微波預處理制備黑蒜工藝優化及品質比較

朱新鵬，全玉潔

（1.安康學院現代農業與生物科技學院，陜西 安康 725000；2.陜西省富硒食品工程實驗室，陜西 安康 725000）

大蒜在我國多以調味品的形式出現在人們的日常生活中，因具有殺菌、消炎、抗氧化、抗癌、抗冠心病、降血糖、降血脂、調節免疫和防輻射等多種功能而被人們重視，被譽為天然廣譜抗生素[1]。由于鮮蒜本身存在辛辣味和強烈的刺激性，食用后會產生令人難以接受的蒜臭味，過多食用還會造成對人體多個部位不同程度的危害，如刺激胃黏膜，長期大量食用后嚴重損傷人體的眼睛和肝臟[2-3]。

黑蒜又名黑大蒜、發酵黑蒜，是在適宜的溫度和濕度條件下由大蒜制備而成的蒜制品。黑蒜在加工過程中發生了復雜的變化，顏色逐漸由淺加深。制成黑蒜后消除了大蒜的辛辣味和蒜臭味，不會對胃腸道造成刺激而出現不良的癥狀，給人的感覺是酸甜適口，柔軟而富有彈性，可以直接食用，不用再進行處理。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、生物堿、類黑素以及一些微量元素如硒、鍺等，賦予了黑蒜比鮮大蒜更強大的功效，更容易被人體吸收，其藥理效果也得到增強[4-9]，因此，黑蒜具有很好的發展前景。

黑蒜品質受大蒜品種、加工前處理和加工工藝等的影響。王瑜等[10]比較了獨頭蒜和多瓣蒜制備黑蒜的主要成分，證明二者無明顯差異。王海粟等[11]采用-18℃低溫冷凍預處理與變溫相結合的工藝制得黑蒜，與傳統黑蒜進行比較，表明結合冷凍預處理的新工藝可以縮短處理周期，而且其感官和營養品質均達到或優于市售傳統黑蒜。趙雪晴等[12]研究證實，經低溫冷凍預處理后得到的黑蒜品質更好。鐘成等[13]采用超高壓預處理與發酵聯用的方法制備了黑蒜，表明超高壓預處理時間對黑蒜的營養成分含量有顯著影響。吳清梅等[14]研究了兩種不同工藝制備的黑蒜品質，發現所制黑蒜的成分有顯著差異。

微波技術以其在加熱、殺菌、萃取、膨化等方面的獨特優勢在食品行業被廣泛應用，給食品加工注入了新的生命力[15]。本文優化了大蒜經過微波預處理的黑蒜加工工藝，分析了微波預處理對黑蒜品質的影響，以期為黑蒜加工工藝的改進提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

紫皮獨頭大蒜，購于云南省大理市。

鹽酸、冰乙酸、硫酸銅、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、氫氧化鈉、碳酸鈉、酒石酸鉀鈉、葡萄糖，均為分析純；Folin-酚試劑，上海荔達生物科技有限公司產品；沒食子酸標準品，廣東光華科技股份有限公司產品。

1.1.2 儀器與設備

G70F20CN3P-ZS（W0）型微波爐，SX-4-20 型高溫電阻爐，TGL-16G型高速臺式離心機，DK-98-11A型電熱恒溫水浴鍋，SHZ-D（III）型循環水式多用真空泵，A1004N型電子天平，SF-G100型黑蒜鍋，PHS-3C型pH計，V-1100D型可見分光光度計。

1.2 方法

1.2.1 黑蒜的制備

挑選大小均一、形狀規則、完好無損的獨蒜，平均質量(45±2)g，去掉外部幾層表皮及泥土等，保留最里面的1層表皮。將獨蒜按設定的微波功率、時間在微波爐中進行處理。之后取出，將獨蒜整齊擺放于黑蒜鍋中的蒜頭支架上，處理過程中，前120 h溫度為80℃，后期溫度為70℃，相對濕度則維持在60%~80%之間。黑蒜制備好之后，待冷卻至室溫后取出備用。

1.2.2 微波預處理單因素試驗

1.2.2.1 微波預處理功率的篩選

分別取6個獨蒜放入微波爐中，分別在微波功率70、280、490、700 W 功率下處理 6 s，之后置于黑蒜鍋中制備12 d。

1.2.2.2 微波預處理時間的篩選

分別取6個獨蒜放入微波爐中，在280 W功率下分別處理 3、6、9、12 s，之后置于黑蒜鍋中制備 12 d。

1.2.2.3 制備處理時間的篩選

分別取6個獨蒜放入微波爐中，在280 W功率下處理 6 s，在黑蒜鍋中分別制備 6、8、10、12 d。

1.2.2.4 獨蒜投料量的篩選

分別取6、8、10、12個獨蒜放入微波爐中，在280W功率下處理6 s，在黑蒜鍋中制備12 d。

1.2.3 微波預處理的正交試驗

在單因素試驗的基礎上，采用L9(34)進行正交試驗設計，優化微波預處理的黑蒜加工工藝。正交試驗因素水平見表1。

表1 微波預處理工藝正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of the orthogonal test of microwave pretreatment process

