營(yíng)養(yǎng),2016,22(1):35-39.

[3] Kim J H, Nam S H, Ricol C W. A comparative study on the antoxidative andanti-allergic activities of fresh and aged black garlic extracts[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2012, 47(6): 1176-1182.

[4] Wang X, Jiao F, Wang Q W. Aged black garlic extract induces inhibition of gastriccancer cell growth in vitro and in vivo[J]. Molecular Medicine Reports, 2011, 5(1):66-72.

[5] Zenon J, Hanna L, Maria L, et al.The bioactivity of processed garlic (AlliumsativumL.) as shown in vitro and in vivo studies on rats[J]. Food and Chemical Toxicology,2007, 45(9): 1626 -1633.

[6] 王海粟,吳昊,楊紹蘭,等.不同工藝黑蒜的品質(zhì)比較分析[J].現(xiàn)代食品科技,2014,30(7): 230-236,257.

[7] 鐘成,徐國(guó)娟,吳曉英,等.保壓時(shí)間對(duì)黑蒜部分營(yíng)養(yǎng)成分和抗氧化作用的影響[J].現(xiàn)代食品科技, 2014,30( 3):49-52,136.

[8] 李寧陽(yáng).黑蒜品質(zhì)形成規(guī)律及抗氧化功能研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.

[9] 劉瑞丹,劉周玭,李欣欣,等.黑蒜加工工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(30)：242 -243.

[10] 趙凱,許鵬舉,谷廣燁.3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定還原糖含量的研究[J].食品科學(xué),2008,29(8):534-536.

[11] 盧福芝,何海燕,李啟虔,等.黑蒜發(fā)酵過(guò)程中總酚含量變化及提取工藝的研究[J].食品科技,2016,41(2):250-254.

[12] 安東.黑蒜加工工藝的研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[13] Kwon O C, Woo K S, Kim T M, et al. Physicochemical characteristics of garlic (Alliumsativum) on the high temperature and pressure treatment [J]. Korean Journal of Food Science and Technology, 2006, 38(3): 331-336.