溫度對(duì)黑蒜主要理化性質(zhì)及抗氧化作用的影響

劉子明，李國(guó)華（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平136001）

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溫度對(duì)黑蒜主要理化性質(zhì)及抗氧化作用的影響

劉子明，李國(guó)華*
（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平136001）

摘要：在相對(duì)濕度恒定為70%，生產(chǎn)溫度分別為45、65、75、85℃條件下生產(chǎn)黑蒜。通過(guò)考察生產(chǎn)溫度對(duì)黑蒜生產(chǎn)過(guò)程中褐變度、pH、S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）含量和抗氧化活性的影響，以期建立黑蒜的質(zhì)量因素參數(shù)。結(jié)果表明：黑蒜樣品SAC含量、pH隨溫度增加而降低，而黑蒜的褐變度、DPPH自由基清除能力及還原能力均隨熱處理溫度的升高而增大。在85℃時(shí)黑蒜樣品的pH最低為3.25，褐變度、DPPH自由基清除率及還原能力最高分別為2.08、76.77%、3.42。因此，高溫有助于提高黑蒜產(chǎn)品的生物穩(wěn)定性及抗氧化性能。

關(guān)鍵詞：黑蒜；溫度；理化性質(zhì)；抗氧化性能

黑蒜是由新鮮的大蒜在一定濕度條件下經(jīng)高溫?zé)崽幚硪粋€(gè)月以上所制得的［1］。熱處理后，大蒜的許多物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，顏色變成黑色、味道由辣變甜、辛辣氣味消失、質(zhì)地從脆變綿、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大幅提高［2］。由于人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)保健的追求，作為健康食品的黑蒜一經(jīng)上市，在日本、韓國(guó)、東南亞等地備受青睞。黑蒜除了作為調(diào)料使用外，其提取物還可用來(lái)做飲料、糖果、和冰激凌［3］。與鮮蒜相比，黑蒜具有強(qiáng)的抗氧化，抗衰老性能，可預(yù)防代謝性疾病和防癌抗癌，保護(hù)肝臟，增強(qiáng)免疫力［4］。但是，到目前為止，黑蒜產(chǎn)品的質(zhì)量因素還未確立，也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)方法，黑蒜的質(zhì)量參差不齊。黑蒜產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方法和質(zhì)量因素的缺失必將阻礙黑蒜工業(yè)的發(fā)展。本文研究了生產(chǎn)溫度對(duì)黑蒜理化性質(zhì)、S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）含量和抗氧化活性的影響，由此來(lái)評(píng)估溫度是否可用于控制黑蒜的質(zhì)量指標(biāo)。以期建立黑蒜的質(zhì)量因素參數(shù)，以確保黑蒜的主要有益組分和功能特性，為黑蒜工業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供一些理論依據(jù)。

1　儀器與試劑

1.1儀器

DHG-9070A烘箱：上海一恒科技有限公司；ProminenceLC-20A高效液相色譜儀：日本島津公司；KQ3200DE數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；TGL-16M高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；pHS－3C精密pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；UV-759型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2試劑

檢測(cè)使用的化學(xué)試劑均采用分析純。1，1-二苯基苦基苯肼（DPPH）：美國(guó)Sigma公司；S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）對(duì)照品：東京化成工業(yè)株式會(huì)社。

2　材料與方法

2.1材料

大蒜（市購(gòu)），黑蒜由大蒜熱處理加工制得。將一定量的大蒜放入恒溫烘箱里熱處理45 d制得黑蒜，設(shè)置烘箱內(nèi)相對(duì)濕度（RH）均為70%，溫度分別設(shè)置在45、65、75、85℃。樣品取樣時(shí)間為熱處理過(guò)程中的0、5、10、15、25、35、45 d。黑蒜樣品在-4℃下保存用于分析。

2.2方法

2.2.1pH及褐變程度的測(cè)定

取10 g熱處理的大蒜樣品破碎研磨融于100 mL蒸餾水中，超聲30 min后，在4℃下離心15 min，6 000 r/min，保留上清液，即樣品溶液1。取一定量的樣品溶液1可直接測(cè)定pH。測(cè)褐變度時(shí)在樣品預(yù)處理步驟基本相同，只需在超聲前加入100 mL 95%乙醇溶液以充分提取色素，獲得樣品溶液2。

