黑蒜加工工艺及预处理技术研究进展

徐保立，郑晓冬，郑华伟，马龙传

（1.汶上县检验检测中心，山东济宁 272500；2.中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014；3.金乡县大蒜科技研究中心，山东济宁 272200）

黑蒜又名黑大蒜、发酵黑蒜，是新鲜的大蒜在高温高湿的条件下发酵制成的产品。与大蒜相比，黑蒜中水分、脂肪等物质含量显著降低，而糖类、微量元素等物质含量显著提高，其中蛋白质、还原糖、维生素等物质含量至少为大蒜的2倍，因此，黑蒜具有丰富的、人体必需的，甚至可以提高人体机能的营养成分，有抗氧化、抗菌、增强免疫、保肝护肝等多种功能。黑蒜因口感柔软并富有弹性，入口之后，软烂香甜，且无大蒜的辛辣味和刺激性臭味，已成为公认的天然保健食品，开发和应用前景广阔[1-4]。

黑蒜的加工原料主要有多瓣蒜和独头蒜两种，其中多瓣蒜分为白皮蒜和紫皮蒜，独头蒜原料多产自云南。其产品分别被称为多瓣黑蒜和独头黑蒜，由于独头蒜原料价格高于多瓣蒜原料，故独头黑蒜价格高于多瓣黑蒜价格，但因独头蒜食用方便，口感更好，深受广大消费者喜爱[5-6]。黑蒜加工产品形式多样，除了带皮黑蒜、去皮黑蒜等黑蒜产品外，还有黑蒜粉、黑蒜饮料、黑蒜果酱、黑蒜酱油、黑蒜醋等再制品[7-8]。本文就目前黑蒜加工工艺、预处理技术和发展方向进行了论述，以便对黑蒜的生产应用和进一步研究提供参考依据。

1 黑蒜加工工艺

大蒜经高温、高湿发酵，自身细胞组织被破坏，细胞内成分发生一系列的化学反应，主要是含有羰基的糖类与含有氨基的氨基酸以及蛋白质等成分之间发生美拉德反应，产生黑色素，形成黑蒜所特有的品质。目前黑蒜发酵主要有固态发酵、液态发酵两种工艺[9-10]。

1.1 固态发酵

黑蒜的固态发酵是将大蒜直接作为固态基质进行自身发酵的一种发酵方式，可以保留大蒜的完整性，减少营养成分流失，所制得黑蒜产品的感官品质较好。目前，国内黑蒜的生产多采用固态发酵工艺，主要工艺流程为大蒜原料选择→检测→分级挑选→装盘→高温、高湿发酵→杀菌消毒→包装→产品检测→成品[11-12]。

在固态发酵工艺中，高温、高湿发酵是最为重要的环节，是大蒜发生美拉德反应的条件，也是影响黑蒜中活性成分含量的主要因素[13]。高温、高温发酵有恒温发酵和变温发酵两种，恒温恒湿发酵是把大蒜放入发酵车间，加温至50～80 ℃，加湿至50%～80%，发酵1个月即可制成黑蒜，这种方式便于操作和控制，但是生产能耗大、效率低[14]。而变温发酵有利于黑蒜中有效成分的积累，而且能更好地提高黑蒜的感官品质，提高加工的效率、节约能源[15]。目前，国内黑蒜的生产多采用变温发酵方式。在采用变温发酵期间由于每批大蒜的产地、品种、储藏条件不同，故其含水量、蒜瓣大小、成分比例等也有所不同，在实际发酵过程中每个阶段的温度和时间如何确定，需要有经验的技术人员进行掌控。

1.2 液态发酵

黑蒜现有的生产工艺多以整个大蒜进行发酵，液态发酵工艺报道较少。液态发酵主要采用经过破碎的蒜泥或者蒜粒作为原料，放入密封容器，加入一定比例的水作为发酵基质进行发酵[16]。液态发酵的工艺流程为大蒜选取→去皮→清洗→蒜瓣破碎→真空密封→发酵→干燥→包装→成品[17]。

黑蒜在液态发酵过程中没有硫化物等臭味物质散出，极大地改善了工作环境。此外，液态发酵工艺通过添加水分、密封并采用变温发酵，既缩短了发酵时间，又提高了黑蒜中活性物质的含量，操作简单，占地面积少，便于工业化生产。料液比和蒜瓣破碎工艺是影响黑蒜液态发酵的重要因素，蒜粒的大小及料液比直接影响着黑蒜有效物质的积累。罗仓学等[18]研究表明，破碎粒度为4 mm、料液质量比为2:1时，所得黑蒜产品呈黑褐色，色泽均一，口感酸甜，几乎无蒜臭味，与未发酵大蒜相比，SOD活性提高了15倍，总酚含量提高了5倍，可溶性糖含量减少了30%左右。

2 黑蒜加工预处理技术

传统黑蒜加工工艺耗时长、能耗高，可以通过冷冻、超声等多种预处理，破坏大蒜细胞结构，促进反应底物溶出，加速美拉德反应和发酵进程，缩短黑蒜的加工时间、降低能耗和成本。预处理能促进黑蒜中还原糖、氨基态氮、总酚等含量的积累，提高功能成分含量，而且制得的产品口感、色泽、风味几乎没有差异。目前，国内生产黑蒜过程中对大蒜的预处理主要有低温冷冻、超声波、微波等方式[19]。

