黑蒜的活性成分和生理功能研究進(jìn)展

◎ 王 燕，何貴山，王賽元

（甘肅天然源生物科技有限公司，甘肅 蘭州 730300）

黑蒜是近幾年興起的一種大蒜深加工產(chǎn)品，是通過控制溫度、濕度，由新鮮大蒜發(fā)酵一段時間后制成的食品[1]。黑蒜蒜瓣為黑褐色，口感略甜，無大蒜的刺激性氣味和辛辣味，食后不會產(chǎn)生難聞的口氣，減輕了大蒜的一些不良反應(yīng)，如胃腸不適、接觸性皮炎等，大大拓寬了大蒜產(chǎn)業(yè)的市場空間。黑蒜在國內(nèi)的流傳時間較短，雖然黑蒜的確切起源尚不清楚，但普遍認(rèn)為2003年起源于日本三重縣，隨后被引入中國，2008年國內(nèi)黑蒜首次出口，在不到20年的時間里黑蒜產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，成為大蒜深加工領(lǐng)域的一個重點(diǎn)方向。本文對黑蒜的活性成分和生理功能進(jìn)行綜述，旨在為黑蒜健康食品的進(jìn)一步開發(fā)提供參考。

1 黑蒜的活性成分

黑蒜是大蒜發(fā)生酶促褐變和美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，黑色主要由美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物——類黑素產(chǎn)生。與大蒜相比，黑蒜的化學(xué)成分發(fā)生了較大變化，在保留一部分大蒜成分的基礎(chǔ)上，還生成了新的活性成分。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。周廣勇等比較鮮大蒜與黑蒜中化學(xué)成分的差異，結(jié)果顯示黑蒜的水分和易揮發(fā)有機(jī)硫化物含量下降，而糖類和自由基清除能力升高[2]。王衛(wèi)東等測定大蒜美拉德反應(yīng)期間各種成分的變化，黑蒜中水分含量降至56.5%，多酚含量升至5.4 mg·g-1，還原糖含量升至214.9 mg·g-1，5-羥甲基糠醛（5-HMF）含量升為2 729.12 μg·g-1，同時，抗氧化能力大大提高，黑蒜的還原能力、對羥基自由基的清除率分別是大蒜的10倍和3倍[3]。盧小明實(shí)驗(yàn)表明，大蒜加工成黑蒜后還原糖含量由開始的0.46 g/100 g升高到39.49 g/100 g，升高了近百倍[4]。Kimura等總結(jié)黑蒜與鮮大蒜中幾種氨基酸、多酚及黃酮類等成分的變化情況（表1）[1]，其中半胱氨酸、酪氨酸發(fā)酵后含量下降，亮氨酸、異亮氨酸及苯丙氨酸含量升高，黑蒜中的Amadori&Heyns甚至是大蒜的40～100倍。

表1 黑蒜與鮮大蒜的成分比較表[1]

2 黑蒜的生理功能

作為大蒜的深加工產(chǎn)品，黑蒜在體內(nèi)、體外功能性實(shí)驗(yàn)中均被證實(shí)具有很強(qiáng)的生理功能。這與其中含有的多種活性成分有關(guān)，如有機(jī)硫化物、多糖、多酚和類黑精等，這些成分共同賦予黑蒜抗氧化、保護(hù)肝臟、抗腫瘤等作用。

2.1 抗氧化

Choi等研究黑蒜加工過程中抗氧化物質(zhì)及抗氧化活性變化情況，結(jié)果顯示黃酮類和多酚類物質(zhì)在70 ℃、90%濕度的加工條件下顯著增加，至21 d，黃酮類物質(zhì)含量由鮮大蒜中3.22 mg RE·g-1（RE為視黃醇當(dāng)量）提升至16.26 mg RE·g-1，多酚類物質(zhì)從鮮大蒜中12.91 mg GAE·g-1（GAE為沒食子酸當(dāng)量）增長至58.33 mg GAE·g-1?？寡趸煞值脑黾右鹂寡趸芰Φ奶岣?。黑蒜對DPPH自由基的清除率最高可達(dá)到74.48%，遠(yuǎn)高于鮮大蒜，而對ABTS自由基的清除率是鮮大蒜的2倍多[5]。

