不同預處理對黑蒜品質的影響

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(1.山東農業大學食品科學與工程學院,山東泰安 271018;2.淮陰工學院生命科學與食品工程學院,江蘇淮安 223003)

不同預處理對黑蒜品質的影響

趙雪晴1,李嗣生1,侯文博1,李寧陽1,*,喬旭光1,畢艷紅2,遲雪文2,張文靜2

(1.山東農業大學食品科學與工程學院,山東泰安 271018;2.淮陰工學院生命科學與食品工程學院,江蘇淮安 223003)

本文研究了低溫冷凍預處理和高溫水煮預處理對黑蒜品質的影響,分析不同預處理過程中黑蒜成熟時間、還原糖含量、氨基態氮含量、總酚含量、5-羥甲基糠醛(5-HMF)含量的變化。結果表明,低溫冷凍預處理使黑蒜成熟時間較高溫水煮預處理及對照組均縮短4 d;低品冷凍及高溫水煮預處理加工的黑蒜還原糖含量較對照提高43.3%和23.3%,總酚含量較對照提高14.7%、9.3%,氨基態氮含量較對照均提高5.8%左右，5-HMF含量比對照組分別降低45.6%和18.4%。因此,經低溫冷凍預處理后發酵得到的黑蒜品質更好。

黑蒜,預處理,品質

大蒜為多年生草本百合科蔥屬植物[1],具有殺菌、抗癌、預防多種疾病等功效[2-6],藥用價值及食用價值較高。但食用大蒜后產生的部分有機含硫化合物[7]會產生令人不愉快的氣味,且易引起腸胃消化功能紊亂、腸道菌群失調等問題,導致很多人不適合直接食用大蒜。

黑蒜是由普通大蒜經過控制溫度、濕度后在高溫條件下加工所得的大蒜深加工產品。加工后的黑蒜中含有大量的功能性成分,如多酚、含硫化合物、β-carboline類生物堿、類黑素以及一些微量元素如硒、鍺等,它們的共同作用賦予了黑蒜比鮮大蒜更強大的功效作用。此外,大蒜經過特殊技術加工成黑蒜后,辣味及不愉快的氣味明顯降低,更容易被人體吸收,其藥理效果也得到增強[8-9]。 張中義[10]等人的研究表明,黑蒜在制作過程中會產生多種對人體有益的硫化物,可有效抑制亞硝胺類物質的生成,對于預防癌癥、心腦血管疾病,調節人體免疫具有十分重要的作用。

然而,由于目前黑蒜加工方式多種多樣,標準化程度較低,加工工藝不完善、加工時間過長、成本高、產品損耗大、營養成分流失等問題,這直接導致了黑蒜生產效率低下,產品質量控制缺失,十分不利于該產業的健康發展[11-13]。因此,本文通過研究低溫冷凍預處理和高溫水煮預處理對于黑蒜品質的影響,分析不同預處理過程中黑蒜成熟時間、還原糖含量、氨基態氮含量、總酚含量、5-羥甲基糖醛(5-HMF)等含量的變化情況,以期為黑蒜生產工藝改進、產業發展提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白皮蒜(品種為大白皮) 山東省萊蕪市，采購后冷庫中(-1.5～-2.5 ℃)保藏;甲醛 萊陽市康德化工有限公司;苯酚,冰醋酸,鄰苯二甲酸氫鉀,二氧化硅,無水碳酸鈉,亞鐵氰化鉀,乙酸鋅,異丙醇 天津市凱通化學試劑有限公司;氫氧化鈉 天津市百世化工有限公司;酒石酸鉀鈉 天津市永大化學試劑有限公司;3,5-二硝基水楊酸 上海藍季科技發展有限公司;亞硫酸氫鈉 天津歐博凱化工有限公司;Folin-酚試劑,茚三酮 上海研拓生物科技有限公司;巴比妥酸 天津市大茂化學試劑廠;對甲基苯胺 上海金山亭新化工試劑廠;沒食子酸 天津市百世化工有限公司;以上試劑均為分析純;60 g/mL 對甲基苯胺溶液 異丙醇為溶劑。

RF-12II熱泵干燥機 廣州科宇能源科技有限公司;HH-2型恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;Adventurer電子天平 上海奧豪斯國際貿易有限公司;Orion868型pH測試儀 梅特勒-托利多儀器有限公司;79-2雙向磁力加熱攪拌器 江蘇中大儀器廠;202-2型電熱干燥箱 上海精密儀器廠;CR-400型色差儀 日本Minolta公司;KQ3200DE數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;UV-5000型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 黑蒜加工工藝流程 原料挑選→去皮剪桿→預處理→裝盤→發酵→成品→檢測→干燥→成品

操作要點:

原料挑選:選擇直徑5.5～6.0 cm的同一品種,色澤一致,性狀規則,無外皮損傷的整頭大蒜作為原料。

去皮剪桿:將選好的大蒜人工去除外面1～2層表皮,并剪去桿。

預處理:低溫冷凍預處理:將新鮮的大蒜去皮在-18 ℃條件下冷凍處理24 h;高溫水煮預處理:將新鮮的大蒜去皮在水溫100 ℃條件下水煮3 min;對照:將新鮮的大蒜去皮,不進行任何處理。