2.1 低温冷冻

在冷冻条件下，大蒜细胞内形成冰晶，细胞内外溶剂浓度改变，引起细胞溶胀，细胞壁和细胞膜遭到破坏，使得细胞结构破坏。将大蒜置于冷冻（-18 ℃）条件下一段时间，充分破碎细胞组织，然后置于45 ℃条件下，由于温度的提升而使细胞内组织液流出，果聚糖与果聚糖酶充分接触并发生水解，产生还原糖类物质，再结合15 d变温发酵工艺，由此可加速美拉德反应，缩短加工时间，黑蒜中总酚等物质含量也得以提升，黑蒜成品品质提高[19-20]。感官评定结果显示，经过冷冻预处理的黑蒜甜味更高，口感更佳，冷冻温度越低，甜度越高，反应温度越高，大蒜外观变化越显著，体积减小，前期大蒜软烂，粘手，后期硬度提升，有弹性，不粘手[11,21]。

2.2 高温

高温可以使食品发生蛋白质变性、酶失活、淀粉变性等一系列变化，破坏细胞结构。赵雪晴等[11]将新鲜的大蒜去皮后在水温100 ℃条件下水煮3 min，然后在温度70 ℃、相对湿度85%的条件下发酵制得黑蒜产品，与对照组相比，发酵时间无明显变化，但还原糖、总酚和氨基态氮含量有所提高。王喜波等[22]在蒸制温度127 ℃、蒸制时间70 min、烘制温度95 ℃、烘制时间6.5 h条件下制得的黑蒜与传统发酵工艺制得的黑蒜产品质量基本相似，总酚等活性成分含量也相近，但极显著地缩短了黑蒜的制备时间、提高了生产效率、降低了能耗，为功能性蒜制品的开发利用提供了技术基础。

2.3 微波

用微波对大蒜进行加热，可起到与高温预处理相同的作用。李珊珊[23]研究发现，大蒜经450 W微波预处理1 min后，黑蒜的加工时间由21 d缩短至18 d。微波处理组在发酵的第12 d时褐变强度即可达到对照组第15 d时的效果；发酵18 d时，微波处理组的还原糖高达40%，而对照组的还原糖在第21 d才达到40%；整个发酵过程中，微波处理组的总酚含量均显著高于对照组；微波处理组的氨基态氮含量在第9 d时开始呈现下降的趋势，而对照组在第15 d才呈现下降的趋势。

2.4 超高压

超高压技术是一个物理过程，可以破坏食品中的非共价键，使食品中蛋白质、酶、淀粉等大分子物质变性、失活、糊化，并对其结构产生一定的影响，是一种绿色、环保的食品加工技术，减少了传统热加工技术的许多弊端。孟令冬等[24]采用超高压预处理和发酵联用的方法制备独头黑蒜成品。试验发现，随着超高压压力的增加，以及保压时间的延长，独头黑蒜的褐变速度先快后慢，水分含量降低，总糖含量升高，弹性变大。这表明，在超高压300 MPa保压15 min的条件下，黑蒜成品酸甜可口、质地细腻、富有弹性，黑蒜成品的品质最好。钟成等[25]将大蒜超高压预处理并发酵后制得黑蒜，结果发现，制得黑蒜的抗氧化能力明显高于白蒜，还原能力、对羟基自由基的清除能力分别在保压时间5 min和20 min时最高。

2.5 其他

低温冷冻、高温、微波等预处理方法可以促进黑蒜还原糖的积累和多酚类物质的生成，缩短加工时间，提高生产效率。除此以外，黑蒜加工还有其他预处理技术，如裴厚宝[19]研究发现，超声预处理能够有效提高黑蒜的总酶、还原糖含量，增大褐变度，显著降低加工时间，提高黑蒜成品的品质；相比普通黑蒜，能有效降低黑蒜成品苦味，提升产品口感。有研究得出，有氧呼吸抑制预处理，也能有效缩短黑蒜加工时间，显著提高产品中还原糖、总酚含量，相比普通黑蒜，产品口感提升。可见，超声预处理，可以使大蒜分子间的平均距离随着分子的不断振动而变化，产生空化作用，破坏大蒜细胞结构；而有氧呼吸抑制预处理，可以使大蒜产生己醇和乙酸，从而破坏细胞结构。

3 小结

目前，黑蒜加工过程中控温和控湿的发酵设备已经比较成熟，黑蒜加工的预处理技术研究也较多，但实际生产中采用预处理加工技术的企业较少，主要是由于缺乏与其配套的预处理设备。因此，下一步黑蒜设备生产企业可以加大这方面的研究设计，生产出相应的黑蒜加工预处理设备，以提高实际生产中黑蒜的加工效率和质量。同时，也可开发多种预处理技术联合应用设备，但应该注意设备价格与实际生产效益的关系，做到预处理设备简单实用。