杜瑞雪等測定鮮大蒜及黑蒜中多糖含量及抗氧化能力，結(jié)果顯示黑蒜中多糖含量為98.67 mg·g-1，遠(yuǎn)高于大蒜中多糖含量50.33 mg·g-1。黑蒜多糖的羥自由基清除率、DPPH自由基清除率、超氧陰離子自由基清除率均高于大蒜，表明黑蒜多糖具有更高的體外抗氧化能力[6]。

鄭嵐等研究黑蒜多糖的斑馬魚體內(nèi)抗氧化活性，結(jié)果顯示黑蒜多糖低劑量干預(yù)組抗氧化率為40.18%，而黑蒜多糖高劑量干預(yù)組抗氧化率為50.6%，顯示出明顯的量效關(guān)系，且高于維生素C陽性對照組抗氧化率（11.38%）[7]。

WANG Weidong等研究黑蒜多酚的體內(nèi)外抗氧化活性，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑蒜多酚可明顯降低DPPH自由基、羥基自由基的活性，一定濃度的黑蒜多酚其體外抗氧化活性高于維生素C；體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示黑蒜多酚能顯著降低氧化損傷小鼠的血清MDA含量，提高血清SOD、GSH-Px活性，表現(xiàn)出明顯的體內(nèi)抗氧化活性[8]。

ZOU Ying等研究黑蒜提取物對氧化損傷的紅細(xì)胞的保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示黑蒜提取物可顯著降低受損紅細(xì)胞（AAPH誘導(dǎo)紅細(xì)胞溶血）的溶血率，具有較強(qiáng)的細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性[9]。

黑蒜的抗氧化機(jī)制尚不完全清楚，Ha等認(rèn)為黑蒜的抗氧化活性與Nrf2相關(guān)基因的mRNA表達(dá)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)測定血漿中硫代巴比妥酸反應(yīng)性物質(zhì)（tbar）和8-異前列腺素F2（8-iso-PGF）濃度，測定血漿總抗氧化能力（TAC）以及血漿和肝臟中抗氧化酶的活性。檢測抗氧化相關(guān)蛋白Nrf2、NAD（P）H：醌-氧化還原酶-1（NQO1）、血紅素氧合酶-1（HO-1）、谷胱甘肽還原酶（GR）以及谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶-2（GSTA2）的mRNA表達(dá)水平，結(jié)果顯示黑蒜組血漿tbar濃度和TAC均顯著降低，過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性顯著升高，肝臟Nrf2、NQO1、HO-1和GSTA2的mRNA表達(dá)水平明顯增加[10]。

2.2 抗腫瘤作用

DONG Menghua等發(fā)現(xiàn)黑蒜提取物可抑制HT29大腸癌細(xì)胞的生長，并進(jìn)一步研究其抗癌機(jī)制。黑蒜提取物通過上調(diào)PTEN、下調(diào)Akt和p-Akt的表達(dá)，以及在mRNA和蛋白水平上抑制其下游靶點(diǎn)70 kDa核糖體蛋白S6激酶1來調(diào)節(jié)PI3K/Akt通路的功能，通過抑制PI3K/Akt通路抑制HT29細(xì)胞生長并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，達(dá)到抑制癌細(xì)胞生長的效果[11]。

李穎等通過構(gòu)建4組宮頸癌Hela細(xì)胞移植瘤模型，研究黑蒜提取液對宮頸癌Hela細(xì)胞移植瘤的影響。小鼠隨機(jī)分為4組，用生理鹽水灌胃為空白對照組，γ射線照射為γ照射組，黑蒜提取液灌胃為黑蒜組，黑蒜提取液灌胃聯(lián)合γ射線照射處理為黑蒜+γ照射組，測定各組小鼠移植瘤生長速度、胸腺及脾臟指數(shù)、淋巴細(xì)胞刺激指數(shù)、SOD活力值、CAT活力值以及白細(xì)胞數(shù)，結(jié)果表明，黑蒜提取液可增強(qiáng)小鼠免疫功能，提高其機(jī)體抗氧化能力及外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)，以發(fā)揮對Hela細(xì)胞移植瘤的輻射增敏作用[12]。

