黑蒜多酚的提取方法及應(yīng)用研究進(jìn)展

包洪亮，吳鑫鑫， 馬永杰，李星宇，嚴(yán)慧娟，胡雪柯，劉曉雨

（1.洛陽師范學(xué)院數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，河南洛陽 471934；2.洛陽師范學(xué)院食品與藥品學(xué)院，河南洛陽 471934）

大蒜性溫，味辛辣，是百合科、蔥屬植物的地下鱗莖，發(fā)源于中亞和地中海地區(qū)，目前作為人們?nèi)粘ｏ嬍车恼{(diào)味品?！侗静菥V目》中提到，大蒜能促進(jìn)五臟的通暢，使身體各處的通道暢通，祛除寒濕、祛邪、消癰腫毒、消化積存的肉類食物。黑蒜是大蒜的深加工食品，是在溫度為60～90 ℃，濕度70%～90%環(huán)境下處理大蒜，使其發(fā)生褐變制成[1]。發(fā)酵后的黑蒜保留了原來大蒜的蒜香味，口感去除了辛辣味，黑蒜酸甜適口，吃起來甜軟糯彈，受到大多數(shù)消費(fèi)者的酷愛。黑蒜抗氧化性增強(qiáng)，增強(qiáng)免疫功能，防治高血壓和心血管疾病，具有較好的殺菌消炎、抗衰老、防癌抗癌等作用[2]。黑蒜多酚具有清除自由基、抗氧化、抗衰老的作用，經(jīng)過試驗(yàn)證明，黑蒜中的多酚含量比大蒜超出數(shù)倍，且多酚含量增加與抗氧化能力呈正比[3]。在黑蒜中，多酚類化合物包括很多，其中黃酮類化合物、酚酸類化合物和鞣質(zhì)化合物是最主要的?，F(xiàn)在許多先進(jìn)、高效、安全的黑蒜多酚提取方法得到了開發(fā)和運(yùn)用，已有的試驗(yàn)提取方法有酸法乙醇溶液浸取黑蒜多酚、微波輔助提取、響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶提取黑蒜多酚、超臨界流體提取等[3-5]。

目前，國內(nèi)對黑蒜的認(rèn)知度并不是很高，需要提高人們對黑蒜的認(rèn)識(shí)，讓更多的人受益。近年來，許多植物多酚的提取方法被應(yīng)用，但大多數(shù)還停留在試探階段，黑蒜多酚的提取也不例外，需要相關(guān)人員的不斷試驗(yàn)進(jìn)一步開發(fā)新的提取和分離技術(shù)，提高其提取率。

1 黑蒜的功效及作用

1.1 抗氧化、抗衰老作用

研究發(fā)現(xiàn)，新鮮的大蒜經(jīng)過處理形成了黑色的大蒜，其抗氧化能力比新鮮的大蒜高出13 倍左右[6]，尤其在黑蒜多酚餅干中，抗氧化能力更突出，因?yàn)楹谒獍l(fā)酵過程中產(chǎn)生了多酚類化合物等抗氧化性物質(zhì)，多酚類化合物對抗氧化性能的提高起到非常顯著的效果作用[7]。

多酚能保護(hù)細(xì)胞成分免受自由基過度產(chǎn)生的氧化損害[8]、清除體內(nèi)自由基，使人體細(xì)胞復(fù)活，防止紫外線破壞膠原蛋白的合成作用，從而達(dá)到延緩細(xì)胞及容顏衰老的作用[9]。1,1 -二苯基-2 -三硝基苯肼（DPPH）方法的原理是直接測量氧化油產(chǎn)生的自由基[10-11]。曹偉偉等人[12]利用DPPH 自由基試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論是總酚含量還是DPPH 自由基清除能力，黑蒜多酚餅干的最佳配方均明顯優(yōu)于空白樣，最優(yōu)添加黑蒜總酚是（0.73±0.02）mg/g，最優(yōu)DPPH 清除能力是（297.14±1.79）ug/g。