1.2.4 測定項目與方法

1.2.4.1 總酚含量

采用福林法測定，總酚含量結果以沒食子酸計，標準曲線的制作參考鮑建峰等[16]的方法。所測沒食子酸標準品濃度和吸光值的標準曲線見圖1。R2=0.998 8，說明標準品溶液在所測濃度范圍與吸光度具有良好的線性相關性。

1.2.4.2 還原糖含量

采用GB 5009.7—2016[17]中的直接滴定法測定。

1.2.4.3 總酸含量

按GB/T 12456—2008[18]中的pH電位法測定。

1.2.4.4 蒜氨酸含量

采用定硫法[19]測定。

1.2.4.5 黑蒜的感官評價

以黑蒜的色澤、質地、氣味、口感作為評定感官指標[20]，選10位經培訓的測試者對其進行感官評價，測定結果以平均值計，評定標準見表2。

1.2.5 數據處理

采用Excel軟件作圖，用SPSS 17.0對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 微波預處理功率對黑蒜總酚的影響

由圖1可知，隨微波處理功率的增大，黑蒜中的總酚含量呈現先增大后減小的趨勢，微波處理功率為280 W時，總酚含量達到最高值，之后增大微波處理功率，總酚含量下降。由于微波預處理大蒜過程中會產生熱效應，這種熱效應對大蒜細胞內的極性物質進行選擇性加熱，從而對黑蒜中的總酚產生影響。

2.1.2 微波預處理時間對黑蒜總酚的影響

由圖2可見，隨著微波預處理時間的延長，黑蒜總酚含量前期呈緩慢上升趨勢，微波預處理為12 s時達到最大值。由于微波所具有的加熱和干燥作用，繼續延長時間將導致大蒜水分大幅下降，不利于后續的處理并導致制備的黑蒜干硬。因而，進行微波預處理時間不宜再延長。

2.1.3 制備時間對黑蒜總酚的影響

由圖3可見，隨著制備處理時間的增加，黑蒜總酚含量呈先上升后下降的趨勢，在制備時間為10 d時，總酚含量達到最大值。可能是經微波預處理后的大蒜在制備前期，其他物質如糖類、有機酸等轉化為酚類物質，導致總酚含量升高。而在制備后期，隨著時間的延長，酚類物質發生分解轉化為其他物質，導致總酚含量下降。

2.1.4 獨蒜投料量對黑蒜總酚的影響

由圖4可見，隨著獨蒜投放量的增加總酚含量雖有下降，但下降的程度很低。可能是在試驗范圍內，獨蒜投放量的增加對微波處理不敏感。所以在正交試驗中不列為考察因素，以投放6個獨蒜進行正交試驗。

2.2 正交試驗結果

由表3可以看出，對黑蒜總酚含量各因素影響的主次順序為：B微波預處理時間＞A微波預處理功率＞C制備時間。微波預處理制備黑蒜的優化工藝為：A3B3C2，這一結果與正交試驗中9號相同，即在投放6個獨蒜，微波預處理功率為490 W下處理12 s后，制備處理10 d（其中前120 h溫度為80℃，后期溫度為70℃），相對濕度則維持在60%~80%之間。

表3 微波預處理工藝正交試驗結果Table 3 Results of the orthogonal experiment of microwave pretreatment process

2.3 驗證試驗及品質比較

根據優化的微波預處理工藝制備黑蒜，以不經微波預處理（其他工藝條件相同）制備的黑蒜作為對照，同時進行3次平行試驗進行品質比較，測定其總酚、還原糖、總酸、蒜氨酸含量，并進行感官評定，結果見表4。

由表4可以看出，經微波預處理工藝制備的黑蒜，與不經微波處理工藝制備的黑蒜，在總酚、還原糖、總酸含量上極顯著高于對照（P＜0.01），而二者的蒜氨酸含量無顯著差異。感官評定結果表明，微波預處理工藝制備的黑蒜評分高于對照。

表4 驗證試驗與空白試驗結果Table 4 Results from the confirmatory experiment and from the control

3 結論

本試驗將微波用于黑蒜加工的預處理，在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗優化的工藝為：投放6個獨蒜，微波預處理功率490 W，微波預處理時間12 s，制備處理時間10 d（其中前120 h溫度為80℃，后期溫度為70℃），相對濕度維持在60%～80%之間。在該工藝條件下，黑蒜的總酚、還原及總酸含量均極顯著高于對照（P＜0.01），感官評定結果較好。說明在黑蒜的制備中，可以對大蒜先經微波進行預處理，再在高溫高濕條件下制備黑蒜，黑蒜品質能得到有效提高，且時間較短。