黑蒜加工工藝及預處理技術研究進展

徐保立，鄭曉冬，鄭華偉，馬龍傳

（1.汶上縣檢驗檢測中心，山東濟寧 272500；2.中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014；3.金鄉(xiāng)縣大蒜科技研究中心，山東濟寧 272200）

黑蒜又名黑大蒜、發(fā)酵黑蒜，是新鮮的大蒜在高溫高濕的條件下發(fā)酵制成的產品。與大蒜相比，黑蒜中水分、脂肪等物質含量顯著降低，而糖類、微量元素等物質含量顯著提高，其中蛋白質、還原糖、維生素等物質含量至少為大蒜的2倍，因此，黑蒜具有豐富的、人體必需的，甚至可以提高人體機能的營養(yǎng)成分，有抗氧化、抗菌、增強免疫、保肝護肝等多種功能。黑蒜因口感柔軟并富有彈性，入口之后，軟爛香甜，且無大蒜的辛辣味和刺激性臭味，已成為公認的天然保健食品，開發(fā)和應用前景廣闊[1-4]。

黑蒜的加工原料主要有多瓣蒜和獨頭蒜兩種，其中多瓣蒜分為白皮蒜和紫皮蒜，獨頭蒜原料多產自云南。其產品分別被稱為多瓣黑蒜和獨頭黑蒜，由于獨頭蒜原料價格高于多瓣蒜原料，故獨頭黑蒜價格高于多瓣黑蒜價格，但因獨頭蒜食用方便，口感更好，深受廣大消費者喜愛[5-6]。黑蒜加工產品形式多樣，除了帶皮黑蒜、去皮黑蒜等黑蒜產品外，還有黑蒜粉、黑蒜飲料、黑蒜果醬、黑蒜醬油、黑蒜醋等再制品[7-8]。本文就目前黑蒜加工工藝、預處理技術和發(fā)展方向進行了論述，以便對黑蒜的生產應用和進一步研究提供參考依據。

1 黑蒜加工工藝

大蒜經高溫、高濕發(fā)酵，自身細胞組織被破壞，細胞內成分發(fā)生一系列的化學反應，主要是含有羰基的糖類與含有氨基的氨基酸以及蛋白質等成分之間發(fā)生美拉德反應，產生黑色素，形成黑蒜所特有的品質。目前黑蒜發(fā)酵主要有固態(tài)發(fā)酵、液態(tài)發(fā)酵兩種工藝[9-10]。

1.1 固態(tài)發(fā)酵

黑蒜的固態(tài)發(fā)酵是將大蒜直接作為固態(tài)基質進行自身發(fā)酵的一種發(fā)酵方式，可以保留大蒜的完整性，減少營養(yǎng)成分流失，所制得黑蒜產品的感官品質較好。目前，國內黑蒜的生產多采用固態(tài)發(fā)酵工藝，主要工藝流程為大蒜原料選擇→檢測→分級挑選→裝盤→高溫、高濕發(fā)酵→殺菌消毒→包裝→產品檢測→成品[11-12]。

在固態(tài)發(fā)酵工藝中，高溫、高濕發(fā)酵是最為重要的環(huán)節(jié)，是大蒜發(fā)生美拉德反應的條件，也是影響黑蒜中活性成分含量的主要因素[13]。高溫、高溫發(fā)酵有恒溫發(fā)酵和變溫發(fā)酵兩種，恒溫恒濕發(fā)酵是把大蒜放入發(fā)酵車間，加溫至50～80 ℃，加濕至50%～80%，發(fā)酵1個月即可制成黑蒜，這種方式便于操作和控制，但是生產能耗大、效率低[14]。而變溫發(fā)酵有利于黑蒜中有效成分的積累，而且能更好地提高黑蒜的感官品質，提高加工的效率、節(jié)約能源[15]。目前，國內黑蒜的生產多采用變溫發(fā)酵方式。在采用變溫發(fā)酵期間由于每批大蒜的產地、品種、儲藏條件不同，故其含水量、蒜瓣大小、成分比例等也有所不同，在實際發(fā)酵過程中每個階段的溫度和時間如何確定，需要有經驗的技術人員進行掌控。

1.2 液態(tài)發(fā)酵

黑蒜現有的生產工藝多以整個大蒜進行發(fā)酵，液態(tài)發(fā)酵工藝報道較少。液態(tài)發(fā)酵主要采用經過破碎的蒜泥或者蒜粒作為原料，放入密封容器，加入一定比例的水作為發(fā)酵基質進行發(fā)酵[16]。液態(tài)發(fā)酵的工藝流程為大蒜選取→去皮→清洗→蒜瓣破碎→真空密封→發(fā)酵→干燥→包裝→成品[17]。

黑蒜在液態(tài)發(fā)酵過程中沒有硫化物等臭味物質散出，極大地改善了工作環(huán)境。此外，液態(tài)發(fā)酵工藝通過添加水分、密封并采用變溫發(fā)酵，既縮短了發(fā)酵時間，又提高了黑蒜中活性物質的含量，操作簡單，占地面積少，便于工業(yè)化生產。料液比和蒜瓣破碎工藝是影響黑蒜液態(tài)發(fā)酵的重要因素，蒜粒的大小及料液比直接影響著黑蒜有效物質的積累。羅倉學等[18]研究表明，破碎粒度為4 mm、料液質量比為2:1時，所得黑蒜產品呈黑褐色，色澤均一，口感酸甜，幾乎無蒜臭味，與未發(fā)酵大蒜相比，SOD活性提高了15倍，總酚含量提高了5倍，可溶性糖含量減少了30%左右。

