黑蒜多酚的提取方法及应用研究进展

包洪亮，吴鑫鑫， 马永杰，李星宇，严慧娟，胡雪柯，刘晓雨

（1.洛阳师范学院数学科学学院，河南洛阳 471934；2.洛阳师范学院食品与药品学院，河南洛阳 471934）

大蒜性温，味辛辣，是百合科、葱属植物的地下鳞茎，发源于中亚和地中海地区，目前作为人们日常饮食的调味品。《本草纲目》中提到，大蒜能促进五脏的通畅，使身体各处的通道畅通，祛除寒湿、祛邪、消痈肿毒、消化积存的肉类食物。黑蒜是大蒜的深加工食品，是在温度为60～90 ℃，湿度70%～90%环境下处理大蒜，使其发生褐变制成[1]。发酵后的黑蒜保留了原来大蒜的蒜香味，口感去除了辛辣味，黑蒜酸甜适口，吃起来甜软糯弹，受到大多数消费者的酷爱。黑蒜抗氧化性增强，增强免疫功能，防治高血压和心血管疾病，具有较好的杀菌消炎、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，经过试验证明，黑蒜中的多酚含量比大蒜超出数倍，且多酚含量增加与抗氧化能力呈正比[3]。在黑蒜中，多酚类化合物包括很多，其中黄酮类化合物、酚酸类化合物和鞣质化合物是最主要的。现在许多先进、高效、安全的黑蒜多酚提取方法得到了开发和运用，已有的试验提取方法有酸法乙醇溶液浸取黑蒜多酚、微波辅助提取、响应面法优化复合酶提取黑蒜多酚、超临界流体提取等[3-5]。

目前，国内对黑蒜的认知度并不是很高，需要提高人们对黑蒜的认识，让更多的人受益。近年来，许多植物多酚的提取方法被应用，但大多数还停留在试探阶段，黑蒜多酚的提取也不例外，需要相关人员的不断试验进一步开发新的提取和分离技术，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

研究发现，新鲜的大蒜经过处理形成了黑色的大蒜，其抗氧化能力比新鲜的大蒜高出13 倍左右[6]，尤其在黑蒜多酚饼干中，抗氧化能力更突出，因为黑蒜发酵过程中产生了多酚类化合物等抗氧化性物质，多酚类化合物对抗氧化性能的提高起到非常显著的效果作用[7]。

多酚能保护细胞成分免受自由基过度产生的氧化损害[8]、清除体内自由基，使人体细胞复活，防止紫外线破坏胶原蛋白的合成作用，从而达到延缓细胞及容颜衰老的作用[9]。1,1 -二苯基-2 -三硝基苯肼（DPPH）方法的原理是直接测量氧化油产生的自由基[10-11]。曹伟伟等人[12]利用DPPH 自由基试验发现，无论是总酚含量还是DPPH 自由基清除能力，黑蒜多酚饼干的最佳配方均明显优于空白样，最优添加黑蒜总酚是（0.73±0.02）mg/g，最优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，是因为含有S-烯丙基半胱氨酸（SAC）和S-烯丙基巯基-半胱氨酸物质，能阻断亚硝胺物质的合成路径，从而起到抑制癌细胞的生长。除此之外，黑蒜中还含有抗癌的微量元素，如锗元素能抑制致癌物亚硝胺的生长[13]。

1.3 保护肝脏作用

肝脏是人体代谢的重要器官，然而现代人经常熬夜导致肝脏超负荷工作，对肝脏损害较大。由于黑蒜的抗氧化能力较强，对脂质过氧化酶对肝脏细胞膜结构的破坏具有抑制作用，最终起到保护肝脏的效果。经研究发现，黑蒜中的大蒜素包含多种成分，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。黑蒜含有能帮助分解脂肪的蛋氨酸，对急性、慢性肝炎等肝脏疾病有预防作用；另外，黑蒜中的支链氨基酸，如天冬酰胺、丙氨酸等，对肝衰竭等症的疗效也很显著[14]。

1.4 调节血压、血脂、血糖作用

许多老年人都存在高血压、高血糖、高血脂的问题，会引发一系列疾病。黑蒜对于降血压、降脂、降血糖有一定的作用。血液中的活性氧和有害胆固醇的结合通过黑蒜中的蒜氨酸可以得到抑制，从而达到降低血清胆固醇和甘油三酯的作用[9]。黑蒜中含有丰富的S -烯丙基半胱氨酸和S -甲硫基半胱氨酸，对肝脏中的糖原合成具有一定的影响，且能使胰岛免受损害，故有降糖作用[15]。