宮曉靜等以荷瘤小鼠Panc-1細(xì)胞為研究對象，探討黑蒜提取液對其生長及轉(zhuǎn)移能力的影響，并研究其分子機(jī)制。分別建立胰腺癌Panc-1小鼠轉(zhuǎn)移瘤模型和移植瘤模型，將小鼠隨機(jī)分為黑蒜低劑量組、黑蒜高劑量組、空白對照組和陽性對照組4組，其中空白對照組給予0.9%氯化鈉溶液，陽性對照組給予環(huán)磷酰胺。2周后處死小鼠，將其瘤體剝離稱重，并計(jì)算瘤體的生長抑制率和轉(zhuǎn)移抑制率，檢測Smad4及TGF-β1的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，黑蒜低、高劑量組可顯著抑制Panc-1細(xì)胞移植瘤的生長和轉(zhuǎn)移，生長抑制率高達(dá)63.6%，肺部轉(zhuǎn)移抑制率高達(dá)63.5%，且黑蒜高劑量組的轉(zhuǎn)移抑制率高于陽性對照組；與空白對照組相比，黑蒜低、高劑量組Panc-1細(xì)胞質(zhì)中的TGF-β1褐黃色顆粒減少，Smad4胞漿著黃色增多。由此可知黑蒜提取液可顯著降低小鼠Panc-1細(xì)胞移植瘤生長率及其肺部轉(zhuǎn)移率，其機(jī)制可能與TGF-β1/Smad4信號通路有關(guān)，通過上調(diào)Panc-1小鼠移植瘤Smad4的表達(dá)，下調(diào)TGF-β1的表達(dá)抑制腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移[13]。

2.3 保護(hù)肝臟

Lee等使用叔丁基過氧化氫（tBHP）誘導(dǎo)大鼠克隆-9肝細(xì)胞損傷并研究黑蒜對受損傷肝細(xì)胞的保護(hù)作用，結(jié)果表明，黑蒜提取物可顯著抑制GSH的消耗、MDA的積累、IL-6/IL-8 mRNA表達(dá)過程，阻斷脂質(zhì)過氧化及氧化應(yīng)激過程，明顯減少tBHP誘導(dǎo)的大鼠克隆-9肝細(xì)胞的死亡[14]。

Ahmed等研究黑蒜對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的肝毒性和細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用，結(jié)果顯示，黑蒜組的大鼠肝臟組織有明顯改善，肝細(xì)胞重新排列成放射束狀，細(xì)胞核正常，細(xì)胞質(zhì)中未見空泡和脂肪滴，ALT、AST、膽紅素含量顯著降低，表明黑蒜對肝細(xì)胞凋亡和肝組織病變具有明顯的保護(hù)作用[15]。

張遠(yuǎn)等通過50%酒精灌胃誘導(dǎo)建立小鼠急性肝損傷模型，研究黑蒜對小鼠急性酒精性肝損傷的作用，結(jié)果顯示高濃度黑蒜可顯著降低小鼠血清ALT，減輕肝切片組織損傷程度，提高SOD活性，表明高濃度黑蒜對小鼠急性酒精性肝損傷具有保護(hù)作用[16]。

2.4 調(diào)節(jié)血糖、血脂水平

寧月寶等研究發(fā)酵固態(tài)黑蒜降血糖功能，結(jié)果表明，黑蒜中的一些硫醚物質(zhì)可降低小鼠血糖[17]。Ao等研究黑蒜對膽固醇的代謝作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，膳食補(bǔ)充黑蒜粉顯著抑制體內(nèi)膽固醇的合成[18]。Kim等研究黑蒜提取物的抗氧化作用及對血脂影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，高脂肪飼喂小白鼠灌胃黑蒜提取物后血漿中甘油三酯和肝臟總膽固醇含量明顯降低，從而改善血脂[19]。Nam等探究黑蒜調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的作用機(jī)制，表明黑蒜可通過降低成熟3T3-L1脂肪細(xì)胞增殖因子活化受體（PPAR）和周髂素的蛋白表達(dá)，抑制3T3-L1脂肪細(xì)胞的生成，促進(jìn)脂肪的分解來調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[20]。