1.2 抗癌作用

黑蒜具有一定的抗癌防癌作用，是因?yàn)楹蠸-烯丙基半胱氨酸（SAC）和S-烯丙基巰基-半胱氨酸物質(zhì)，能阻斷亞硝胺物質(zhì)的合成路徑，從而起到抑制癌細(xì)胞的生長。除此之外，黑蒜中還含有抗癌的微量元素，如鍺元素能抑制致癌物亞硝胺的生長[13]。

1.3 保護(hù)肝臟作用

肝臟是人體代謝的重要器官，然而現(xiàn)代人經(jīng)常熬夜導(dǎo)致肝臟超負(fù)荷工作，對肝臟損害較大。由于黑蒜的抗氧化能力較強(qiáng)，對脂質(zhì)過氧化酶對肝臟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞具有抑制作用，最終起到保護(hù)肝臟的效果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，黑蒜中的大蒜素包含多種成分，如蒜氨酸、S -烯丙基半胱氨酸、S -甲硫基半胱氨酸等，可起到抗肝毒活性作用。黑蒜含有能幫助分解脂肪的蛋氨酸，對急性、慢性肝炎等肝臟疾病有預(yù)防作用；另外，黑蒜中的支鏈氨基酸，如天冬酰胺、丙氨酸等，對肝衰竭等癥的療效也很顯著[14]。

1.4 調(diào)節(jié)血壓、血脂、血糖作用

許多老年人都存在高血壓、高血糖、高血脂的問題，會(huì)引發(fā)一系列疾病。黑蒜對于降血壓、降脂、降血糖有一定的作用。血液中的活性氧和有害膽固醇的結(jié)合通過黑蒜中的蒜氨酸可以得到抑制，從而達(dá)到降低血清膽固醇和甘油三酯的作用[9]。黑蒜中含有豐富的S -烯丙基半胱氨酸和S -甲硫基半胱氨酸，對肝臟中的糖原合成具有一定的影響，且能使胰島免受損害，故有降糖作用[15]。

2 黑蒜多酚的提取工藝

目前，黑蒜中的多酚物質(zhì)提取技術(shù)有多種，主要有溶劑萃取法、微波輔助提取、超聲波輔助提取等[3]。提純方法主要有常規(guī)柱色譜、HPLC 半制備色譜和高速逆流色譜等[16]。不同的提取方法有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，黑蒜多酚提取物的產(chǎn)率和純度也有所不同。

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是一種比較常用的提取技術(shù)。該技術(shù)原理是利用了多酚類物質(zhì)易溶于水、乙醇、甲醇、醚、醋酸乙酯中，而不溶于氯仿的特點(diǎn)，將多酚類物質(zhì)從中提取出來的過程。該方法是在溶劑中放入黑蒜，由于黑蒜的作用如擴(kuò)散、滲透等，有機(jī)溶劑可進(jìn)入細(xì)胞中。常用的提取劑是甲醇、乙醇，分離純化萃取劑常用乙酸乙酯，吸附劑多用AB-8 型大孔樹脂[17]。操作具有連續(xù)性、速度快、制作周期比較短等特點(diǎn)；較少破壞熱敏物質(zhì)；溶劑在使用多級萃取時(shí)，具有較大的濃縮倍數(shù)和較高的純凈度。由于有機(jī)溶劑使用量大，且采用了有毒的氯仿，容易有氯仿殘留造成危險(xiǎn)，對設(shè)備和安全要求高，需要各項(xiàng)防火防爆等措施。

2.2 超聲波輔助提取法

利用超聲波輔助提取黑蒜中的多酚是最常見的，該方法根據(jù)擴(kuò)大物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速率，擴(kuò)大物質(zhì)的穿透力，憑借其他超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)及熱效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)提取樣品的成分。超聲波輔助提取技術(shù)擁有效率高、速度快、溫度低、廣泛的適應(yīng)性的特點(diǎn)；提取后雜質(zhì)較少，有效成分很容易被分離出來，很容易被提純，且該技術(shù)操作比較簡單，有利于設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)。相反，超聲波和光波發(fā)生器的價(jià)格相對比較高，工業(yè)生產(chǎn)成本相對也高[17]。另外，黑蒜多酚提取率會(huì)因乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比的高低、提取時(shí)間的長短、超聲頻率的高低而發(fā)生變化。幾個(gè)因素中乙醇體積分?jǐn)?shù)的作用較小，而料液比作用不是明顯，其次為超聲波頻率[4]。