2 黑蒜多酚的提取工艺

目前，黑蒜中的多酚物质提取技术有多种，主要有溶剂萃取法、微波辅助提取、超声波辅助提取等[3]。提纯方法主要有常规柱色谱、HPLC 半制备色谱和高速逆流色谱等[16]。不同的提取方法有不同的优点和缺点，黑蒜多酚提取物的产率和纯度也有所不同。

2.1 溶剂萃取法

溶剂萃取法是一种比较常用的提取技术。该技术原理是利用了多酚类物质易溶于水、乙醇、甲醇、醚、醋酸乙酯中，而不溶于氯仿的特点，将多酚类物质从中提取出来的过程。该方法是在溶剂中放入黑蒜，由于黑蒜的作用如扩散、渗透等，有机溶剂可进入细胞中。常用的提取剂是甲醇、乙醇，分离纯化萃取剂常用乙酸乙酯，吸附剂多用AB-8 型大孔树脂[17]。操作具有连续性、速度快、制作周期比较短等特点；较少破坏热敏物质；溶剂在使用多级萃取时，具有较大的浓缩倍数和较高的纯净度。由于有机溶剂使用量大，且采用了有毒的氯仿，容易有氯仿残留造成危险，对设备和安全要求高，需要各项防火防爆等措施。

2.2 超声波辅助提取法

利用超声波辅助提取黑蒜中的多酚是最常见的，该方法根据扩大物质分子的运动速率，扩大物质的穿透力，凭借其他超声波产生的空化效应、机械效应及热效应，实现提取样品的成分。超声波辅助提取技术拥有效率高、速度快、温度低、广泛的适应性的特点；提取后杂质较少，有效成分很容易被分离出来，很容易被提纯，且该技术操作比较简单，有利于设备的保养和维护。相反，超声波和光波发生器的价格相对比较高，工业生产成本相对也高[17]。另外，黑蒜多酚提取率会因乙醇体积分数、料液比的高低、提取时间的长短、超声频率的高低而发生变化。几个因素中乙醇体积分数的作用较小，而料液比作用不是明显，其次为超声波频率[4]。

2.3 超临界萃取技术

超临界萃取技术通过对压力和温度的控制，采用超临界流体的溶解力与密度的关系，影响超临界流体的溶解力。在超临界状态下，不同极性和相对分子质量大小的组分，利用超临界流体与待分离的物质接触，有选择性地一次性提取出来[18]。超临界萃取技术以高萃取效率、高收率、低污染、简易工艺流程、简易操作、生产周期短、可降低人力需求为主要特点，是理想的提取天然药物技术，应用领域广泛。这项技术在实际应用中存在一定的缺陷，其中最大的阻力就是对设备的要求较高。在具体的操作过程中还有其他不明显的问题，增大了操作阻力，使得试验成本增加，对操作人员要求随之增大[19-20]。在食品领域，用于食品加工的主要溶剂是二氧化碳。由于二氧化碳固有的性质在相对较低的温度和压力下达到超临界状态，同时二氧化碳具有安全、环保、价格低廉的优点，且超临界二氧化碳处理起来也很安全，加工后在食品中的含量非常低，也很容易被除去，可减少废物的产生和保护环境[21]。

3 食品领域研究进展

在现代食品发展中，黑蒜作为功能性食物逐渐走进了平民百姓的视野，而且黑蒜能与多种产品结合，形成多种食用方式。其中，凝胶软糖、黑蒜酱料、黑蒜面条和黑蒜发酵酒黑蒜多酚饼干等都是黑蒜作为功能性食品较为普遍的应用。在凝胶糖的制作上，加入黑蒜多酚可有效抗氧化、减缓衰老，并提高很多营养物质。在酿酒的制作上，大蒜中的硫化物具有辣味儿，以大蒜素为主，对消化道黏膜具有强烈刺激性，导致腹泻、血管扩张、血压上升等，而黑蒜酿酒比普通大蒜酿酒更加的温和，不刺激肠胃。

