杨 婷，杨欣伟，冶增梅,刘 晶

(1.青海民族大学 化学化工学院，青海西宁810000；2.福建师范大学 生命科学学院，福建福州350000)

大蒜是百合科葱属植物蒜(AlliumSativum. L)的鳞茎，有多种生理功效，长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费者难以接受.黑蒜是由新鲜大蒜在高温高湿的条件下发酵一定时间所形成的新型蒜制品[2].与鲜蒜相比，黑蒜的生理功能和营养价值都有了较大提高.黑蒜提取物具有抗癌、降血脂、提高免疫力及抗过敏反应等功效[3].孙艳等研究发现，黑蒜中的总酚含量是鲜蒜的5～6倍[4].酚类物质是黑蒜中重要的功能性成分，具有很强的抗氧化作用，是衡量产品品质的重要指标.Zenon等研究发现，黑蒜中可溶性还原糖含量占其干重的60%以上，比鲜蒜高出几十倍[5].还原糖是美拉德反应的重要底物，其含量的多少影响黑蒜的黑变速度，同时能赋予产品清甜的爽口感.因此，研究不同预处理方法对黑蒜中总酚和还原糖含量的影响，对于加快研究黑蒜发酵工艺和提高黑蒜中各功能性成分含量具有深远意义.

目前，黑蒜生产主要采用固态发酵，原料预处理是较为关键的步骤.王海栗等对鲜蒜采用-18℃的冷冻预处理后再进行发酵，不仅能实现黑蒜发酵周期的缩短，而且品质均达到或优于市售传统发酵黑蒜[6].钟成等采用超高压预处理与发酵联用制备黑蒜，结果发现经保压处理的黑蒜总酚比未处理的黑蒜高[7].李宁阳等研究发现高温水煮预处理有利于黑蒜品质的形成[8].因此，本文首次将三种不同预处理工艺结合到黑蒜发酵工艺中，通过比较三种不同预处理对不同品种黑蒜总酚和还原糖含量的影响，确定适合不同品种黑蒜的最佳预处理方法和时间.不同的大蒜品种和加工工艺制备而成的黑蒜为生产高品质的黑蒜提供理论依据和参考数据.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验材料为市售新鲜白皮大蒜、紫皮大蒜和独头大蒜(无破损、无发芽).

没食子酸(天津鼎盛鑫化工有限公司厂家)；碳酸钠(天津致远化学试剂有限公司)；福林酚Folin-Colinteu试剂(南京奥多福尼生物科技有限公司)；硫酸铜(天津亚泰联合化工有限公司)；次甲基蓝(天津福晨化学试剂厂)；酒石酸钾钠(上海国药试剂集团)；氢氧化钠(天津博迪化工股份有限公司)；乙酸锌(天津福晨化学试剂厂)；冰乙酸(天津鼎盛鑫化工有限公司)；亚铁氰化钾(天津福晨化学试剂厂)；葡萄糖(上海国药试剂集团)；总酚(天津福晨化学试剂厂).所有试剂均为分析纯.

1.2 仪器与设备

RE-52AA旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；WHY-2数显恒温水浴锅(上海梅香仪器有限公司)；D2F-6090真空干燥箱(上海天呈实验仪器制造有限公司)；TD4K-2离心机(长沙东旺仪器有限公司)；AL104电子天平(上海菁海仪器有限公司)；V-5000型/72系列可见分光光度计(上海元析仪器有限公司).

1.3 试验方法

1.3.1 黑蒜的制备[9]

鲜蒜→去皮去蒂→洗净晾干→预处理→变温发酵(90℃ 34h→80℃ 6h→75℃ 48h→70℃ 60h →65℃ 188h)→90℃烘干至恒重→粉碎→黑蒜粉

1.3.2 预处理条件

高温水煮：将三种不同的新鲜大蒜进行不同时间的水煮(100 ℃)处理，时间间隔为5 min，以未经高温水煮处理，直接进行变温发酵的黑蒜作对照.

低温冷冻：将三种不同的新鲜大蒜进行不同时间的冷冻(-18 ℃)处理，时间间隔为4 h，以未经冷冻处理，直接进行变温发酵的黑蒜作对照.

