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(1.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018;2.淮阴工学院生命科学与食品工程学院,江苏淮安 223003)

不同预处理对黑蒜品质的影响

赵雪晴1,李嗣生1,侯文博1,李宁阳1,*,乔旭光1,毕艳红2,迟雪文2,张文静2

(1.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018;2.淮阴工学院生命科学与食品工程学院,江苏淮安 223003)

本文研究了低温冷冻预处理和高温水煮预处理对黑蒜品质的影响,分析不同预处理过程中黑蒜成熟时间、还原糖含量、氨基态氮含量、总酚含量、5-羟甲基糠醛(5-HMF)含量的变化。结果表明,低温冷冻预处理使黑蒜成熟时间较高温水煮预处理及对照组均缩短4 d;低品冷冻及高温水煮预处理加工的黑蒜还原糖含量较对照提高43.3%和23.3%,总酚含量较对照提高14.7%、9.3%,氨基态氮含量较对照均提高5.8%左右，5-HMF含量比对照组分别降低45.6%和18.4%。因此,经低温冷冻预处理后发酵得到的黑蒜品质更好。

黑蒜,预处理,品质

大蒜为多年生草本百合科葱属植物[1],具有杀菌、抗癌、预防多种疾病等功效[2-6],药用价值及食用价值较高。但食用大蒜后产生的部分有机含硫化合物[7]会产生令人不愉快的气味,且易引起肠胃消化功能紊乱、肠道菌群失调等问题,导致很多人不适合直接食用大蒜。

黑蒜是由普通大蒜经过控制温度、湿度后在高温条件下加工所得的大蒜深加工产品。加工后的黑蒜中含有大量的功能性成分,如多酚、含硫化合物、β-carboline类生物碱、类黑素以及一些微量元素如硒、锗等,它们的共同作用赋予了黑蒜比鲜大蒜更强大的功效作用。此外,大蒜经过特殊技术加工成黑蒜后,辣味及不愉快的气味明显降低,更容易被人体吸收,其药理效果也得到增强[8-9]。 张中义[10]等人的研究表明,黑蒜在制作过程中会产生多种对人体有益的硫化物,可有效抑制亚硝胺类物质的生成,对于预防癌症、心脑血管疾病,调节人体免疫具有十分重要的作用。

然而,由于目前黑蒜加工方式多种多样,标准化程度较低,加工工艺不完善、加工时间过长、成本高、产品损耗大、营养成分流失等问题,这直接导致了黑蒜生产效率低下,产品质量控制缺失,十分不利于该产业的健康发展[11-13]。因此,本文通过研究低温冷冻预处理和高温水煮预处理对于黑蒜品质的影响,分析不同预处理过程中黑蒜成熟时间、还原糖含量、氨基态氮含量、总酚含量、5-羟甲基糖醛(5-HMF)等含量的变化情况,以期为黑蒜生产工艺改进、产业发展提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白皮蒜(品种为大白皮) 山东省莱芜市，采购后冷库中(-1.5～-2.5 ℃)保藏;甲醛 莱阳市康德化工有限公司;苯酚,冰醋酸,邻苯二甲酸氢钾,二氧化硅,无水碳酸钠,亚铁氰化钾,乙酸锌,异丙醇 天津市凯通化学试剂有限公司;氢氧化钠 天津市百世化工有限公司;酒石酸钾钠 天津市永大化学试剂有限公司;3,5-二硝基水杨酸 上海蓝季科技发展有限公司;亚硫酸氢钠 天津欧博凯化工有限公司;Folin-酚试剂,茚三酮 上海研拓生物科技有限公司;巴比妥酸 天津市大茂化学试剂厂;对甲基苯胺 上海金山亭新化工试剂厂;没食子酸 天津市百世化工有限公司;以上试剂均为分析纯;60 g/mL 对甲基苯胺溶液 异丙醇为溶剂。

RF-12II热泵干燥机 广州科宇能源科技有限公司;HH-2型恒温水浴锅 常州国华电器有限公司;Adventurer电子天平 上海奥豪斯国际贸易有限公司;Orion868型pH测试仪 梅特勒-托利多仪器有限公司;79-2双向磁力加热搅拌器 江苏中大仪器厂;202-2型电热干燥箱 上海精密仪器厂;CR-400型色差仪 日本Minolta公司;KQ3200DE数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;UV-5000型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 黑蒜加工工艺流程 原料挑选→去皮剪杆→预处理→装盘→发酵→成品→检测→干燥→成品

操作要点:

原料挑选:选择直径5.5～6.0 cm的同一品种,色泽一致,性状规则,无外皮损伤的整头大蒜作为原料。

去皮剪杆:将选好的大蒜人工去除外面1～2层表皮,并剪去杆。

预处理:低温冷冻预处理:将新鲜的大蒜去皮在-18 ℃条件下冷冻处理24 h;高温水煮预处理:将新鲜的大蒜去皮在水温100 ℃条件下水煮3 min;对照:将新鲜的大蒜去皮,不进行任何处理。

