不同超高压处理对独头黑蒜加工品质的影响

孟令冬，贺瑞玺，李昀,2*

（1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津300384；2.天津市农副产品深加工技术工程中心，天津300384）

独头大蒜又名独头蒜头、独头胡蒜，是蒜类植物的统称[1]。独头大蒜是百合科葱属，多年生草本植物的地下鳞茎，温通达，性味辛，入肺、脾、心经，具有杀菌、抗癌和预防多种疾病的功效，其食用价值和药用价值较大[2]。食用大蒜后产生部分有机含硫化合物，有令人不愉悦的气味发生，且易引起肠胃消化功能紊乱、肠道菌群失调等问题[3-6]。独头黑蒜又名独头黑蒜头、独头黑大蒜、独头发酵黑蒜，是由独头新鲜的带皮生蒜在高湿高温的环境下，发生美拉德反应，不添加任何添加剂自然发酵而成，使大蒜鳞茎呈现黑色[7-11]。独头黑蒜可以直接食用，口感柔软且富有弹性，味道酸甜，没有生食鲜蒜的臭味和辛辣味，也不会对胃和肠道产生不良刺激[12]。与独头鲜蒜相比，独头黑蒜的营养更丰富，各种生理活性功能也更强[10,13]。肖克飞等[14]通过鲜蒜与黑蒜的对比研究表明，加工成黑蒜后可溶性糖含量增加20倍，大蒜素含量降至零。朱新鹏等[15]对大蒜发酵前后的还原糖、总酸、总酚和蒜氨酸含量进行测定分析，并对黑蒜进行感官评价。结果表明，5种鲜蒜的还原糖、总酸、总酚和蒜氨酸含量存在一定的差异，制成黑蒜后，还原糖含量增加2.45～5.01倍，总酸含量增加5.40～17.77倍，总酚含量增加4.00～10.15倍，蒜氨酸含量则下降2.11～3.24倍。因此黑蒜具有更广阔的发展前景与市场。

超高压技术是一个物理过程，也是一种无污染、绿色、环保的食品加工技术，它减少了传统热加工技术的许多弊端。该技术通过破坏食物的非共价键且对共价键几乎没有影响，而且可以保存食品原有的风味和营养价值[16]。本文将超高压技术与高温、高湿技术相结合来制备黑蒜成品，在制备过程中测定了独头黑蒜成品的水分含量、总糖含量、色差以及弹性变化，研究了不同的超高压条件对独头黑蒜成品品质的影响，并且对独头黑蒜成品进行了感官评价，为更好地加工高品质的独头黑蒜成品提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜独头紫皮大蒜，产地为云南大理。

1.2 仪器与设备

DZ-6002S全自动抽真空封口机，诸城市阳升电器有限公司；SF400型手压式薄膜封口机，永康市喜尚工贸有限公司；MJX-100B-Z霉菌培养箱，上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；YC-D205加湿器，北京亚都环保科技有限公司；HPP.L2-600/2超高压处理设备，天津华泰森淼生物工程技术有限公司；CS-10便携式色差仪，杭州彩谱科技有限公司；日本手持PAL-1型糖度计，广州市博勒泰贸易有限公司；TA.XT Plus物性测试仪，英国Stable Micro Systems公司；MB120水分测定仪，美国奥豪斯公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

选料→预处理→抽真空→超高压→剪袋→放入培养箱→包装

1.3.2 操作要点

（1）选料及预处理

选取个头均匀、饱满、完整、新鲜、未剥皮、无虫蛀、未长霉点、不发芽的带皮的新鲜紫皮独头蒜。剥去外皮、去蒂，清洗晾干。将独头大蒜每7头放在一个包装袋中，抽真空后备用。

（2）超高压处理

将抽真空后的独头大蒜，进行超高压处理。每两个包装袋为一组，分别进行100 MPa保压时间为5、10、15 min；200 MPa保压时间为 5、10、15 min 和 300 MPa保压时间为5、10、15 min的超高压处理。加压过程中的介质为水，待压力上升到指定的水平后就会进行保压，达到保压时间后会瞬间卸压（5 s以内）。

