液態(tài)黑蒜發(fā)酵工藝研究

液態(tài)黑蒜發(fā)酵工藝研究

0黑蒜黑蒜大蒜是洋蔥科大蒜的祭品。它是一種有效的功能性食品原料,其以豐富的營(yíng)養(yǎng)成分、優(yōu)良的保健作用、顯著的療效、低廉的價(jià)格、豐富的自然資源、巨大的市場(chǎng)需求,引起了人們的廣泛關(guān)注。但是由于大蒜本身存在的刺激性氣味和辛辣味,而且過(guò)度食用會(huì)對(duì)人的胃腸粘膜細(xì)胞造成損傷,使之成為大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前國(guó)內(nèi)消費(fèi)主要以大蒜原料和初級(jí)加工產(chǎn)品為主,致使大蒜及其制品的附加值不高,也影響了大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。黑蒜又名黑大蒜、發(fā)酵黑蒜,是用新鮮的生蒜,原料預(yù)處理后放在高溫高濕的發(fā)酵箱里讓其自然發(fā)酵一定的時(shí)間后制成的食品。它在發(fā)酵過(guò)程不是利用微生物發(fā)酵而成,而是指在高溫高濕條件下,自身組織遭到破壞后,自身物質(zhì)所發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng),其中黑蒜在黑變過(guò)程中主要發(fā)生的是Maillard反應(yīng),其黑色來(lái)源主要為Maillard反應(yīng)最終產(chǎn)物—蛋白黑素,發(fā)酵后期伴有部分酶促褐變。它不僅保留了生大蒜原有的成分、功能,而且在黑蒜產(chǎn)品感官方面,呈黑褐色,柔軟且富有彈性,入口之后,軟爛香甜,且無(wú)生食大蒜的辛辣味和刺激性臭味;在抗氧化性及生理活性方面,多酚類物質(zhì)的含量也高出5倍以上;其超氧化物歧化酶(SOD)活性比鮮蒜高出10倍以上。日本的研究結(jié)果表明,黑蒜具有防治癌癥、促進(jìn)糖尿病人體質(zhì)恢復(fù)、防治流感、抗疲勞、降血壓、降血脂、降血糖、防血栓、降膽固醇、抗衰老、增強(qiáng)免疫力、改善便秘和失眠癥狀等明顯功效。日本研究人員經(jīng)過(guò)多年的摸索,研制出了黑蒜產(chǎn)品,并開發(fā)出黑蒜系列深加工產(chǎn)品,在大蒜加工產(chǎn)品領(lǐng)域掀起了一股熱潮,使大蒜加工產(chǎn)業(yè)擁有了更加廣闊的前景。而中國(guó)黑蒜加工的技術(shù)主要是從日本和韓國(guó)引進(jìn)的,這樣在技術(shù)層面上不具有專利使用權(quán),同時(shí)中國(guó)大蒜品種的差異在具體加工方面也有所不同,從而造成經(jīng)濟(jì)效益不高,對(duì)于黑蒜加工工藝及其加工品的研制為中國(guó)大蒜資源開發(fā)利用開辟新的領(lǐng)域。1材料和方法1.1材料和機(jī)器1.1.1材料表面市售新鮮紫皮和白皮大蒜(無(wú)破損,無(wú)發(fā)芽)。1.1.2鄰苯三酚試劑的合成濃硫酸,三(羥甲基)氨基甲烷,鄰苯三酚,沒食子酸,無(wú)水碳酸鈉,葡萄糖,三氯乙酸,Folin-Ciocalteu試劑等,以上皆為分析純。1.1.3儀器有限責(zé)任公司722型可見分光光度計(jì)(上海金科);600B電子天平(常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司);800電動(dòng)離心機(jī)(上海浦東物理光學(xué)儀器廠);101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司);CM-5色差計(jì)(日本科尼卡美能達(dá));榨汁機(jī)(廣東美的生活電器制造有限公司)。1.2發(fā)酵過(guò)程選取新鮮大蒜→蒜瓣去皮→清水清洗→蒜瓣破碎→裝袋真空密封→發(fā)酵箱中發(fā)酵→去袋干燥至含水率為50%左右→成品1.3試驗(yàn)計(jì)劃1.3.1黑蒜發(fā)酵過(guò)程中黑蒜總酚含量、總酚含量、sod活性測(cè)定,黑蒜發(fā)酵過(guò)程是由發(fā)酵過(guò)程的專業(yè)分大蒜在發(fā)酵過(guò)程中主要發(fā)生的是Maillard反應(yīng),其反應(yīng)最佳溫度范圍是60~100℃。