裝盤:將預處理好的大蒜裝進專用盤內,每盤約5 kg,平行放置,多層放置。

發酵:將裝好盤的大蒜用專用架送入發酵室,調整發酵室溫為70 ℃,相對濕度為85%。

檢測:根據生產工藝要求,達到發酵要求時間后,取樣檢測。

干燥:將發酵好的黑蒜置于電熱干燥箱中進行干燥,至水分含量≤40.0%。

1.2.2 發酵終點的判斷 結合黑蒜的企業標準Q/STY 0001S-2013、Q/WTH 0001S-2013、Q/LYY 0001S-2010、Q/GNKJ 0001S-2013、Q/SHD 0001S-2011、Q/SJC 0001S-2010,根據實驗室的大量研究,確定黑蒜最終產品的品質指標如表1所示。

表1 黑蒜成品品質標準Table 1 Product indice of black garlic

1.2.3 黑蒜感官評定 運用感官評定的方法,選取10名經過專業培訓人員進行感官評定,對加工過程中的黑蒜從色澤、質構、口感、風味、可接受度等5個方面進行評分,統計各樣品獲得總分值。

表2 黑蒜評定因子及評分方法Table 2 Assessment factors and scoring methods of black garlic

1.2.4 水分含量測定 參照國家標準GB 5009.3-2010直接干燥法,干燥溫度為60～65 ℃。

1.2.5 還原糖含量測定 采用 3,5-二硝基水楊酸顯色法[14]進行測定。

1.2.6 總酚含量測定 采用 Folin-Ciocalteau 法[15]測定,結果以干物質計。

1.2.7 氨基態氮含量測定 采用電位滴定法[16]測定黑蒜中氨基態氮的含量。

1.2.8 5-HMF含量的測定 將待測溶液移取2.00 mL兩份,分別加入兩只試管中,后各加入5.00 mL 60 g/mL對甲基苯胺溶液。準確移取1.00 mL水并加入任一試管中,該試管中的溶液作為空白對照。在非空白對照試管中加入1.00 mL 5 mg/mL巴比妥酸溶液后立即將溶液搖蕩,快速混勻。將此溶液加入比色皿中,在550 nm波長處測量最大吸光度值,計算5-HMF含量(以干物質計)[17]。

1.3 數據處理方法

實驗數據用平均值±標準差的形式表示,采用OriginPro 8.5 進行作圖。

2 結果與討論

2.1 熟化(發酵)時間對黑蒜感官評分的影響

由圖1可以看出,對大蒜采取不同的預處理措施,黑蒜成熟時間有一定差異。達到黑蒜產品品質要求時,低溫冷凍預處理成熟時間為12 d,而高溫水煮預處理及對照組樣品的成熟時間為16 d。低溫冷凍預處理的大蒜,其口感從發酵第6 d開始與高溫水煮預處理和對照組的樣品產生了顯著性差異(p<0.05),而整個發酵過程中高溫水煮預處理樣品與對照組樣品在口感上不存在顯著性差異(p>0.05)。大蒜經低溫冷凍預處理后瞬間處于高溫環境中,大蒜的細胞組織、結構被有效破壞,加速了其中多糖的降解,促進了還原糖的生成[18-19]。由于還原糖的生成速度不同,對美拉德反應的促進效果不同[20],進而在口感上促使差異產生。

圖1 熟化時間對黑蒜感官評分的影響Fig.1 Effect of maturing time on the sensory score of black garlic注:圖中不同字母代表相同發酵時間下不同預處理后發酵黑蒜的感官評價差異顯著(p<0.05)。

2.2 不同預處理對黑蒜還原糖含量的影響

由圖2可以看出,在適宜的發酵時間內(冷凍預處理12 d,高溫水煮預處理及對照組樣品16 d),黑蒜中還原糖含量變化大致相同,都呈現出先增加后減少的趨勢。前期還原糖含量升高是由于低溫冷凍預處理與高溫水煮預處理兩種方式均可使得大蒜組織細胞結構迅速瓦解,促進了大蒜中多糖的分解和還原糖的產生、積累,有利于美拉德反應的進行[21-23]。后期還原糖含量降低主要是由于美拉德反應的不斷進行使得還原糖被逐漸消耗[24]。在高溫條件下,為有效積累還原糖,還原糖在反應過程中聚合為低聚糖。但兩種預處理方式使得還原糖含量出現最大值的時間不同,高溫水煮預處理使得還原糖含量最高的時間約為8 d,而低溫冷凍預處理使得還原糖含量最大值出現的時間約為10 d。兩種預處理方式中還原糖含量分別高于對照組約23.3%和43.3%。

圖2 預處理對黑蒜還原糖的影響Fig.2 Effect of different pretreatments on the reducing sugar in black garlic

