大蒜深加工技術(shù)研究進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

劉元，王玥瑋，郝惠陽(yáng)

（天津市食品研究所有限公司，天津 301609）

大蒜又名蒜頭、大蒜頭、胡蒜、葫、獨(dú)蒜、獨(dú)頭蒜，是蒜類植物的統(tǒng)稱。大蒜的主要食用部位為大蒜鱗莖，其中含有豐富的蛋白質(zhì)、低聚糖、多糖、脂肪及礦物質(zhì)等。我國(guó)是世界上最大的大蒜種植和出口國(guó)，2019年中國(guó)大蒜產(chǎn)量為2330萬(wàn)噸，占全球大蒜總產(chǎn)量的72.8%。

我國(guó)大多以新鮮大蒜銷售為主，海外銷售渠道主要依賴新鮮蒜頭冷凍出口，國(guó)內(nèi)大蒜總產(chǎn)量的70%通過(guò)冷藏出口到海外超市銷售。隨著農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)的日益發(fā)展與人們生活水平的日益提升，人們對(duì)具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能的大蒜產(chǎn)品的關(guān)注度也越來(lái)越高，需求量也隨之增加。大蒜初級(jí)加工產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，對(duì)大蒜進(jìn)行深加工，延長(zhǎng)其保質(zhì)期，增加其產(chǎn)品類型，進(jìn)而提高其經(jīng)濟(jì)附加值，具有廣闊的市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)效益。本文重點(diǎn)論述我國(guó)大蒜產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀、深加工技術(shù)研究進(jìn)展，并對(duì)我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和深加工產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)行了展望。

1 大蒜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功效

1.1 大蒜中的營(yíng)養(yǎng)成分

大蒜營(yíng)養(yǎng)成分豐富，不僅含有蛋白質(zhì)、低聚糖、多糖及脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還含有硫胺素、核黃素、尼克酸、蒜素、檸檬醛、硒、鍺等微量元素。每100 g新鮮大蒜中可溶性糖含量為153 mg～248 mg，粗脂肪含量為8 mg～12 mg，蛋白質(zhì)含量為3 mg～4 mg，維生素C含量為46 mg～58 mg，鍺含量為 0.182 mg～0.317 mg，大蒜素含量為 176 mg～211 mg[1]。

1.2 大蒜素的功效

大蒜素是大蒜中最主要的功效成分，是大蒜中含硫化合物的總稱，分子式為C6H10S3，即三硫化二丙烯。但新鮮的大蒜中卻不含有大蒜素，而是以大蒜素的前體物質(zhì)蒜氨酸的形式穩(wěn)定存在。當(dāng)大蒜破碎后，大蒜中的蒜氨酸酶催化蒜氨酸分解為大蒜素[2-3]。

大蒜素有效攝入可抑制多種腫瘤，如肺癌、肝癌及胰腺癌。徐丹等[4]研究表明，大蒜素通過(guò)調(diào)節(jié)核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）信號(hào)通路，抑制白介素-6（interleukin-6，IL-6）誘導(dǎo)的胃癌細(xì)胞上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）效應(yīng)，可能在有IL-6過(guò)表達(dá)的晚期腫瘤組織侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮重要作用，起到抑制胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲的效果。

大蒜素是具有抗氧化性能的活性硫物質(zhì)，Horev-Azaria等[5]用大蒜素處理血管內(nèi)皮細(xì)胞，10 μmol/L～20 μmol/L大蒜素干預(yù)血管內(nèi)皮細(xì)胞28 h，細(xì)胞中谷胱甘肽含量與干預(yù)前比較增加了8倍，并且濃度和時(shí)間呈正相關(guān)。這可能是由于大蒜素與谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和谷胱甘肽過(guò)氧化酶中含巰基的分子反應(yīng)，與其形成二硫鍵，改變酶的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致酶活性增強(qiáng)，促進(jìn)谷胱甘肽含量增加[6]。此外，大蒜素對(duì)一氧化氮的形成具有抑制作用，這是由于大蒜素能降低誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)，顯著減少谷氨酸誘導(dǎo)的乳酸脫氫酶的釋放和活性氧自由基的產(chǎn)生，同時(shí)減少脂質(zhì)過(guò)氧化和抗氧化酶活性[7]。

大蒜素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌，如大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌等均能起到明顯的抑制作用，這可能是由于大蒜素中的含硫活性基團(tuán)與細(xì)菌生長(zhǎng)所必需的半胱氨酸中的巰基結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性地抑制了細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖[8]。Fujisawa等[9]通過(guò)試驗(yàn)表明，大蒜素的抗菌能力與其釋放的氧原子或烯丙基巰基與細(xì)菌中的巰基酶相互作用有關(guān)。