根據(jù)文獻(xiàn),選取70、80、85℃3個(gè)溫度,將破碎粒度為2mm的白皮蒜泥分別進(jìn)行為期15d的密封、恒溫發(fā)酵,在發(fā)酵期間定期測(cè)定蒜泥的色差變化,并對(duì)發(fā)酵結(jié)束后的黑蒜泥測(cè)定其可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性,確定黑蒜發(fā)酵的時(shí)間范圍,來(lái)探討不同溫度對(duì)大蒜黑變過(guò)程的影響。2)變溫發(fā)酵試驗(yàn)基于恒溫發(fā)酵試驗(yàn)的前提下,將破碎粒度為2mm的白皮蒜泥進(jìn)行變溫發(fā)酵,所選取的溫度組合為:80~65、80~70、85~65、85~70℃,發(fā)酵前期為高溫,時(shí)間為5~6d,發(fā)酵后期為低溫,時(shí)間為11~13d,對(duì)發(fā)酵結(jié)束后對(duì)黑蒜泥進(jìn)行感官評(píng)價(jià)并測(cè)定其可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性,來(lái)確定其最佳發(fā)酵溫度工藝參數(shù)。1.3.2發(fā)酵溫度組合的確定根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn),紫皮蒜肉的大蒜素含量高于白皮蒜肉。將破碎粒度為2mm的紫皮蒜汁(料液質(zhì)量比為2∶1)和白皮蒜汁(料液質(zhì)量比為2∶1),在一定條件下密封變溫發(fā)酵,選取的溫度組合為85~70℃,發(fā)酵前期時(shí)間為6d,發(fā)酵后期時(shí)間為12d。發(fā)酵結(jié)束后測(cè)定其可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性,來(lái)探究?jī)烧咴诤谒庵谐煞值淖兓?選取大蒜發(fā)酵原料。1.3.3不同溫度組合以及發(fā)酵時(shí)間的確定將破碎粒度為2mm的紫皮蒜泥添加不同質(zhì)量比的水分制備成不同比例的蒜汁,其料液質(zhì)量比分別為4∶1、2∶1、4∶3、1∶1和蒜泥,在一定條件下密封變溫發(fā)酵,選取的溫度組合為85~70℃,發(fā)酵前期時(shí)間為6d,發(fā)酵后期時(shí)間為12d。發(fā)酵結(jié)束后測(cè)定其可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性,來(lái)探討不同添加水量對(duì)液態(tài)黑蒜發(fā)酵的影響。1.3.4密封變溫發(fā)酵工藝將新鮮紫皮大蒜瓣分別破碎成粒度為1、2、4mm的蒜泥,后制備成蒜汁(料液質(zhì)量比為2∶1),在一定條件下密封變溫發(fā)酵,選取的溫度組合為85~70℃,發(fā)酵前期時(shí)間為6d,發(fā)酵后期時(shí)間為12d。對(duì)發(fā)酵結(jié)束后的黑蒜汁測(cè)定其可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性,來(lái)探討破碎程度對(duì)液態(tài)黑蒜發(fā)酵的影響。1.4測(cè)量1.4.1產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)以色澤、蒜肉質(zhì)地、氣味、口感、可接受度等5項(xiàng)作為評(píng)定產(chǎn)品指標(biāo),由10位專業(yè)人員對(duì)產(chǎn)品分別進(jìn)行打分,滿分為100分,按表1所示評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分,加權(quán)計(jì)算后即為感官評(píng)價(jià)得分,取其平均值。