不同品種和預處理制得黑蒜的總酚和還原糖分析

楊 婷，楊欣偉，冶增梅,劉 晶

(1.青海民族大學 化學化工學院，青海西寧810000；2.福建師范大學 生命科學學院，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養(yǎng)價值都有了較大提高.黑蒜提取物具有抗癌、降血脂、提高免疫力及抗過敏反應等功效[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].酚類物質是黑蒜中重要的功能性成分，具有很強的抗氧化作用，是衡量產品品質的重要指標.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的重要底物，其含量的多少影響黑蒜的黑變速度，同時能賦予產品清甜的爽口感.因此，研究不同預處理方法對黑蒜中總酚和還原糖含量的影響，對于加快研究黑蒜發(fā)酵工藝和提高黑蒜中各功能性成分含量具有深遠意義.

目前，黑蒜生產主要采用固態(tài)發(fā)酵，原料預處理是較為關鍵的步驟.王海栗等對鮮蒜采用-18℃的冷凍預處理后再進行發(fā)酵，不僅能實現(xiàn)黑蒜發(fā)酵周期的縮短，而且品質均達到或優(yōu)于市售傳統(tǒng)發(fā)酵黑蒜[6].鐘成等采用超高壓預處理與發(fā)酵聯(lián)用制備黑蒜，結果發(fā)現(xiàn)經保壓處理的黑蒜總酚比未處理的黑蒜高[7].李寧陽等研究發(fā)現(xiàn)高溫水煮預處理有利于黑蒜品質的形成[8].因此，本文首次將三種不同預處理工藝結合到黑蒜發(fā)酵工藝中，通過比較三種不同預處理對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處理方法和時間.不同的大蒜品種和加工工藝制備而成的黑蒜為生產高品質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

實驗材料為市售新鮮白皮大蒜、紫皮大蒜和獨頭大蒜(無破損、無發(fā)芽).

沒食子酸(天津鼎盛鑫化工有限公司廠家)；碳酸鈉(天津致遠化學試劑有限公司)；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(天津福晨化學試劑廠)；酒石酸鉀鈉(上海國藥試劑集團)；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(天津福晨化學試劑廠)；葡萄糖(上海國藥試劑集團)；總酚(天津福晨化學試劑廠).所有試劑均為分析純.

1.2 儀器與設備

RE-52AA旋轉蒸發(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(上海天呈實驗儀器制造有限公司)；TD4K-2離心機(長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系列可見分光光度計(上海元析儀器有限公司).

1.3 試驗方法

1.3.1 黑蒜的制備[9]

鮮蒜→去皮去蒂→洗凈晾干→預處理→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 預處理條件

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

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

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

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

2 結果與討論

2.1 不同預處理方式黑蒜總酚含量比較

酚類物質是體現(xiàn)黑蒜抗氧化能力的一個重要功能性成分.由圖1可知，試驗所用的蒜經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，大蒜細胞組織在高溫沸水中被破壞，發(fā)生酶促褐變生成酚類物質.安東認為在熱力作用下，大蒜中沒食子酸類的化合物發(fā)生分解，生成小分子物質，釋放出更多的酚羥基，從而使總酚含量相對升高[12].因此繼續(xù)高溫水煮會使總酚含量下降.水煮時間為20 min時，總酚含量均達到最高，其中白皮黑蒜最高達1.21 g/100g，近乎為對照組的3倍；紫皮黑蒜和獨頭黑蒜分別為1.06、0.8 g/100g.結果表明，高溫水煮對白皮黑蒜中總酚含量的影響最為顯著，其次為紫皮黑蒜，獨頭黑蒜最低.

圖1 水煮時間對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.隨著冷凍時間的增加，總酚含量先升高后降低.這是由于大蒜經低溫冷凍處理后，在高溫條件進行發(fā)酵，瞬間升高溫度使大蒜細胞組織迅速遭到破壞，細胞膜通透性增加，使其內容物流出，打破褐變底物和氧氣的區(qū)域化分布，使其充分接觸，導致褐變進程加快，從而使總酚含量大量積累，當褐變到一定程度時不再發(fā)生，因此總酚含量會逐漸下降.當冷凍時間為16h時，總酚含量均達到最高，其中白皮黑蒜最高達1.55 g/100g，約為對照組的4～5倍；紫皮黑蒜和獨頭黑蒜分別為1.20、1.03 g/100g.結果表明，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 保壓時間對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

保壓時間對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，高壓處理過的黑蒜總酚含量明顯高于對照組.這是由于大蒜本身的多酚類物質在受熱過程中大分子化合物分解成小分子物質，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化成了多酚類物質[13].隨著保壓時間的延長，總酚含量先增加后下降，15min時均達到最高，其中紫皮黑蒜最高為1.18 g/100g，約為對照組的3倍；白皮黑蒜和獨頭黑蒜含量分別為0.72、1.1 g/100g.從總體來說，高壓處理對紫皮黑蒜中總酚含量的影響最大，其次為白皮黑蒜，獨頭黑蒜最低.

2.2 不同預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.這是由于大蒜組織結構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.水煮時間達5 min時，蒜樣中還原糖含量均達最大值，其中白皮黑蒜最高為0.75 g/100g，約為對照組的2倍；紫皮黑蒜和獨頭黑蒜分別為0.46、0.49 g/100g，均高于對照組.當水煮時間再長時酶活力下降，使還原糖含量也逐漸降低.結果表明，高溫水煮對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的進程.

圖4 水煮時間對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

低溫冷凍時間對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，無形中增大了底物的濃度，從而使還原糖含量增加.李寧陽認為低溫冷凍和高溫水煮預處理都可以破壞大蒜的細胞組織結構，促進大蒜多糖的降解，有利于還原糖的生成，加速美拉德反應的進程，有利于多酚物質量的積累，皆有利于黑蒜品質的形成[8].當冷凍處理時間達16h時，還原糖含量達到最高.其中白皮黑蒜最高為0.6 g/100g，約為對照組的1.5倍；紫皮黑蒜和獨頭黑蒜分別為0.57、0.54 g/100g，均高于對照組.從總體來看，低溫冷凍對白皮黑蒜中還原糖含量的影響最大，其次為紫皮黑蒜和獨頭黑蒜.

圖6 保壓時間對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，高壓處理對紫皮黑蒜中還原糖含量的影響十分顯著，這一結果與對總酚的影響一致.保壓時間為10 min時，還原糖含量達到最高，紫皮黑蒜為0.7 g/100g，約為對照組的1.5～2倍；獨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隨時間的增加而越來越低.這是因為高壓使黑蒜中果聚糖水解酶的活性發(fā)生變化，10 min時酶活性最高，還原糖含量達到最大，當高壓時間再長時酶活力就下降，使之還原糖含量也下降.從總體來看，高壓處理更適合于紫皮黑蒜.因此,大蒜經預處理后再進行發(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的提高而且大大縮短了形成黑蒜成品的時間，對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 結論

本研究采用高溫水煮、低溫冷凍和高壓三種預處理方法結合変溫發(fā)酵，對三種不同品種大蒜進行發(fā)酵.結果發(fā)現(xiàn)，經預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一樣，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且同一預處理組達到最高值的時間相同.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，獨頭黑蒜分別為1.1、0.62 g/100g.總體來看，高溫水煮和低溫冷凍預處理適合于白皮黑蒜，高壓預處理適合于紫皮黑蒜，而獨頭黑蒜中總酚和還原糖含量相對較低.

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