2 我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2.1 大蒜資源分布

中國(guó)有多個(gè)大蒜產(chǎn)區(qū)，其中山東、河南、江蘇三地的大蒜產(chǎn)量占比最多，占全國(guó)總產(chǎn)量的80%。這些地區(qū)不僅出現(xiàn)了許多大蒜儲(chǔ)藏、加工和出口的企業(yè)，而且已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，以大蒜為主要經(jīng)營(yíng)對(duì)象的產(chǎn)業(yè)鏈條已經(jīng)形成[10]。大蒜的種類可以從蒜頭和蒜瓣外皮顏色來(lái)區(qū)分，分為紫皮蒜和白皮蒜；由蒜瓣的大小區(qū)分，分為大瓣蒜和小瓣蒜，但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)大蒜的類型并沒(méi)有統(tǒng)一的劃分方法。我國(guó)各省市區(qū)審定和認(rèn)定的大蒜品種13種，例如天津六瓣紅、山東嘉祥大蒜及內(nèi)蒙古白皮蒜等。2020年全國(guó)大蒜種植面積同比增加了33%，主要的大蒜產(chǎn)區(qū)已經(jīng)接近70個(gè)[11]。

2.2 我國(guó)大蒜資源加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

中國(guó)大蒜的種植面積和產(chǎn)量位居全球首位，是世界最大的大蒜生產(chǎn)與出口國(guó)。雖然中國(guó)的大蒜產(chǎn)量占據(jù)全球大蒜產(chǎn)量的半數(shù)以上，但國(guó)內(nèi)的大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻相對(duì)遲緩。大蒜加工產(chǎn)品仍以初級(jí)加工產(chǎn)品為主，精深加工產(chǎn)品過(guò)少，經(jīng)濟(jì)效益低且國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足[12]。

新鮮大蒜、脫水大蒜、腌制大蒜、大蒜片、大蒜粉、大蒜泥、大蒜汁等是我國(guó)大蒜資源的主要產(chǎn)品形式。2015年，中國(guó)保鮮大蒜出口量為1 734.6千噸，同比增長(zhǎng)0.1%；腌制大蒜出口量為11.7千噸，同比增加8.8%；干燥大蒜出口量為185.5千噸，同比增長(zhǎng)8.0%，占據(jù)出口總量的98%以上[10]。

目前，中國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展受國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)影響較為明顯。一部分國(guó)家利用技術(shù)壁壘為我國(guó)大蒜及其它農(nóng)副產(chǎn)品出口設(shè)置了障礙，因?yàn)槲覈?guó)很大一部分大蒜常用農(nóng)藥在國(guó)際限用農(nóng)藥之列，這使得在大蒜進(jìn)出口貿(mào)易中，進(jìn)口國(guó)對(duì)于我國(guó)大蒜品質(zhì)的要求和選擇也更加嚴(yán)格，在一定程度上限制了我國(guó)大蒜出口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，其它國(guó)家和地區(qū)也積極引入我國(guó)優(yōu)質(zhì)的大蒜品種，擴(kuò)大種植規(guī)模，利用運(yùn)輸條件、國(guó)際關(guān)系等增加大蒜出口量，與我國(guó)競(jìng)爭(zhēng)大蒜出口份額[13]。

因此，急需通過(guò)結(jié)合現(xiàn)代食品加工技術(shù)、生物發(fā)酵和提取技術(shù)來(lái)開發(fā)新的大蒜深加工制品，如大蒜精油、大蒜多糖、脫臭蒜素保健飲料及黑蒜等產(chǎn)品，進(jìn)而提高大蒜加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)大蒜產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展[12]。

3 大蒜資源深加工產(chǎn)品及前景

3.1 大蒜精油

大蒜精油是大蒜中一種特殊呈明亮琥珀色的天然液體提取物，其中大蒜素為主要功效成分，對(duì)不同類型的病原菌均有良好的抑菌效果。大蒜精油具有辛辣的氣味，會(huì)對(duì)人體黏膜產(chǎn)生較強(qiáng)刺激，不適合直接食用。軟膠囊技術(shù)可以很好地掩蓋大蒜精油強(qiáng)烈的辛辣刺激味，延長(zhǎng)保質(zhì)期且便于存儲(chǔ)，較好地保持生物活性[14]。

蔡錦玲等[15]研究表明，大蒜精油對(duì)粉紅單端孢菌、鏈格孢菌和灰葡萄孢菌的抑菌效果突出，尤其對(duì)粉紅單端孢菌具有顯著的抑菌效果，最小抑菌濃度為0.2 μL/mL，抑制率可達(dá) 100%。

目前，大蒜精油可通過(guò)水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑浸萃法、超臨界流體萃取法、分子蒸餾法等方法提取。其中，水蒸氣蒸餾法的儀器設(shè)備需求簡(jiǎn)單、操作要求簡(jiǎn)便，而且具有出油量高和試驗(yàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。李輝等[16]優(yōu)化水蒸氣蒸餾法提取大蒜精油的工藝，得到最優(yōu)工藝條件為物料比1∶4（質(zhì)量比），在60℃下發(fā)酵4 h，蒸餾1.5 h，得到的精油提取率可達(dá)0.298%，且試驗(yàn)證明發(fā)酵溫度對(duì)大蒜精油提取率的影響最大。劉靜等[17]研究微波輔助酶法提取大蒜油，得到最佳工藝參數(shù)為微波溫度35℃，pH6.5，微波時(shí)間60 min，外加酶激活劑磷酸吡哆醛（pyridoxal phosphate，PLP）濃度2mmol/L，此條件下大蒜油提取率高達(dá)0.40%。