2 黑蒜加工預處理技術

傳統(tǒng)黑蒜加工工藝耗時長、能耗高，可以通過冷凍、超聲等多種預處理，破壞大蒜細胞結構，促進反應底物溶出，加速美拉德反應和發(fā)酵進程，縮短黑蒜的加工時間、降低能耗和成本。預處理能促進黑蒜中還原糖、氨基態(tài)氮、總酚等含量的積累，提高功能成分含量，而且制得的產品口感、色澤、風味幾乎沒有差異。目前，國內生產黑蒜過程中對大蒜的預處理主要有低溫冷凍、超聲波、微波等方式[19]。

2.1 低溫冷凍

在冷凍條件下，大蒜細胞內形成冰晶，細胞內外溶劑濃度改變，引起細胞溶脹，細胞壁和細胞膜遭到破壞，使得細胞結構破壞。將大蒜置于冷凍（-18 ℃）條件下一段時間，充分破碎細胞組織，然后置于45 ℃條件下，由于溫度的提升而使細胞內組織液流出，果聚糖與果聚糖酶充分接觸并發(fā)生水解，產生還原糖類物質，再結合15 d變溫發(fā)酵工藝，由此可加速美拉德反應，縮短加工時間，黑蒜中總酚等物質含量也得以提升，黑蒜成品品質提高[19-20]。感官評定結果顯示，經過冷凍預處理的黑蒜甜味更高，口感更佳，冷凍溫度越低，甜度越高，反應溫度越高，大蒜外觀變化越顯著，體積減小，前期大蒜軟爛，粘手，后期硬度提升，有彈性，不粘手[11,21]。

2.2 高溫

高溫可以使食品發(fā)生蛋白質變性、酶失活、淀粉變性等一系列變化，破壞細胞結構。趙雪晴等[11]將新鮮的大蒜去皮后在水溫100 ℃條件下水煮3 min，然后在溫度70 ℃、相對濕度85%的條件下發(fā)酵制得黑蒜產品，與對照組相比，發(fā)酵時間無明顯變化，但還原糖、總酚和氨基態(tài)氮含量有所提高。王喜波等[22]在蒸制溫度127 ℃、蒸制時間70 min、烘制溫度95 ℃、烘制時間6.5 h條件下制得的黑蒜與傳統(tǒng)發(fā)酵工藝制得的黑蒜產品質量基本相似，總酚等活性成分含量也相近，但極顯著地縮短了黑蒜的制備時間、提高了生產效率、降低了能耗，為功能性蒜制品的開發(fā)利用提供了技術基礎。

2.3 微波

用微波對大蒜進行加熱，可起到與高溫預處理相同的作用。李珊珊[23]研究發(fā)現，大蒜經450 W微波預處理1 min后，黑蒜的加工時間由21 d縮短至18 d。微波處理組在發(fā)酵的第12 d時褐變強度即可達到對照組第15 d時的效果；發(fā)酵18 d時，微波處理組的還原糖高達40%，而對照組的還原糖在第21 d才達到40%；整個發(fā)酵過程中，微波處理組的總酚含量均顯著高于對照組；微波處理組的氨基態(tài)氮含量在第9 d時開始呈現下降的趨勢，而對照組在第15 d才呈現下降的趨勢。

2.4 超高壓

超高壓技術是一個物理過程，可以破壞食品中的非共價鍵，使食品中蛋白質、酶、淀粉等大分子物質變性、失活、糊化，并對其結構產生一定的影響，是一種綠色、環(huán)保的食品加工技術，減少了傳統(tǒng)熱加工技術的許多弊端。孟令冬等[24]采用超高壓預處理和發(fā)酵聯用的方法制備獨頭黑蒜成品。試驗發(fā)現，隨著超高壓壓力的增加，以及保壓時間的延長，獨頭黑蒜的褐變速度先快后慢，水分含量降低，總糖含量升高，彈性變大。這表明，在超高壓300 MPa保壓15 min的條件下，黑蒜成品酸甜可口、質地細膩、富有彈性，黑蒜成品的品質最好。鐘成等[25]將大蒜超高壓預處理并發(fā)酵后制得黑蒜，結果發(fā)現，制得黑蒜的抗氧化能力明顯高于白蒜，還原能力、對羥基自由基的清除能力分別在保壓時間5 min和20 min時最高。

2.5 其他

低溫冷凍、高溫、微波等預處理方法可以促進黑蒜還原糖的積累和多酚類物質的生成，縮短加工時間，提高生產效率。除此以外，黑蒜加工還有其他預處理技術，如裴厚寶[19]研究發(fā)現，超聲預處理能夠有效提高黑蒜的總酶、還原糖含量，增大褐變度，顯著降低加工時間，提高黑蒜成品的品質；相比普通黑蒜，能有效降低黑蒜成品苦味，提升產品口感。有研究得出，有氧呼吸抑制預處理，也能有效縮短黑蒜加工時間，顯著提高產品中還原糖、總酚含量，相比普通黑蒜，產品口感提升?？梢?，超聲預處理，可以使大蒜分子間的平均距離隨著分子的不斷振動而變化，產生空化作用，破壞大蒜細胞結構；而有氧呼吸抑制預處理，可以使大蒜產生己醇和乙酸，從而破壞細胞結構。

3 小結

目前，黑蒜加工過程中控溫和控濕的發(fā)酵設備已經比較成熟，黑蒜加工的預處理技術研究也較多，但實際生產中采用預處理加工技術的企業(yè)較少，主要是由于缺乏與其配套的預處理設備。因此，下一步黑蒜設備生產企業(yè)可以加大這方面的研究設計，生產出相應的黑蒜加工預處理設備，以提高實際生產中黑蒜的加工效率和質量。同時，也可開發(fā)多種預處理技術聯合應用設備，但應該注意設備價格與實際生產效益的關系，做到預處理設備簡單實用。