2.3 超臨界萃取技術(shù)

超臨界萃取技術(shù)通過對壓力和溫度的控制，采用超臨界流體的溶解力與密度的關(guān)系，影響超臨界流體的溶解力。在超臨界狀態(tài)下，不同極性和相對分子質(zhì)量大小的組分，利用超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，有選擇性地一次性提取出來[18]。超臨界萃取技術(shù)以高萃取效率、高收率、低污染、簡易工藝流程、簡易操作、生產(chǎn)周期短、可降低人力需求為主要特點(diǎn)，是理想的提取天然藥物技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的缺陷，其中最大的阻力就是對設(shè)備的要求較高。在具體的操作過程中還有其他不明顯的問題，增大了操作阻力，使得試驗(yàn)成本增加，對操作人員要求隨之增大[19-20]。在食品領(lǐng)域，用于食品加工的主要溶劑是二氧化碳。由于二氧化碳固有的性質(zhì)在相對較低的溫度和壓力下達(dá)到超臨界狀態(tài)，同時(shí)二氧化碳具有安全、環(huán)保、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，且超臨界二氧化碳處理起來也很安全，加工后在食品中的含量非常低，也很容易被除去，可減少廢物的產(chǎn)生和保護(hù)環(huán)境[21]。

3 食品領(lǐng)域研究進(jìn)展

在現(xiàn)代食品發(fā)展中，黑蒜作為功能性食物逐漸走進(jìn)了平民百姓的視野，而且黑蒜能與多種產(chǎn)品結(jié)合，形成多種食用方式。其中，凝膠軟糖、黑蒜醬料、黑蒜面條和黑蒜發(fā)酵酒黑蒜多酚餅干等都是黑蒜作為功能性食品較為普遍的應(yīng)用。在凝膠糖的制作上，加入黑蒜多酚可有效抗氧化、減緩衰老，并提高很多營養(yǎng)物質(zhì)。在釀酒的制作上，大蒜中的硫化物具有辣味兒，以大蒜素為主，對消化道黏膜具有強(qiáng)烈刺激性，導(dǎo)致腹瀉、血管擴(kuò)張、血壓上升等，而黑蒜釀酒比普通大蒜釀酒更加的溫和，不刺激腸胃。

黑蒜發(fā)酵后的黑蒜活性成分更多一些。祝炳俏等人[22]利用小白鼠試驗(yàn)研究表明，血與肝臟中的丙二醛含量通過喂食黑蒜產(chǎn)品，可降低使抗氧化酶活性增強(qiáng)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，攝入含有黑蒜粉的食品對合成體內(nèi)膽固醇有明顯的抑制作用，從而對其新陳代謝產(chǎn)生影響。因此，黑蒜對腦血管病的預(yù)防作用較明顯[23]。黑蒜能抑制癌細(xì)胞的生長作用，與其中包含的鍺元素有關(guān)，主要是阻止亞硝胺的生成和積累。此外，黑蒜中的大蒜素，通過使腫瘤細(xì)胞的滲透性增強(qiáng)，導(dǎo)致細(xì)胞膜和細(xì)胞核受到破壞，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外溢，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡[24]。通過喂養(yǎng)肝臟和腎臟受到損害的小鼠，發(fā)現(xiàn)黑蒜具有減肥、降血脂、保肝護(hù)腎的作用[25]。另外，黑蒜中的氨基酸、維C 及微量元素鋅等都能改善人體的免疫能力[15]。黑蒜與大蒜相比，前者釀酒效果好很多。