黑蒜发酵后的黑蒜活性成分更多一些。祝炳俏等人[22]利用小白鼠试验研究表明，血与肝脏中的丙二醛含量通过喂食黑蒜产品，可降低使抗氧化酶活性增强。经过研究发现，摄入含有黑蒜粉的食品对合成体内胆固醇有明显的抑制作用，从而对其新陈代谢产生影响。因此，黑蒜对脑血管病的预防作用较明显[23]。黑蒜能抑制癌细胞的生长作用，与其中包含的锗元素有关，主要是阻止亚硝胺的生成和积累。此外，黑蒜中的大蒜素，通过使肿瘤细胞的渗透性增强，导致细胞膜和细胞核受到破坏，使细胞内物质外溢，从而促进肿瘤细胞死亡[24]。通过喂养肝脏和肾脏受到损害的小鼠，发现黑蒜具有减肥、降血脂、保肝护肾的作用[25]。另外，黑蒜中的氨基酸、维C 及微量元素锌等都能改善人体的免疫能力[15]。黑蒜与大蒜相比，前者酿酒效果好很多。

黑蒜较鲜大蒜相比，具有更高的营养价值，功能作用大大提高，但是黑蒜的国民认知度还不高，缺乏市场，加之黑蒜制作周期长、产量低、价格高、难以控制产品质量等原因，导致黑蒜销量不好。市场上目前多为即食黑蒜，黑蒜相关加工产品多为初级产品，深加工产品比较单一，不能满足人们的需求，因此发展与黑蒜相关的深加工产品成为重中之重。黑蒜食品具有良好的开发前景，从目前的市场情况来看，黑蒜比腊八蒜、糖蒜、蒜蓉酱等其他蒜制品种类偏少，是未能走向大众化的原因之一。其次，黑蒜的产品类型多用小包装，袋装或罐装产品占据的市场份额较大。作为一种新资源食品，黑蒜丰富的营养价值与保健功能在得到全国人民的一致认可之前还有很长的路要走。在熟悉市场行情的基础上，结合政策并制定科学的营销策略是黑蒜产品迅速占领市场的重要途径，值得推广和实践。

通过生物发酵技术，研究者将大蒜生产成保健食品，随身携带方便、对人体健康具有重要价值。周广勇等人[26]对新鲜大蒜和黑蒜的各种成分变化，进行了大量研究。试验结果显示，在黑蒜中一些主要成分，如糖类、总酸和自由基清除能力增强，大蒜中水分减少，挥发性物质（如有机硫化物）相对减少。此外，研究还发现，具有一定延缓衰老功效的是黑蒜中含有的乙醇萃取物。还有研究表明，黑蒜中含有多种氨基酸、有机硫化物、维生素等丰富物质[27]。张鑫等人[28]研究比较了黑蒜和鲜蒜中的提取物，分别对细胞免疫功能的影响，发现相对于鲜蒜提取物而言，黑蒜提取物对Th1/Th17 型细胞免疫反应的诱导效果更加明显，同时NK 细胞的杀伤活性更强。黑蒜萃取物表现出在抗菌抗肿瘤方面起到关键作用，促使机体产生强大的Th1 型免疫应答能力。

据不完全统计，黑蒜的现有相关食用产品较少，其中，黑蒜多酚饼干是目前市场上已经出现的一类产品，这类饼干在保证黑蒜原有营养成分的基础上，以抗氧化、防衰老、清除自由基等为卖点在市场推出。目前，已有一些黑蒜复合饮料的研究，如郭劲廷等人[29]研究过一种叫黑参黑蒜的饮品，辅料以柠檬酸、低聚果糖、白砂糖等。该成品中黑参和黑蒜的香味比较突出，味道酸甜适中，产品稳定性较好；董艳等人[30]酿造一款黑蒜醋。袁磊等人[31]研制了一款黑蒜风味啤酒，最佳工艺条件为使用M4 酵母发酵，在主发酵时期加入5%的黑蒜，此时啤酒风味最好。

4 结语

近年来，对植物多酚的提取技术研究，逐年增多。我国目前发现的多酚类物质主要是植物多酚，资源广阔和丰富、种类繁多，应用范围主要集中在医药、食品添加剂、日用化妆品、农业等方面。黑蒜多酚是具有生物活性的天然化合物，对黑蒜中的多酚类物质提取进行工艺优化，具有重要的意义。黑蒜多酚具有重要的生理功能，如抗氧化、清除自由基、缓解便秘等，对人类健康有着积极的作用，引起人们的广泛关注。现代工艺将多酚提取物添加到食品中，制成了受大众喜爱的多种健康食品，可见以黑蒜多酚为辅料做成的功能性食品具有更加广阔的发展前景。目前，对于黑蒜多酚的提取正在寻找采用高新技术提高黑蒜多酚的提取率，深入研究其生物活性，扩大黑蒜深加工产品市场，未来黑蒜多酚也会在更多领域发挥其作用。