1.4.2鄰苯三酚自氧化速率的測(cè)定采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定黑蒜中超氧化物歧化酶(SOD)活性。1)稱取樣品4g,置于研缽中研磨,向破碎的組織中加入12mL0.05mol/L磷酸緩沖溶液,繼續(xù)研磨3min后,在60℃條件下保溫20min,冷卻后用4層紗布過(guò)濾,與3000r/min下離心20min,取上清液即為待測(cè)液,稀釋5倍后待測(cè)。2)鄰苯三酚自氧化速率的測(cè)定:在試管中加入4.5mL0.1mol/LTris-HCl緩沖液和4.2mL二次蒸餾水,于25℃下保溫20min后加入0.3mL25℃預(yù)熱過(guò)的0.1mol/L鄰苯三酚(對(duì)照管用0.1mol/L鹽酸代替),迅速搖勻,立即傾入光徑1cm比色杯中,在波長(zhǎng)325nm處每隔0.5min測(cè)定1次吸光度值A(chǔ)0共測(cè)4min。測(cè)定鄰苯三酚自氧化速率ΔA0,平行測(cè)3次,取平均值。3)樣液抑制鄰苯三酚自氧化速率的測(cè)定:加入1mL樣品液,相應(yīng)減少同體積水,按上述方法操作,測(cè)定加樣后自氧化速率ΔA1,平行測(cè)3次,取平均值。計(jì)算公式如下:1.4.3含水量和可溶性糖含量的測(cè)定色差的測(cè)定采用CM-5分光測(cè)色計(jì);含水量的測(cè)定參照GB/T5009.3;可溶性糖含量按苯酚-硫酸比色法測(cè)定;總酚含量按福林-酚比色法測(cè)定。1.5dunpan式多重比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因子方差分析,Duncan式多重比較,各表中數(shù)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。2結(jié)果與分析2.1黑大蒜黑熱發(fā)酵技術(shù)的參數(shù)優(yōu)化2.1.1高溫發(fā)酵對(duì)黑蒜糖含量的影響大蒜在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中,最明顯的變化是黑白度的變化即L值的變化,在恒溫發(fā)酵階段,對(duì)大蒜泥定期測(cè)定L值,由圖1可知,不同發(fā)酵溫度對(duì)大蒜L值的影響是不同的。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),L值均出現(xiàn)下降趨勢(shì),且溫度越高,L值下降趨勢(shì)越明顯。85℃條件下物料的L值在發(fā)酵6d內(nèi)下降較快,80和70℃條件下物料的L值在發(fā)酵6d內(nèi)下降較緩,隨后的發(fā)酵時(shí)間里L(fēng)值變化不明顯,這說(shuō)明,大蒜黑色素的形成與溫度和時(shí)間有關(guān),前期高溫發(fā)酵可使大蒜中黑色素大量形成。由表2可知,黑蒜發(fā)酵過(guò)程中,由于淀粉酶、果聚糖聚合酶的酶解作用及發(fā)酵過(guò)程中熱力作用,蒜中的多聚糖逐漸分解為單糖,雙糖,其還原糖含量比未發(fā)酵大蒜中還原糖含量大大提高,使黑蒜的甜度逐漸增加,而這些還原糖又作為參與Maillard反應(yīng)的反應(yīng)物,故其可溶性糖含量降低,但要想達(dá)到酸甜的口感,后期發(fā)酵應(yīng)降低發(fā)酵溫度;高溫發(fā)酵使蒜中多酚類物含量提高約2.6~3.6倍,其中85℃條件下發(fā)酵可得到較高的多酚類物;同樣高溫發(fā)酵使蒜中的SOD活性提高約6.7~10倍,其中85℃條件下發(fā)酵可使大蒜中SOD活性大大提高。綜上所述,采用恒溫持續(xù)發(fā)酵均對(duì)黑蒜產(chǎn)品有效成分的含量均有影響。2.1.2黑蒜發(fā)酵最佳溫度組合檢測(cè)結(jié)果將破碎粒度為2mm的白皮蒜泥,采用變溫發(fā)酵所得黑蒜產(chǎn)品對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià),所得分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后將其平均值繪制圖表,由圖2可知,黑蒜產(chǎn)品得分大小為蒜泥(80~70℃)>蒜泥(85~65℃)>蒜泥(85~70℃)>蒜泥(80~65℃);值得注意的是對(duì)于變溫組合(85~70℃)條件下黑蒜口感微有苦味。