温度对黑蒜主要理化性质及抗氧化作用的影响

刘子明，李国华（吉林工程职业学院，吉林四平136001）



温度对黑蒜主要理化性质及抗氧化作用的影响

刘子明，李国华*
（吉林工程职业学院，吉林四平136001）

摘要：在相对湿度恒定为70%，生产温度分别为45、65、75、85℃条件下生产黑蒜。通过考察生产温度对黑蒜生产过程中褐变度、pH、S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）含量和抗氧化活性的影响，以期建立黑蒜的质量因素参数。结果表明：黑蒜样品SAC含量、pH随温度增加而降低，而黑蒜的褐变度、DPPH自由基清除能力及还原能力均随热处理温度的升高而增大。在85℃时黑蒜样品的pH最低为3.25，褐变度、DPPH自由基清除率及还原能力最高分别为2.08、76.77%、3.42。因此，高温有助于提高黑蒜产品的生物稳定性及抗氧化性能。

关键词：黑蒜；温度；理化性质；抗氧化性能

黑蒜是由新鲜的大蒜在一定湿度条件下经高温热处理一个月以上所制得的［1］。热处理后，大蒜的许多物理化学性质发生改变，颜色变成黑色、味道由辣变甜、辛辣气味消失、质地从脆变绵、营养价值大幅提高［2］。由于人们对营养保健的追求，作为健康食品的黑蒜一经上市，在日本、韩国、东南亚等地备受青睐。黑蒜除了作为调料使用外，其提取物还可用来做饮料、糖果、和冰激凌［3］。与鲜蒜相比，黑蒜具有强的抗氧化，抗衰老性能，可预防代谢性疾病和防癌抗癌，保护肝脏，增强免疫力［4］。但是，到目前为止，黑蒜产品的质量因素还未确立，也没有标准化的生产方法，黑蒜的质量参差不齐。黑蒜产品生产的标准方法和质量因素的缺失必将阻碍黑蒜工业的发展。本文研究了生产温度对黑蒜理化性质、S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）含量和抗氧化活性的影响，由此来评估温度是否可用于控制黑蒜的质量指标。以期建立黑蒜的质量因素参数，以确保黑蒜的主要有益组分和功能特性，为黑蒜工业的持续发展提供一些理论依据。

1　仪器与试剂

1.1仪器

DHG-9070A烘箱：上海一恒科技有限公司；ProminenceLC-20A高效液相色谱仪：日本岛津公司；KQ3200DE数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；TGL-16M高速台式冷冻离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司；pHS－3C精密pH计：上海精密科学仪器有限公司；UV-759型紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司。

1.2试剂

检测使用的化学试剂均采用分析纯。1，1-二苯基苦基苯肼（DPPH）：美国Sigma公司；S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）对照品：东京化成工业株式会社。

2　材料与方法

2.1材料

大蒜（市购），黑蒜由大蒜热处理加工制得。将一定量的大蒜放入恒温烘箱里热处理45 d制得黑蒜，设置烘箱内相对湿度（RH）均为70%，温度分别设置在45、65、75、85℃。样品取样时间为热处理过程中的0、5、10、15、25、35、45 d。黑蒜样品在-4℃下保存用于分析。

2.2方法

2.2.1pH及褐变程度的测定

取10 g热处理的大蒜样品破碎研磨融于100 mL蒸馏水中，超声30 min后，在4℃下离心15 min，6 000 r/min，保留上清液，即样品溶液1。取一定量的样品溶液1可直接测定pH。测褐变度时在样品预处理步骤基本相同，只需在超声前加入100 mL 95%乙醇溶液以充分提取色素，获得样品溶液2。

2.2.1.1pH的测定

利用pHS-3C精密pH计测定样品溶液1的pH。

2.2.1.2褐变度的测定

褐变度利用分光光度法测定，取一定量的样品溶液2在420 nm波长处测定OD值。吸光度值越大，褐变度就越大［5］。当OD值超出检测范围时需将样品溶液2用蒸馏水稀释达标后进行测定。

2.2.2S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）的测定

2.2.2.1样品的预处理

按照取样时间取10 g热处理的大蒜样品破碎研磨溶于70 mL蒸馏水中。混合液经滤纸过滤后，用0.45 μm滤膜经注射器过滤器过滤，得到50 mL滤液。该滤液用于SAC测定分析。样品预处理方法是对参考文献［9］进行的改进。