3.2 大蒜多糖

大蒜多糖為雜果聚糖，主要含有果糖（85%）、葡萄糖（14%）等，具有增強(qiáng)免疫、抗病毒、抗氧化、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、預(yù)防肝損傷、防止心肌纖維化等多種重要的生物活性和功能[18]。GAO等[19]通過(guò)對(duì)巨噬細(xì)胞功能變化和一氧化氮分泌試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大蒜多糖硒化修飾后可以進(jìn)一步增強(qiáng)免疫活性。朱薿等[20]發(fā)現(xiàn)大蒜多糖可能通過(guò)抑制與呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）復(fù)制晚期相關(guān)的L、P基因表達(dá)而有效抑制RSV復(fù)制，并且能顯著下調(diào)病毒誘導(dǎo)的炎癥因子表達(dá)，緩解炎癥反應(yīng)。

大蒜多糖的傳統(tǒng)提取方法主要有水提取、酸堿提取、酶解提取。熱水提取因?qū)x器設(shè)備及操作要求簡(jiǎn)單，成本低廉，得到最廣泛的應(yīng)用[21]?，斠览ね聽柕貏e克等[22]優(yōu)化水提取大蒜多糖工藝，結(jié)果表明：在料液比為 1∶7（g/mL），提取溫度 80 ℃，提取時(shí)間 3 h，提取 2 次的工藝條件下，大蒜多糖提取率為11.93%。董玉瑋等[23]研究雙酶法提取大蒜多糖，結(jié)果表明，在纖維素酶2.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、果膠酶2.0%、溫度50℃、酶解時(shí)間160 min，大蒜多糖得率高達(dá)34.76%。席椿凱等[24]通過(guò)響應(yīng)曲面試驗(yàn)得到超聲波輔助提取大蒜多糖最佳工藝參數(shù)為料液比 1∶30（g/mL）、超聲功率 150 W、超聲時(shí)間8 min、大蒜多糖得率為31.48%。

3.3 黑蒜產(chǎn)品

黑蒜是近幾年流行的一種大蒜深加工產(chǎn)品，是由新鮮大蒜在高溫高濕條件下發(fā)酵一段時(shí)間得到的新興產(chǎn)品。與大蒜相比，黑蒜的化學(xué)成分發(fā)生了較大變化，通過(guò)非酶褐變反應(yīng)，蒜瓣變黑，形似果脯，軟糯甜香。大蒜素轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄曰衔?，有效去除了刺激性氣味。黑蒜中糖、維生素、蛋白質(zhì)的含量是大蒜的2倍以上，多酚含量大增，為大蒜的11倍[25-27]。

黑蒜的主要功效成分為大蒜素，能夠影響脂質(zhì)代謝和降低血脂。有研究表明，黑蒜可以改善輕度高膽固醇血癥患者血脂譜，有預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、保護(hù)心血管功能的作用[28]。此外，黑蒜還具有抗炎、抗腫瘤、潤(rùn)腸通便等作用。

黑蒜加工方法有液態(tài)發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵以及高溫高壓非發(fā)酵法。大量研究結(jié)果表明采用液態(tài)發(fā)酵的黑蒜產(chǎn)品色澤適宜，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性和總酚水平均有所增強(qiáng)，發(fā)酵時(shí)間大大縮短。丘苑新等[29]研究黑蒜快速發(fā)酵工藝，結(jié)果表明：大蒜70℃恒溫預(yù)處理10 h后，表面噴灑多酚氧化酶，恒溫發(fā)酵期縮短至35 d。非發(fā)酵高溫高壓方法研制的非發(fā)酵黑蒜，抗氧化能力強(qiáng)，蛋白質(zhì)種類多樣，營(yíng)養(yǎng)豐富。此方法有效地節(jié)約了時(shí)間、減少了資源消耗，優(yōu)化了食用蒜的加工技術(shù)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

4 展望

目前，我國(guó)大蒜制品仍然主要集中在保鮮大蒜和干燥大蒜，深加工產(chǎn)品比例較小，無(wú)法滿足多樣化市場(chǎng)需求。因此，大力發(fā)展大蒜深加工產(chǎn)業(yè)，提高大蒜加工技術(shù)，是我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必然要求。此外，為了增強(qiáng)我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，要加強(qiáng)大蒜品牌建設(shè)，充分發(fā)揮國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)資源雄厚，專業(yè)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，努力推進(jìn)品牌建設(shè)進(jìn)程，盡快形成國(guó)際上的品牌認(rèn)知度；制定與國(guó)際接軌的大蒜安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，讓農(nóng)產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步向國(guó)際靠攏。建立合理的市場(chǎng)服務(wù)體系，建立健全行業(yè)規(guī)則，為我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。