2.5 免疫調(diào)節(jié)

黑蒜對免疫系統(tǒng)有無生理活性尚存在爭議，其中LI Min等比較大蒜多糖與黑蒜多糖的免疫調(diào)節(jié)作用，包括對RAW264.7巨噬細(xì)胞的促進(jìn)吞噬作用、NO的釋放、免疫細(xì)胞因子（IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子α和干擾素γ）的表達(dá)，結(jié)果顯示，大蒜多糖具有更強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)作用，黑蒜多糖基本無免疫調(diào)節(jié)活性[21]。而楊明等以BALB/c小鼠為研究對象，環(huán)磷酰胺建立動物模型，發(fā)現(xiàn)高、中、低濃度的黑蒜粉對小鼠均有免疫增強(qiáng)作用。其中，黑蒜粉高、中、低3個劑量組小鼠的抗體生成能力、胸腺指數(shù)、脾淋巴細(xì)胞增殖能力、脾細(xì)胞IL-8和IL-12的mRNA表達(dá)量均顯著提高；黑蒜粉中、高劑量組小鼠的遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng)能力和脾臟指數(shù)顯著提高；黑蒜粉高劑量組小鼠的單核-巨噬細(xì)胞吞噬活性及血清溶血素水平也顯著增強(qiáng)[22]。

2.6 抗炎作用

Jeong等對黑蒜提取物與鮮大蒜提取物的抗氧化、抗炎作用進(jìn)行了鑒別和比較。過氧化氫和脂多糖（LPS）分別作為促氧化劑和促炎應(yīng)激源。與鮮大蒜提取物相比，黑蒜提取物在RAW264.7細(xì)胞中具有較高的ABTS和DPPH自由基清除活性，生成ROS更少。但鮮大蒜提取物對環(huán)氧合酶2和5脂合酶活性的抑制作用強(qiáng)于黑蒜提取物。在LPS激活的RAW264.7細(xì)胞中，鮮大蒜提取物比黑蒜提取物更能減少PGE、NO、IL-6、IL-1、LTD和LTE的產(chǎn)生。鮮大蒜發(fā)酵成黑蒜后，半乳糖、葡萄糖、果糖或蔗糖等與鮮大蒜提取物結(jié)合，降低了抗炎活性，但也抑制了NF-κB的激活和促炎癥基因的表達(dá)。黑大蒜提取物的抗炎活性低于鮮大蒜提取物可能是由于糖的存在，黑蒜提取物可能更有助于治療主要由ROS介導(dǎo)的疾病[23]。

Kim等使用脂多糖誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)模型研究黑蒜功能活性化合物的抗炎作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明一定濃度的黑蒜提取物具有顯著的抗炎作用。實(shí)驗(yàn)測量了細(xì)胞活力、一氧化氮、前列腺素E2和促炎細(xì)胞因子（IL-6、TNF-α和IL-1β）水平并通過逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和免疫印跡試驗(yàn)（Western Blotting）檢測誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2的mRNA和蛋白表達(dá)水平。結(jié)果表明，一氧化氮和前列腺素E2水平隨黑蒜提取物的濃度增加而顯著降低，IL-6、TNF-α和IL-1β的分泌也受到抑制，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2的mRNA以及蛋白表達(dá)降低。此外，黑蒜提取物也減弱了脂多糖誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞中細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶p38和c-Jun末端激酶的磷酸化[24]。

2.7 其他

2.7.1 潤腸通便

盧小明等通過對便秘模型小鼠灌胃黑蒜后發(fā)現(xiàn)其對小腸內(nèi)容物推進(jìn)率明顯增加，首次排黑便時間縮短，6 h內(nèi)排黑便粒數(shù)增加，糞便含水量提高，表明黑蒜具有一定的潤腸通便作用[25]。