黑蒜較鮮大蒜相比，具有更高的營養(yǎng)價(jià)值，功能作用大大提高，但是黑蒜的國民認(rèn)知度還不高，缺乏市場，加之黑蒜制作周期長、產(chǎn)量低、價(jià)格高、難以控制產(chǎn)品質(zhì)量等原因，導(dǎo)致黑蒜銷量不好。市場上目前多為即食黑蒜，黑蒜相關(guān)加工產(chǎn)品多為初級產(chǎn)品，深加工產(chǎn)品比較單一，不能滿足人們的需求，因此發(fā)展與黑蒜相關(guān)的深加工產(chǎn)品成為重中之重。黑蒜食品具有良好的開發(fā)前景，從目前的市場情況來看，黑蒜比臘八蒜、糖蒜、蒜蓉醬等其他蒜制品種類偏少，是未能走向大眾化的原因之一。其次，黑蒜的產(chǎn)品類型多用小包裝，袋裝或罐裝產(chǎn)品占據(jù)的市場份額較大。作為一種新資源食品，黑蒜豐富的營養(yǎng)價(jià)值與保健功能在得到全國人民的一致認(rèn)可之前還有很長的路要走。在熟悉市場行情的基礎(chǔ)上，結(jié)合政策并制定科學(xué)的營銷策略是黑蒜產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的重要途徑，值得推廣和實(shí)踐。

通過生物發(fā)酵技術(shù)，研究者將大蒜生產(chǎn)成保健食品，隨身攜帶方便、對人體健康具有重要價(jià)值。周廣勇等人[26]對新鮮大蒜和黑蒜的各種成分變化，進(jìn)行了大量研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在黑蒜中一些主要成分，如糖類、總酸和自由基清除能力增強(qiáng)，大蒜中水分減少，揮發(fā)性物質(zhì)（如有機(jī)硫化物）相對減少。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，具有一定延緩衰老功效的是黑蒜中含有的乙醇萃取物。還有研究表明，黑蒜中含有多種氨基酸、有機(jī)硫化物、維生素等豐富物質(zhì)[27]。張鑫等人[28]研究比較了黑蒜和鮮蒜中的提取物，分別對細(xì)胞免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)相對于鮮蒜提取物而言，黑蒜提取物對Th1/Th17 型細(xì)胞免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)效果更加明顯，同時(shí)NK 細(xì)胞的殺傷活性更強(qiáng)。黑蒜萃取物表現(xiàn)出在抗菌抗腫瘤方面起到關(guān)鍵作用，促使機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)大的Th1 型免疫應(yīng)答能力。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，黑蒜的現(xiàn)有相關(guān)食用產(chǎn)品較少，其中，黑蒜多酚餅干是目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)的一類產(chǎn)品，這類餅干在保證黑蒜原有營養(yǎng)成分的基礎(chǔ)上，以抗氧化、防衰老、清除自由基等為賣點(diǎn)在市場推出。目前，已有一些黑蒜復(fù)合飲料的研究，如郭勁廷等人[29]研究過一種叫黑參黑蒜的飲品，輔料以檸檬酸、低聚果糖、白砂糖等。該成品中黑參和黑蒜的香味比較突出，味道酸甜適中，產(chǎn)品穩(wěn)定性較好；董艷等人[30]釀造一款黑蒜醋。袁磊等人[31]研制了一款黑蒜風(fēng)味啤酒，最佳工藝條件為使用M4 酵母發(fā)酵，在主發(fā)酵時(shí)期加入5%的黑蒜，此時(shí)啤酒風(fēng)味最好。

4 結(jié)語

近年來，對植物多酚的提取技術(shù)研究，逐年增多。我國目前發(fā)現(xiàn)的多酚類物質(zhì)主要是植物多酚，資源廣闊和豐富、種類繁多，應(yīng)用范圍主要集中在醫(yī)藥、食品添加劑、日用化妝品、農(nóng)業(yè)等方面。黑蒜多酚是具有生物活性的天然化合物，對黑蒜中的多酚類物質(zhì)提取進(jìn)行工藝優(yōu)化，具有重要的意義。黑蒜多酚具有重要的生理功能，如抗氧化、清除自由基、緩解便秘等，對人類健康有著積極的作用，引起人們的廣泛關(guān)注。現(xiàn)代工藝將多酚提取物添加到食品中，制成了受大眾喜愛的多種健康食品，可見以黑蒜多酚為輔料做成的功能性食品具有更加廣闊的發(fā)展前景。目前，對于黑蒜多酚的提取正在尋找采用高新技術(shù)提高黑蒜多酚的提取率，深入研究其生物活性，擴(kuò)大黑蒜深加工產(chǎn)品市場，未來黑蒜多酚也會(huì)在更多領(lǐng)域發(fā)揮其作用。