装盘:将预处理好的大蒜装进专用盘内,每盘约5 kg,平行放置,多层放置。

发酵:将装好盘的大蒜用专用架送入发酵室,调整发酵室温为70 ℃,相对湿度为85%。

检测:根据生产工艺要求,达到发酵要求时间后,取样检测。

干燥:将发酵好的黑蒜置于电热干燥箱中进行干燥,至水分含量≤40.0%。

1.2.2 发酵终点的判断 结合黑蒜的企业标准Q/STY 0001S-2013、Q/WTH 0001S-2013、Q/LYY 0001S-2010、Q/GNKJ 0001S-2013、Q/SHD 0001S-2011、Q/SJC 0001S-2010,根据实验室的大量研究,确定黑蒜最终产品的品质指标如表1所示。

表1 黑蒜成品品质标准Table 1 Product indice of black garlic

1.2.3 黑蒜感官评定 运用感官评定的方法,选取10名经过专业培训人员进行感官评定,对加工过程中的黑蒜从色泽、质构、口感、风味、可接受度等5个方面进行评分,统计各样品获得总分值。

表2 黑蒜评定因子及评分方法Table 2 Assessment factors and scoring methods of black garlic

1.2.4 水分含量测定 参照国家标准GB 5009.3-2010直接干燥法,干燥温度为60～65 ℃。

1.2.5 还原糖含量测定 采用 3,5-二硝基水杨酸显色法[14]进行测定。

1.2.6 总酚含量测定 采用 Folin-Ciocalteau 法[15]测定,结果以干物质计。

1.2.7 氨基态氮含量测定 采用电位滴定法[16]测定黑蒜中氨基态氮的含量。

1.2.8 5-HMF含量的测定 将待测溶液移取2.00 mL两份,分别加入两只试管中,后各加入5.00 mL 60 g/mL对甲基苯胺溶液。准确移取1.00 mL水并加入任一试管中,该试管中的溶液作为空白对照。在非空白对照试管中加入1.00 mL 5 mg/mL巴比妥酸溶液后立即将溶液摇荡,快速混匀。将此溶液加入比色皿中,在550 nm波长处测量最大吸光度值,计算5-HMF含量(以干物质计)[17]。

1.3 数据处理方法

实验数据用平均值±标准差的形式表示,采用OriginPro 8.5 进行作图。

2 结果与讨论

2.1 熟化(发酵)时间对黑蒜感官评分的影响

由图1可以看出,对大蒜采取不同的预处理措施,黑蒜成熟时间有一定差异。达到黑蒜产品品质要求时,低温冷冻预处理成熟时间为12 d,而高温水煮预处理及对照组样品的成熟时间为16 d。低温冷冻预处理的大蒜,其口感从发酵第6 d开始与高温水煮预处理和对照组的样品产生了显著性差异(p<0.05),而整个发酵过程中高温水煮预处理样品与对照组样品在口感上不存在显著性差异(p>0.05)。大蒜经低温冷冻预处理后瞬间处于高温环境中,大蒜的细胞组织、结构被有效破坏,加速了其中多糖的降解,促进了还原糖的生成[18-19]。由于还原糖的生成速度不同,对美拉德反应的促进效果不同[20],进而在口感上促使差异产生。

图1 熟化时间对黑蒜感官评分的影响Fig.1 Effect of maturing time on the sensory score of black garlic注:图中不同字母代表相同发酵时间下不同预处理后发酵黑蒜的感官评价差异显著(p<0.05)。

2.2 不同预处理对黑蒜还原糖含量的影响

由图2可以看出,在适宜的发酵时间内(冷冻预处理12 d,高温水煮预处理及对照组样品16 d),黑蒜中还原糖含量变化大致相同,都呈现出先增加后减少的趋势。前期还原糖含量升高是由于低温冷冻预处理与高温水煮预处理两种方式均可使得大蒜组织细胞结构迅速瓦解,促进了大蒜中多糖的分解和还原糖的产生、积累,有利于美拉德反应的进行[21-23]。后期还原糖含量降低主要是由于美拉德反应的不断进行使得还原糖被逐渐消耗[24]。在高温条件下,为有效积累还原糖,还原糖在反应过程中聚合为低聚糖。但两种预处理方式使得还原糖含量出现最大值的时间不同,高温水煮预处理使得还原糖含量最高的时间约为8 d,而低温冷冻预处理使得还原糖含量最大值出现的时间约为10 d。两种预处理方式中还原糖含量分别高于对照组约23.3%和43.3%。

图2 预处理对黑蒜还原糖的影响Fig.2 Effect of different pretreatments on the reducing sugar in black garlic