（3）剪袋、放入培养箱

将超高压处理后的每袋蒜剪开，放入事先设置好的温度为40℃的霉菌培养箱内，并打开加湿器对培养箱内部加湿。保持霉菌培养箱内的湿度为60%RH。同时将未经过任何预处理的新鲜生蒜也放入培养箱内，进行培养观察。

（4）包装

将超高压预处理和发酵制备的独头黑蒜成品分别放入不同的包装袋里，抽真空封袋，留存。

1.3.3 水分的测定

采用MB120水分分析仪，将独头黑蒜成品事先切成比较细小的蒜末，每次称取1 g左右的蒜末放在培养皿（测量前已去皮）中，盖上盖子开始测量。每组测试3次，求平均值。

1.3.4 总糖含量的测定

采用日本手持PAL-1型糖度计，将待测的独头黑蒜成品切成蒜末，挤出汁液，用以测定糖度。每次测定之前都要用蒸馏水矫正糖度计，以确保试验的准确性。

1.3.5 色差的测定

采用CS-10便携式色差仪，以独头白蒜作为矫正标准。此试验通过测试独头黑蒜同一个位置的色差，以此来判断发酵程度以及独头黑蒜成品的成色变化。每组重复测定3次，取平均值[14]。

△L=L样品-L标准（黑、白差异）

其中：L代表光泽明亮度指示，L=0为黑色，L=100为白色。

1.3.6 弹性的测定

将每头需要测定的独头黑蒜成品切掉蒜头和蒜尾，取中间的1 cm左右的独头黑蒜成品切成正方体。采用TA.XT Plus物性测试仪测定独头黑蒜蒜样的弹性，选用P35圆柱形探头，测试模式为TPA。具体的试验测定参数为预压速度2.0 mm/s，下压速度1 mm/s，回复速度1 mm/s，变形量5 mm，两次压缩之间停留的时间为 5 s，触发力为5 g[17]。

1.4 感官评价

分别设置色泽、气味、质地和口感4个鉴评项目[18]，进行评分，由10名专业人员对产品感观进行打分，取平均值。评分标准见表1。

表1 感官评定标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.5 数据及图片处理方法

数据处理使用SPSS 22.0和Excel 2007统计分析软件。数据的差异性由SPSS 22.0分析。

2 结果与分析

2.1 不同保压时间独头黑蒜成品的水分含量比较

在独头黑蒜成品的制作过程中水分含量是一个相当关键的因素。独头黑蒜成品的水分含量可以影响独头黑蒜成品的品质和口感。由图1（见下页）所示，随着独头黑蒜保压时间的增加，独头黑蒜成品的水分含量逐渐减少。未经过超高压处理的独头黑蒜成品的水分含量为59.56%，而经超高压条件为100 MPa保压5 min处理的独头黑蒜成品的含水量降为40.06%，超高压条件为300 MPa保压15 min处理的独头黑蒜成品的含水量为23.24%，明显低于未经超高压处理的独头黑蒜成品，这是因为独头黑蒜在生产的过程中受热而发生美拉德反应，导致水分蒸发，水分含量降低。同时，较低的水分含量更有利于形成黑蒜香软黏糯的口感，其硬度和咀嚼性较高，弹性较低。因此，超高压条件为300 MPa保压15 min的独头黑蒜成品弹性适中，口感较好。

图1 不同超高压条件下独头黑蒜成品水分的比较Fig.1 Comparisons of moisture content of black garlic products under different ultra-high pressure conditions