2.3 不同預處理對黑蒜氨基態氮含量的影響

由圖3可以看出,在在適宜的發酵時間內(冷凍預處理12 d,高溫水煮預處理及對照組樣品16 d),不同預處理方式均使得黑蒜氨基態氮的含量較對照組有所提高且含量持續增加趨勢大致相同。前期處理過程中,氨基態氮含量持續增加主要是由于隨著時間延長,黑蒜中的蛋白質逐漸分解為小分子氨基酸,在美拉德反應中,雖有部分氨基酸參與，但氨基酸生成、累積速率遠大于其消耗量[25]。當發酵結束后,兩種預處理方式得到的黑蒜中氨基態氮含量均高于對照組。因此,不同的預處理有利于黑蒜形成優良特質。

圖3 預處理對黑蒜氨基態氮的影響Fig.3 Effect of different pretreatmentson the amino-N of black garlic

2.4 不同預處理對黑蒜總酚含量的影響

由圖4可以看出,在不同預處理過程下,黑蒜中總酚含量均逐漸升高,但總酚起始值、含量增加幅度、含量最大值均不相同。高溫水煮預處理過程中,總酚含量起始值為3.2 mg/g,低溫冷凍預處理總酚含量起始值為2.1 mg/g,當達到發酵終點時(冷凍預處理12 d,高溫水煮預處理及對照組樣品16 d),兩種預處理得到的黑蒜中總酚含量分別為8.6、8.2 mg/g,分別高于對照組14.7%、9.3%。在高溫水煮、低溫冷凍兩種預處理方式中,大蒜均因發生了酶促褐變從而提高了酚類物質含量[26]。

圖4 預處理對黑蒜總酚含量的影響Fig.4 Effect of different pretreatments on the total phenolic in black garlic

2.5 不同預處理對黑蒜5-HMF含量的影響

從圖5可以看出,不同預處理的大蒜在黑蒜發酵過程中5-HMF出現的時間及含量存在差異。高溫水煮預處理及對照組樣品發酵過程中5-HMF在2 d左右開始出現,而低溫冷凍預處理樣品5-HMF的出現時間約為第4 d。隨著發酵時間的延長,三組不同處理的樣品中5-HMF的含量逐漸增加,當黑蒜發酵結束(低溫冷凍預處理組發酵時間為12 d,高溫水煮預處理組及對照組發酵時間為16 d)時,對照組中5-HMF含量最高,而高溫水煮預處理組及低溫冷凍預處理組的5-HMF含量比對照組分別降低了18.4%和45.6%。因此,高溫水煮預處理及低溫冷凍預處理都能有效減少黑蒜發酵過程中5-HMF的含量。

圖5 預處理對黑蒜5-HMF含量的影響Fig.5 Effect of different pretreatments on 5-HMF in black garlic

3 結論

低溫冷凍預處理較高溫水煮預處理更易促進還原糖生成,加速大蒜多糖的降解,使黑蒜成熟時間約為12 d,而高溫水煮預處理及對照組的發酵時間為16 d,較低溫冷凍預處理長4 d左右;兩種預處理方式加工的黑蒜還原糖含量、總酚含量、氨基態氮含量較對照均有提高;而兩種預處理方式加工的黑蒜,其5-HMF含量均有所降低,分別下降了45.6%和18.4%,其中低溫冷凍預處理的黑蒜中5-HMF含量降低更加明顯;因此,經低溫冷凍預處理后發酵得到的黑蒜品質更好。

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Effectsofdifferentpretreatmentsonthequalityofblackgarlic

ZHAOXue-qing1,LISi-sheng1,HOUWen-bo1,LINing-yang1,*，QIAOXu-guang1,BIYan-hong2,CHIXue-wen2,ZHANGWen-jing2

(1.College of Food Science and Engineering,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China;2.School of Life Science and Food Engineering,Huaiyin Institute of Technology,Huai’an 223003,China)

In this paper the effects of frozen pretreatment and water boiling pretreatment on the quality of black garlic were studied,and then the mature time,reducing sugar content,amino nitrogen content,total phenolic content and 5-HMF content of black garlic in different pretreatment processes were analyzed. The results showed that the black garlic mature time by frozen pretreatment was 4 days shorter than those by water boiling pretreatment and the control group(the untreated galic). In these two treatments,compared with those of the untreated black galic,the reducing sugar content increased by 43.3% and 23.3%,total phenolic content increased by 14.7% and 9.3%,amino nitrogen content of the processed garlic increased by about 5.8% respectively,and the content of 5-HMF was 45.6% and 18.4% lower than that of the control group. Therefore,the effect of frozen pretreatment was better than water boiling pretreatment and the control group.

black garlic;pretreatment;quality

2017-05-27

趙雪晴(1996-),女,大學本科,主要從事果蔬加工方面的研究,E-mail:1005826890@qq.com。

*通訊作者:李寧陽(1979-),男,博士,講師,主要從事果蔬加工方面的研究,E-mail:ningyangli@126.com。

山東省重點研發計劃項目(2016GNC113014);國家自然科學基金(31371816)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0001-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.001