2.3 不同预处理对黑蒜氨基态氮含量的影响

由图3可以看出,在在适宜的发酵时间内(冷冻预处理12 d,高温水煮预处理及对照组样品16 d),不同预处理方式均使得黑蒜氨基态氮的含量较对照组有所提高且含量持续增加趋势大致相同。前期处理过程中,氨基态氮含量持续增加主要是由于随着时间延长,黑蒜中的蛋白质逐渐分解为小分子氨基酸,在美拉德反应中,虽有部分氨基酸参与，但氨基酸生成、累积速率远大于其消耗量[25]。当发酵结束后,两种预处理方式得到的黑蒜中氨基态氮含量均高于对照组。因此,不同的预处理有利于黑蒜形成优良特质。

图3 预处理对黑蒜氨基态氮的影响Fig.3 Effect of different pretreatmentson the amino-N of black garlic

2.4 不同预处理对黑蒜总酚含量的影响

由图4可以看出,在不同预处理过程下,黑蒜中总酚含量均逐渐升高,但总酚起始值、含量增加幅度、含量最大值均不相同。高温水煮预处理过程中,总酚含量起始值为3.2 mg/g,低温冷冻预处理总酚含量起始值为2.1 mg/g,当达到发酵终点时(冷冻预处理12 d,高温水煮预处理及对照组样品16 d),两种预处理得到的黑蒜中总酚含量分别为8.6、8.2 mg/g,分别高于对照组14.7%、9.3%。在高温水煮、低温冷冻两种预处理方式中,大蒜均因发生了酶促褐变从而提高了酚类物质含量[26]。

图4 预处理对黑蒜总酚含量的影响Fig.4 Effect of different pretreatments on the total phenolic in black garlic

2.5 不同预处理对黑蒜5-HMF含量的影响

从图5可以看出,不同预处理的大蒜在黑蒜发酵过程中5-HMF出现的时间及含量存在差异。高温水煮预处理及对照组样品发酵过程中5-HMF在2 d左右开始出现,而低温冷冻预处理样品5-HMF的出现时间约为第4 d。随着发酵时间的延长,三组不同处理的样品中5-HMF的含量逐渐增加,当黑蒜发酵结束(低温冷冻预处理组发酵时间为12 d,高温水煮预处理组及对照组发酵时间为16 d)时,对照组中5-HMF含量最高,而高温水煮预处理组及低温冷冻预处理组的5-HMF含量比对照组分别降低了18.4%和45.6%。因此,高温水煮预处理及低温冷冻预处理都能有效减少黑蒜发酵过程中5-HMF的含量。

图5 预处理对黑蒜5-HMF含量的影响Fig.5 Effect of different pretreatments on 5-HMF in black garlic

3 结论

低温冷冻预处理较高温水煮预处理更易促进还原糖生成,加速大蒜多糖的降解,使黑蒜成熟时间约为12 d,而高温水煮预处理及对照组的发酵时间为16 d,较低温冷冻预处理长4 d左右;两种预处理方式加工的黑蒜还原糖含量、总酚含量、氨基态氮含量较对照均有提高;而两种预处理方式加工的黑蒜,其5-HMF含量均有所降低,分别下降了45.6%和18.4%,其中低温冷冻预处理的黑蒜中5-HMF含量降低更加明显;因此,经低温冷冻预处理后发酵得到的黑蒜品质更好。

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Effectsofdifferentpretreatmentsonthequalityofblackgarlic

ZHAOXue-qing1,LISi-sheng1,HOUWen-bo1,LINing-yang1,*，QIAOXu-guang1,BIYan-hong2,CHIXue-wen2,ZHANGWen-jing2

(1.College of Food Science and Engineering,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China;2.School of Life Science and Food Engineering,Huaiyin Institute of Technology,Huai’an 223003,China)

In this paper the effects of frozen pretreatment and water boiling pretreatment on the quality of black garlic were studied,and then the mature time,reducing sugar content,amino nitrogen content,total phenolic content and 5-HMF content of black garlic in different pretreatment processes were analyzed. The results showed that the black garlic mature time by frozen pretreatment was 4 days shorter than those by water boiling pretreatment and the control group(the untreated galic). In these two treatments,compared with those of the untreated black galic,the reducing sugar content increased by 43.3% and 23.3%,total phenolic content increased by 14.7% and 9.3%,amino nitrogen content of the processed garlic increased by about 5.8% respectively,and the content of 5-HMF was 45.6% and 18.4% lower than that of the control group. Therefore,the effect of frozen pretreatment was better than water boiling pretreatment and the control group.

black garlic;pretreatment;quality

2017-05-27

赵雪晴(1996-),女,大学本科,主要从事果蔬加工方面的研究,E-mail:1005826890@qq.com。

*通讯作者:李宁阳(1979-),男,博士,讲师,主要从事果蔬加工方面的研究,E-mail:ningyangli@126.com。

山东省重点研发计划项目(2016GNC113014);国家自然科学基金(31371816)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0001-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.001