2.2 不同保压时间独头黑蒜成品的总糖含量比较

独头黑蒜变黑主要是由于酶促褐变与非酶褐变的共同作用所致。独头鲜蒜经过美拉德反应发酵成独头黑蒜，其反应产物总糖不仅影响着独头黑蒜成品的黑变速度，还赋予了独头黑蒜成品特殊的酸甜爽口的口感。独头鲜蒜中糖的含量丰富，主要有果糖、葡萄糖和半乳糖，这些糖为独头黑蒜成品发酵后期类黑精物质的生成提供了物质基础。

图2、图3和图4分别为保压时间为5 min、10 min和15 min时测得的不同压力下的独头黑蒜成品的总糖含量。从这3个图中可以看出，第32 d测出来的总糖含量要明显高于第8、16、24 d测得的独头黑蒜成品的总糖含量。可知，随着发酵时间的增加，独头黑蒜成品的总糖含量在不断的上升。这可能是因为在独头黑蒜发酵过程中，大蒜中的淀粉在淀粉酶的作用下被分解成葡萄糖等多种糖类物质，导致总糖含量上升。但是由于美拉德反应的速度变快，生成大量棕色或黑色的类黑精物质[19-21]。总糖会作为独头黑蒜成品黑化反应的前体物质而被消耗，而独头黑蒜成品的水分减小的速度大于总糖减小的速度，所以总糖含量还是呈上升趋势。

常压条件下第32 d测出的独头黑蒜的总糖含量为43.8°Bx。保压时间为5 min时，第32 d测得的100、200、300 MPa条件下独头黑蒜总糖含量分别为46.8、48.6、52.6°Bx；保压时间为10 min时，第32 d测得的100、200、300 MPa条件下独头黑蒜总糖含量分别为49.8、51.2、53.2°Bx；保压时间为15 min时，第32 d测得的100、200、300 MPa条件下独头黑蒜总糖含量分别为50.1、52.2、53.8 °Bx。由此可见，300 MPa、15min 是独头黑蒜成品制作品质最好的压力和保压时间。

图2 不同压力保压5 min独头黑蒜成品总糖的比较Fig.2 Comparison of total sugar of black garlic products pressurized under different pressure for 5 minutes

图3 不同压力保压10 min独头黑蒜成品总糖的比较Fig.3 Comparison of total sugar of black garlic products pressurized under different pressure for 10 minutes

图4 不同压力保压15 min独头黑蒜成品总糖的比较Fig.4 Comparison of total sugar in black garlic pressurized under different pressure for 15 minutes

2.3 不同保压时间独头黑蒜成品的色差比较

评价独头黑蒜成品质量的重要指标是外观颜色。根据色差的定义可知，L可以表示独头黑蒜成品光泽明亮度。在独头黑蒜成品的整个加工过程中，发生最明显变化的是独头黑蒜成品的黑白程度的变化，即L值的变化。L值越小则越接近黑色，其褐变程度也就越深，独头黑蒜成品的成色越好[18]。在独头黑蒜成品发酵过程中，独头黑蒜的黑变程度随着时间的推移越来越大，最后趋于平缓。这是由于独头黑蒜成品在发酵前期会发生酶促褐变，导致独头黑蒜的色差变化较大，而在独头黑蒜成品的发酵后期会因为美拉德反应生成大量类黑精，独头黑蒜的色差变化变小，甚至趋于平缓[19-21]。

由图5可知，随着发酵时间的变化，保压时间为5 min时 100、200、300 MPa的L值都低于常压条件下制成的独头黑蒜成品。200 MPa和300 MPa的色差变化趋势几乎一致，最低值在超高压压力为300 MPa的时候，L值为24.85。而最高值出现在常压的条件下，L值为66.25。300 MPa时的独头黑蒜成品的变黑程度最好。

由图6可知，随着发酵时间的变化，保压时间为10 min时，常压和超高压条件为100 MPa的色差变化趋势相似，200 MPa和300 MPa的色差变化几乎一致。最低点为300 MPa时，此时的独头黑蒜成品的呈色最好。

图5 不同压力条件下保压5 min独头黑蒜成品色差的比较Fig.5 Comparison of color difference of black garlic under different pressure for 5 minutes