高压：将三种不同的新鲜大蒜进行不同时间的高压(121 MPa)处理，时间间隔为5 min，以未经高压处理，直接进行变温发酵的黑蒜作对照.

1.3.3 还原糖和总酚含量的测定 采用3,5-二硝基水杨酸显色法[10]和Folin-Ciocalteu法[11]分别测定不同品种黑蒜中还原糖和总酚含量.

2 结果与讨论

2.1 不同预处理方式黑蒜总酚含量比较

酚类物质是体现黑蒜抗氧化能力的一个重要功能性成分.由图1可知，试验所用的蒜经高温水煮处理后所制得黑蒜，其总酚含量均明显提高.可能是由于高温水煮增加大蒜的含水量，为黑蒜发酵高温高湿提供条件；另外，大蒜细胞组织在高温沸水中被破坏，发生酶促褐变生成酚类物质.安东认为在热力作用下，大蒜中没食子酸类的化合物发生分解，生成小分子物质，释放出更多的酚羟基，从而使总酚含量相对升高[12].因此继续高温水煮会使总酚含量下降.水煮时间为20 min时，总酚含量均达到最高，其中白皮黑蒜最高达1.21 g/100g，近乎为对照组的3倍；紫皮黑蒜和独头黑蒜分别为1.06、0.8 g/100g.结果表明，高温水煮对白皮黑蒜中总酚含量的影响最为显著，其次为紫皮黑蒜，独头黑蒜最低.

图1 水煮时间对不同品种黑蒜中总酚含量的影响Fig.1 Effect of poaching time on total polyphenol content of different black garlics

由图2可以看出，不同蒜种经低温冷冻处理后所制得黑蒜中总酚含量均显著增加.随着冷冻时间的增加，总酚含量先升高后降低.这是由于大蒜经低温冷冻处理后，在高温条件进行发酵，瞬间升高温度使大蒜细胞组织迅速遭到破坏，细胞膜通透性增加，使其内容物流出，打破褐变底物和氧气的区域化分布，使其充分接触，导致褐变进程加快，从而使总酚含量大量积累，当褐变到一定程度时不再发生，因此总酚含量会逐渐下降.当冷冻时间为16h时，总酚含量均达到最高，其中白皮黑蒜最高达1.55 g/100g，约为对照组的4～5倍；紫皮黑蒜和独头黑蒜分别为1.20、1.03 g/100g.结果表明，低温冷冻处理可以显著提高白皮黑蒜中总酚的含量，从而提高黑蒜的抗氧化能力.

图3 保压时间对不同品种黑蒜中总酚含量的影响Fig3. Effect of dwell time on total polyph-enol content of different black garlics

保压时间对不同蒜种所得黑蒜中总酚含量的影响如图3所示.由图3可知，高压处理过的黑蒜总酚含量明显高于对照组.这是由于大蒜本身的多酚类物质在受热过程中大分子化合物分解成小分子物质，释放出更多的酚羟基，从而使总酚含量升高.Kwon等指出在压力和高温协同作用下，大蒜中大分子化合物转化成了多酚类物质[13].随着保压时间的延长，总酚含量先增加后下降，15min时均达到最高，其中紫皮黑蒜最高为1.18 g/100g，约为对照组的3倍；白皮黑蒜和独头黑蒜含量分别为0.72、1.1 g/100g.从总体来说，高压处理对紫皮黑蒜中总酚含量的影响最大，其次为白皮黑蒜，独头黑蒜最低.

2.2 不同预处理方式黑蒜还原糖含量比较

还原糖是反映黑蒜成品品质的重要条件之一.高温水煮使黑蒜的还原糖含量发生变化，如图4所示，三种蒜样品中还原糖含量均出现先上升后下降的趋势.这是由于大蒜组织结构在高温沸水中被破坏，可以加速大蒜中的多聚糖逐渐分解为单糖和双糖，使其还原糖含量高于未处理黑蒜.水煮时间达5 min时，蒜样中还原糖含量均达最大值，其中白皮黑蒜最高为0.75 g/100g，约为对照组的2倍；紫皮黑蒜和独头黑蒜分别为0.46、0.49 g/100g，均高于对照组.当水煮时间再长时酶活力下降，使还原糖含量也逐渐降低.结果表明，高温水煮对白皮黑蒜中还原糖含量的提升作用最为显著，可加速黑蒜美拉德反应的进程.