2.7.2 抗疲勞作用

杜鵑等建立小鼠運(yùn)動性疲勞模型，并將其分為游泳訓(xùn)練組，安靜對照組以及黑蒜低、中、高劑量組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑蒜組血清生化檢測尿素氮降低，表明黑蒜可調(diào)節(jié)代謝狀態(tài)，促進(jìn)代謝產(chǎn)物排出；血糖濃度升高，肝糖原、肌糖原含量恢復(fù)，乳酸脫氫酶減少，表明黑蒜可促進(jìn)血糖、糖原恢復(fù)；還原型谷胱甘肽含量增加，總超氧化物歧化酶含量增高，表明黑蒜可緩解過氧化損傷，提高運(yùn)動耐力，抵抗運(yùn)動所致疲勞[26]。

2.7.3 改善記憶

孫艷發(fā)現(xiàn)黑蒜提取液明顯降低小鼠逃避潛伏期（定位航行實(shí)驗(yàn)），顯著增加小鼠經(jīng)過平臺次數(shù)及經(jīng)過平臺象限時間比率（空間搜索實(shí)驗(yàn)），大大提高亞硝酸鈉和氯化鋁致老年癡呆小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[27]。

2.7.4 治療哮喘

李洋等將小鼠隨機(jī)分為空白對照組、陰性組、藥物治療組、大蒜組和黑蒜組，除空白組外，其他4組用氫氧化鋁和雞卵蛋白致敏，用雞卵蛋白誘發(fā)，建立小鼠過敏性哮喘模型。各治療組分別注射富馬酸替酚溶液、大蒜提取物、黑蒜提取物，空白組、陰性組注射同體積PBS。ELISA法檢測小鼠血清中的IL-4、IL-33、IgE和IFN-γ水平，顯微鏡下計(jì)數(shù)全血嗜酸粒細(xì)胞數(shù)量。結(jié)果顯示，各治療組均可有效降低嗜酸粒細(xì)胞數(shù)量及IL-4、IL-33、IgE水平，升高IFN-γ水平，其中黑蒜組各項(xiàng)檢測指標(biāo)（除IL-33外）與大蒜組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。表明黑蒜提取物對過敏性哮喘具有一定的治療作用，其機(jī)制主要是通過調(diào)整Th1/Th2型應(yīng)答平衡，或通過抑制IL-33-ST2信號途徑發(fā)揮作用[28]。

2.7.5 抗過敏

Yoo等發(fā)現(xiàn)黑蒜能明顯抑制RBL-2H3細(xì)胞和體內(nèi)被動皮膚過敏反應(yīng)（PCA）中免疫球蛋白介導(dǎo)的過敏反應(yīng)。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黑蒜的乙酸乙酯提取物（EBG）明顯抑制了對乙酰氨基己糖酶和TNF-小鼠血清的釋放。此外，作為EBG的活性成分，BG10顯著抑制了酪氨酸-己糖氨基酶和TNF-甲流蛋白的釋放，同時在25 μg·mL-1時完全阻斷前列腺素E和白三烯B的形成，降低了細(xì)胞質(zhì)的磷酸脂酶A（cPLA）和5-脂氧合酶（5-LO）的磷酸化以及環(huán)氧合酶-2（COX-2）的表達(dá)[29]。

3 結(jié)語

黑蒜作為一種采用現(xiàn)代技術(shù)加工而成的新興產(chǎn)品，不但沒有蒜臭味和辣味，而且生理功能大大提高，這使得黑蒜更符合保健養(yǎng)生需求，市場潛力巨大。國內(nèi)學(xué)者從2008年開始對黑蒜的研究，2012年起相關(guān)研究逐漸增多，側(cè)面體現(xiàn)了黑蒜在中國的發(fā)展勢頭[30]。但目前黑蒜的生產(chǎn)尚無統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小，大眾對黑蒜的認(rèn)知程度不高，致使黑蒜的市場占有率很低。這些問題嚴(yán)重影響黑蒜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，因此，應(yīng)提高黑蒜產(chǎn)品工藝水平和技術(shù)含量，開發(fā)黑蒜技術(shù)共享大數(shù)據(jù)平臺，打造高附加值的黑蒜新產(chǎn)品，相信隨著大眾對黑蒜營養(yǎng)價值及生理功能的逐漸認(rèn)可，黑蒜將成為擁有巨大市場需求的新興保健食品。