綜上所述,變溫組合(85~65、85~70和80~70℃)條件下黑蒜產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)比較高,結(jié)合后面有效成分的檢測(cè),來(lái)判斷為黑蒜發(fā)酵最佳溫度組合。檢測(cè)黑蒜泥的質(zhì)量指標(biāo),由表2可知,發(fā)酵黑蒜中可溶性糖含量降低,總酚含量也均大大提高,SOD活性均大大提高,且采用變溫發(fā)酵所得黑蒜的質(zhì)量指標(biāo)比恒溫發(fā)酵所得黑蒜的質(zhì)量指標(biāo)有很大的提高,其中變溫組合(85~70℃)條件下黑蒜質(zhì)量指標(biāo)較高。2.2黑蒜汁質(zhì)量指標(biāo)的確定對(duì)于液態(tài)黑蒜發(fā)酵原料的選取,主要選用紫皮大蒜和白皮大蒜,將破碎粒度為2mm,料液質(zhì)量比為2:1紫皮蒜汁和白皮蒜汁,變溫發(fā)酵后得黑蒜汁,檢測(cè)其質(zhì)量指標(biāo),由表3可知,發(fā)酵結(jié)束后紫皮大蒜與白皮大蒜相比較,其可溶性糖含量與總酚含量值相差較小,紫皮黑蒜的SOD活性高于白皮黑蒜,綜合比較,選取紫皮大蒜作為液態(tài)黑蒜發(fā)酵的原料。2.3黑蒜汁可溶性糖含量測(cè)定對(duì)于液態(tài)黑蒜發(fā)酵中水分添加量的確定,將破碎粒度為2mm的紫皮蒜泥添加不同質(zhì)量比例的水分,變溫發(fā)酵后得黑蒜汁,檢測(cè)其質(zhì)量指標(biāo),由表4可知,對(duì)于發(fā)酵黑蒜汁中可溶性糖含量的比較,料液質(zhì)量比為4∶1和料液質(zhì)量比為2∶1的黑蒜汁可溶性糖含量較低;對(duì)于發(fā)酵黑蒜汁中酚類物質(zhì)的含量隨著水分的增加,總酚含量在降低,其中黑蒜泥和料液質(zhì)量比為4∶1和2∶1的黑蒜汁其總酚含量較高,按每克黑蒜原樣中總酚的含量來(lái)計(jì)算,則料液質(zhì)量比為4∶1和2∶1的黑蒜汁中總酚含量分別為10.26和11.97mg。同樣對(duì)于發(fā)酵黑蒜汁中SOD活性也是隨之水分含量的增加,其SOD活性在降低,其中黑蒜泥和料液質(zhì)量比為4∶1和2∶1的黑蒜汁其SOD活性較高,按每克發(fā)酵黑蒜汁原樣中SOD活性的含量來(lái)計(jì)算,則料液質(zhì)量比為4∶1和2∶1的黑蒜汁中SOD活性分別為529.96和608.90U/g。這說(shuō)明適量的水分添加有利于發(fā)酵黑蒜汁中有用成分的積累,其中料液質(zhì)量比為2∶1的黑蒜汁綜合指標(biāo)較高。2.4不同破碎粒度對(duì)黑蒜汁品質(zhì)的影響對(duì)于液態(tài)黑蒜發(fā)酵中破碎度的確定,將新鮮紫皮大蒜瓣分別破碎成粒度為1、2、4mm的蒜泥,后制備成蒜汁(料液質(zhì)量比為2∶1),變溫發(fā)酵后得黑蒜汁,檢測(cè)其質(zhì)量指標(biāo),由表5可知,對(duì)于破碎粒度為4mm的發(fā)酵黑蒜汁與其他破碎粒度的發(fā)酵黑蒜汁,其可溶性糖含量與總酚含量值相差較小,但其SOD活性高于其他破碎度,分析原因,可能是在破碎的條件下,相關(guān)酶(如果聚糖水解酶)與多糖底物(如果聚糖)接觸使多糖分解;多酚氧化酶與底物接觸使得多酚物質(zhì)被消耗,其含量降低;同樣超氧化物歧化酶(SOD)也被過(guò)多消耗,則其活性降低。3發(fā)酵工藝參數(shù)確定1)本文以70、80、85℃3個(gè)恒溫條件下發(fā)酵,蒜泥發(fā)酵過(guò)程中結(jié)合色差測(cè)定,可溶性糖含量、總酚含量、SOD活性的指標(biāo)因素分析,確定了大蒜黑變的時(shí)間范圍,研究發(fā)現(xiàn),溫度對(duì)大蒜的發(fā)酵影響很大,在80、85℃恒溫條件下發(fā)酵所得黑蒜產(chǎn)品口感酸甜;總酚含量大大提高,相比較未發(fā)酵大蒜總酚含量提高了約