2.2.2.2SAC含量测定

HPLC-UVD测定SAC含量的检测条件为：检测波长208nm，进样速度1.0mL/min。流动相A为20 mmol/L 的Na2HPO4溶液和10 mmol/L庚酸水溶液，用850 mL/L磷酸调节至pH 2.1。流动相B为乙腈∶流动相A=1∶1，（体积比）［6］。

2.2.3抗氧化活性的测定

黑蒜样品的抗氧化活性由DPPH基清除率和还原能力来表征。

2.2.3.1DPPH基清除测定

热处理大蒜样品的自由基清除活性由DPPH基清除率来表征［7］。即在10 mL的离心管中加入2mL 1mmol/L DPPH乙醇溶液与2 mL的各种浓度的不同采样时间的热处理大蒜样品溶液，剧烈震荡，在暗处室温条件下放置30 min，以无水乙醇作为空白对照，测定517 nm处的吸光度。

式中：A0为对照组吸光度；A1为样品溶液的吸光度。

2.2.3.2还原能力的测定

采用普鲁士蓝法。将不同系列时间的热处理大蒜样品溶液稀释10倍，按照Kim J.H.等［8］的方法进行试验，在700 nm处测吸光度。吸光度越大，还原能力越强。

3　结果与讨论

3.1温度对黑蒜褐变度的影响

黑蒜生产工艺过程中，其褐变度随温度的变化如图1所示。

图1　温度对黑蒜褐变度的影响Fig.1 The influence of temperature on the black garlic browning degree

在热处理过程中发生非酶褐变反应，例如美拉德反应、焦化及酚的化学氧化反应等［9］。大蒜样品在45℃和85℃热处理45 d后的褐变度分别为0.72和2.08。由图1可知，85℃时，大蒜样品的褐变度在热处理的前15 d由0.08迅速增加至1.98，继而基本平稳。当45℃～75℃时，热处理25 d后，各温度条件下的褐变度才基本达到平衡，大蒜样品褐变度的变化较85℃时弱一些，在热处理前期颜色变化相对较少，然而，经45 d热处理，褐变度逐渐增加。在75℃，在热处理末期褐变度与85℃近似一致。整体上讲，热处理25 d后，各温度条件下的褐变度基本达到平衡。研究结果表明，黑蒜样品的褐变度随温度的增加而增加，且褐变度增加的速率在较高温度下更快一些，85℃＞75℃＞65℃＞45℃；黑蒜颜色的变化与非酶褐变反应相关，其结果很大程度上取决于加热温度。

3.2温度对黑蒜pH的影响

在热处理工艺过程中，观察到pH明显降低，如图2所示。

图2　温度对黑蒜pH的影响Fig.2 The influence of temperature on the black garlic pH

生蒜的pH为6.72，大蒜样品经热处理5 d后pH迅速降低。45℃和85℃，pH分别为5.92、5.11。此后，pH随时间的延长有规律的降低，且降低速度有所减缓。经45 d后，45℃和85℃热处理的大蒜样品pH分别为5.04和3.25。结果表明，热处理阶段pH随温度增加而降低。有研究证实pH的降低与热处理产生的褐变产物相关，褐变反应产生的羧酸使pH降低，而褐变又受温度的影响，随温度的升高褐变度增加，因此导致pH在高温下最低。同时，pH对微生物的生长有一定限制作用。在pH低于4.2时，大多数能够引起食物毒性的微生物的生长受到控制，而有益菌如乳酸菌、多种酵母菌可在此环境下生长。由此可知，85℃黑蒜pH最低，更易于其保持生物稳定性。