图4 水煮时间对不同品种黑蒜中还原糖含量的影响Fig.4 Effect of poaching time on reducing sugar content of different black garlics

低温冷冻时间对三种黑蒜中还原糖含量的影响如图5所示.由图5可知，低温冷冻处理后，黑蒜中还原糖含量均有所增加.这是由于低温冷冻处理后，大蒜在发酵中瞬间高温，可以有效破坏大蒜细胞组织，使其组织液渗出，增加了果聚糖聚合酶和淀粉酶与更多底物的接触，无形中增大了底物的浓度，从而使还原糖含量增加.李宁阳认为低温冷冻和高温水煮预处理都可以破坏大蒜的细胞组织结构，促进大蒜多糖的降解，有利于还原糖的生成，加速美拉德反应的进程，有利于多酚物质量的积累，皆有利于黑蒜品质的形成[8].当冷冻处理时间达16h时，还原糖含量达到最高.其中白皮黑蒜最高为0.6 g/100g，约为对照组的1.5倍；紫皮黑蒜和独头黑蒜分别为0.57、0.54 g/100g，均高于对照组.从总体来看，低温冷冻对白皮黑蒜中还原糖含量的影响最大，其次为紫皮黑蒜和独头黑蒜.

图6 保压时间对不同品种黑蒜中还原糖含量的影响Fig.6 Effect of dwell time on reducing sugar content of different black garlics

由图6可知，高压处理对紫皮黑蒜中还原糖含量的影响十分显著，这一结果与对总酚的影响一致.保压时间为10 min时，还原糖含量达到最高，紫皮黑蒜为0.7 g/100g，约为对照组的1.5～2倍；独头黑蒜和白皮黑蒜分别为0.62、0.67 g/100g.之后还原糖含量便会随时间的增加而越来越低.这是因为高压使黑蒜中果聚糖水解酶的活性发生变化，10 min时酶活性最高，还原糖含量达到最大，当高压时间再长时酶活力就下降，使之还原糖含量也下降.从总体来看，高压处理更适合于紫皮黑蒜.因此,大蒜经预处理后再进行发酵，黑蒜成品中总酚和还原糖含量明显提高，不仅有利于黑蒜成品品质的提高而且大大缩短了形成黑蒜成品的时间，对于加快研究黑蒜加工工艺和提高黑蒜中各功能性成分含量具有重要的意义.

3 结论

本研究采用高温水煮、低温冷冻和高压三种预处理方法结合変温发酵，对三种不同品种大蒜进行发酵.结果发现，经预处理制得的黑蒜与未处理黑蒜相比，总酚和还原糖含量显著增高，不同品种黑蒜总酚和还原糖的变化趋势一样，均呈现先上升后下降的趋势，且同一预处理组达到最高值的时间相同.其中高温水煮处理组的总酚和还原糖含量最高值白皮黑蒜分别为1.21、0.75 g/100g，紫皮黑蒜分别为1.06、0.46 g/100g，独头黑蒜分别为0.8、0.49 g/100g；低温冷冻处理组的总酚和还原糖含量最高值白皮黑蒜分别为1.55、0.6g/100g，紫皮黑蒜分别为1.20、0.57 g/100g，独头黑蒜分别为1.03、0.54 g/100g；高压处理组的总酚和还原糖含量最高值白皮黑蒜分别为0.72、0.67 g/100g，紫皮黑蒜分别为1.18、0.7 g/100g，独头黑蒜分别为1.1、0.62 g/100g.总体来看，高温水煮和低温冷冻预处理适合于白皮黑蒜，高压预处理适合于紫皮黑蒜，而独头黑蒜中总酚和还原糖含量相对较低.

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