由图7（见下页）可知，随着发酵时间的变化，保压时间为15 min时100、200 MPa和300 MPa的超高压条件下的独头黑蒜成品的色差变化不大，但明显与常压的独头黑蒜成品的色差有很大的差异。

随着熟化时间增加，独头黑蒜成品的颜色会越来越深，最后趋于平缓，可以得出，随着美拉德反应的发生，类黑精在不断的累积。经300 MPa保持15 min超高压处理的独头黑蒜成品的色差变化最好，未经过超高压处理的独头黑蒜成品的色差变化不明显。由此可以得出，300 MPa保持15 min是对于独头黑蒜成品色差变化最明显的超高压条件。

2.4 不同保压时间独头黑蒜成品的弹性比较

独头黑蒜成品的含水量与独头黑蒜成品的弹性密切相关，其水分含量越高，独头黑蒜成品的质地就越稀软，弹性越小，口感越差，并且不利于贮藏，但独头黑蒜成品的水分含量过低会导致成品的质地坚硬、韧性大、咀嚼困难[22]。可见，要保持独头黑蒜成品具有适当的弹性，前提就是要保证独头黑蒜成品的水分含量适当，这样制成的独头黑蒜成品的质地才会软而富有弹性。

未经过超高压处理的独头黑蒜成品的弹性为0.397 9 mm，由图8可知，经过超高压处理的独头黑蒜弹性均高于未经超高压处理的。随着压力的增加，保压时间的延长，弹性逐渐上升，300 MPa保压时间为15 min超高压处理的独头黑蒜成品的弹性最高，为0.637 4 mm，未经过超高压处理的独头黑蒜成品的弹性最小，不利于咀嚼、口感差，而经300 MPa保持15 min条件下高压处理的独头黑蒜成品的弹性适当，利于咀嚼。

图8 不同超高压条件下独头黑蒜成品弹性的比较Fig.8 Comparison of elasticity of black garlic products under different ultra-high pressure conditions

2.5 感官评价分析

表2显示了不同独头黑蒜成品感官的品质比较。由表2可知，经300 MPa保压15 min高压处理的独头黑蒜成品明显优于其他几种处理的黑蒜。在色泽方面，经300 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品和200 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品无显著差异，但明显优于常压和经100 MPa保压10 min超高压处理的独头黑蒜成品。在气味方面，经200 MPa保压15 min和经300 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品无明显差异。在质地方面，经300 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品与经300 MPa保压5 min、300 MPa保压10 min、100 MPa保压 15 min、200 MPa 保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品差异不大。在口感方面，经300 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品与经200 MPa保压15 min超高压处理的独头黑蒜成品差异不大，但是和常压条件下加工的独头黑蒜成品有明显差异。这与之前对独头黑蒜成品的水分含量、糖度、色差和弹性的测定结果一致。经过上述比较，可以得出300 MPa保压15 min超高压条件下所加工出来的独头黑蒜成品品质最佳。

表2 不同条件下加工的独头黑蒜成品感官的品质比较Table 2 Comparison of sensory quality of black garlic processed under different conditions

3 结论

经过高温高压发酵的独头黑蒜成品糖度、色差和弹性会发生很大的改变，水分含量会明显的降低。通过分别对比不同的（100 MPa保压时间为 5、10、15 min；200 MPa保压时间为 5、10、15 min 和 300 MPa 保压时间为 5、10、15 min）处理的独头黑蒜成品的不同的感官品质，可以得出：不同压力和保压时间相比，300 MPa保持15 min是最好的制作独头黑蒜成品的超高压条件，可以使制作出来的独头黑蒜成品酸甜可口、质地细腻、富有弹性。

独头黑蒜因其较高的营养价值及生理活性功能受到研究者关注。作为近年来的一项新技术，超高压技术在黑蒜生产中的应用将为黑蒜生产技术的发展打开新局面，促使黑蒜产业获得更好的效益。