3.3温度对黑蒜SAC含量的影响

在不同温度条件下黑蒜生产过程中SAC含量的变化如图3所示。

图3　温度对黑蒜SAC的影响Fig.3 The influence of temperature on the black garlic SAC

生蒜样品含SAC 21.69 μg/g，经热处理45 d后，在45℃，SAC含量达120.86 μg/g，而85℃时SAC含量为86.71 μg/g。结果表明，SAC含量随热处理时间的延长而明显增加，且在低温条件下具有较高的SAC，即45℃＞65℃＞75℃＞85℃。SAC是大蒜的主要活性物质，具有抗氧化、抗肝病、抗癌活性，是一种主要的含硫氨基酸化合物，由γ-谷氨酰-脱氧蒜氨酸在γ-谷氨酰转肽酶的作用下水解产生的［10］。因此，SAC含量与γ-GTP活性相关，有研究表明，γ-GTP活性受生产温度和SAC组成影响，γ-GTP活性的最佳温度是40℃［11］，因此低温条件下SAC含量较高。通常生蒜含有20μg/g～30μg/g的SAC［10］，黑蒜中SAC的量是生蒜的5倍～6倍［2］。

3.4温度对黑蒜DPPH基清除率的影响

热处理大蒜样品的DPPH的清除能力如图4所示。

图4　温度对黑蒜DPPH自由基的清除率的影响Fig.4 The influence of temperature on the black garlic DPPH free radical clearance

生蒜DPPH清除率为14.81%，经热处理后，在前期DPPH清除率增加的速度较大，15 d后维持缓慢增加趋势。热处理15 d后，大蒜样品的DPPH清除率增加2倍～4倍；经热处理45 d后，大蒜样品的DPPH自由基清除能力达到45.37%～76.77%。85℃下获得的黑蒜产品的DPPH清除率是生蒜的5倍，而在45℃仅是3倍。其结果表明，黑蒜的自由基清除能力比生蒜显著增强，DPPH自由基的清除率随热处理温度的升高而明显增大，这与黑蒜中抗氧化物质和美拉德反应产物含量的增加有关［12］。

3.5温度对黑蒜还原能力的影响

热处理大蒜样品的还原能力如图5所示。

生蒜还原能力为0.09，经热处理45 d后，大蒜样品的还原能力增加为2.12～3.42，是生蒜样品的23倍～38倍，且还原能力大小为85℃＞75℃＞65℃＞45℃。结果表明黑蒜的还原能力比生蒜显著增强，大蒜样品的还原能力随热处理时间及温度的增加均呈迅速增加趋势。因此，高温有助于提高黑蒜产品的还原能力。

图5　温度对黑蒜还原能力的影响Fig.5 The influence of temperature on the black garlic reduction ability

4　结论

本研究通过对不同温度下生产的黑蒜主要物化参数的测定，分析了温度对黑蒜生产过程的影响。结果表明，在黑蒜生产过程中，黑蒜样品的褐变度随温度的增加而增加，且褐变度增加的速率在较高温度下更快一些；热处理的大蒜样品pH在45℃和85℃分别为5.04和3.25，pH随温度增加而降低；SAC含量随热处理时间的延长而明显增加，且在低温条件下具有较高的SAC；生蒜样品含SAC 21.69 μg/g，经热处理45 d后，45℃下SAC含量达最大为120.86 μg/g；黑蒜的自由基清除能力及还原能力均随热处理温度的升高而增大，在85℃时DPPH自由基清除率及还原能力最高分别为76.77%、3.42，因此说，高温有助于提高黑蒜产品的生物稳定性及抗氧化性能。

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Effect of Temperature on Physicochemical Properties and Antioxidant Activity of Black Garlic

LIU Zi-ming，LI Guo-hua*
（Jilin Engineering Vocational College，Siping 136001，Jilin，China）

Abstract：Black garlic was produced at varying temperatures（45，65，75，85℃）with 70%relative humidity （RH）for 45 days. In order to investigate the effects of temperature on the properties of black garlic by analyzing pH，browning intensity，S-allyl cysteine（SAC）content and antioxidant activity，to establish a quality factor for black garlic. The results indicated that pH，the SAC contents of black garlic decreased with increasing temperature，while the browning intensity，the DPPH radical scavenging activity and reducing power increased with increasing temperature. The pH of the garlic samples heated 85℃was lowest，reaching 3.25，the browning intensity，the DPPH radical scavenging activity and reducing power got the maximum value，were 2.08，76.77%，3.42，respectively. High temperature could help improve the biologically stable and antioxidant activity.

Key words：black garlic；temperature；physicochemical properties；antioxidant activity

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.008

作者简介：刘子明（1979—），男（汉），讲师，学士，研究方向：食品药品分析与质量控制研究。

*通信作者：李国华，副教授，主要从事生物技术的研究。

收稿日期：2015-03-05