2.2.1.1pH的測(cè)定

利用pHS-3C精密pH計(jì)測(cè)定樣品溶液1的pH。

2.2.1.2褐變度的測(cè)定

褐變度利用分光光度法測(cè)定，取一定量的樣品溶液2在420 nm波長(zhǎng)處測(cè)定OD值。吸光度值越大，褐變度就越大［5］。當(dāng)OD值超出檢測(cè)范圍時(shí)需將樣品溶液2用蒸餾水稀釋達(dá)標(biāo)后進(jìn)行測(cè)定。

2.2.2S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）的測(cè)定

2.2.2.1樣品的預(yù)處理

按照取樣時(shí)間取10 g熱處理的大蒜樣品破碎研磨溶于70 mL蒸餾水中?；旌弦航?jīng)濾紙過(guò)濾后，用0.45 μm濾膜經(jīng)注射器過(guò)濾器過(guò)濾，得到50 mL濾液。該濾液用于SAC測(cè)定分析。樣品預(yù)處理方法是對(duì)參考文獻(xiàn)［9］進(jìn)行的改進(jìn)。

2.2.2.2SAC含量測(cè)定

HPLC-UVD測(cè)定SAC含量的檢測(cè)條件為：檢測(cè)波長(zhǎng)208nm，進(jìn)樣速度1.0mL/min。流動(dòng)相A為20 mmol/L 的Na2HPO4溶液和10 mmol/L庚酸水溶液，用850 mL/L磷酸調(diào)節(jié)至pH 2.1。流動(dòng)相B為乙腈∶流動(dòng)相A=1∶1，（體積比）［6］。

2.2.3抗氧化活性的測(cè)定

黑蒜樣品的抗氧化活性由DPPH基清除率和還原能力來(lái)表征。

2.2.3.1DPPH基清除測(cè)定

熱處理大蒜樣品的自由基清除活性由DPPH基清除率來(lái)表征［7］。即在10 mL的離心管中加入2mL 1mmol/L DPPH乙醇溶液與2 mL的各種濃度的不同采樣時(shí)間的熱處理大蒜樣品溶液，劇烈震蕩，在暗處室溫條件下放置30 min，以無(wú)水乙醇作為空白對(duì)照，測(cè)定517 nm處的吸光度。

式中：A0為對(duì)照組吸光度；A1為樣品溶液的吸光度。

2.2.3.2還原能力的測(cè)定

采用普魯士藍(lán)法。將不同系列時(shí)間的熱處理大蒜樣品溶液稀釋10倍，按照Kim J.H.等［8］的方法進(jìn)行試驗(yàn)，在700 nm處測(cè)吸光度。吸光度越大，還原能力越強(qiáng)。

3　結(jié)果與討論

3.1溫度對(duì)黑蒜褐變度的影響

黑蒜生產(chǎn)工藝過(guò)程中，其褐變度隨溫度的變化如圖1所示。

圖1　溫度對(duì)黑蒜褐變度的影響Fig.1 The influence of temperature on the black garlic browning degree

在熱處理過(guò)程中發(fā)生非酶褐變反應(yīng)，例如美拉德反應(yīng)、焦化及酚的化學(xué)氧化反應(yīng)等［9］。大蒜樣品在45℃和85℃熱處理45 d后的褐變度分別為0.72和2.08。由圖1可知，85℃時(shí)，大蒜樣品的褐變度在熱處理的前15 d由0.08迅速增加至1.98，繼而基本平穩(wěn)。當(dāng)45℃～75℃時(shí)，熱處理25 d后，各溫度條件下的褐變度才基本達(dá)到平衡，大蒜樣品褐變度的變化較85℃時(shí)弱一些，在熱處理前期顏色變化相對(duì)較少，然而，經(jīng)45 d熱處理，褐變度逐漸增加。在75℃，在熱處理末期褐變度與85℃近似一致。整體上講，熱處理25 d后，各溫度條件下的褐變度基本達(dá)到平衡。研究結(jié)果表明，黑蒜樣品的褐變度隨溫度的增加而增加，且褐變度增加的速率在較高溫度下更快一些，85℃＞75℃＞65℃＞45℃；黑蒜顏色的變化與非酶褐變反應(yīng)相關(guān)，其結(jié)果很大程度上取決于加熱溫度。

3.2溫度對(duì)黑蒜pH的影響

在熱處理工藝過(guò)程中，觀察到pH明顯降低，如圖2所示。

圖2　溫度對(duì)黑蒜pH的影響Fig.2 The influence of temperature on the black garlic pH

生蒜的pH為6.72，大蒜樣品經(jīng)熱處理5 d后pH迅速降低。45℃和85℃，pH分別為5.92、5.11。此后，pH隨時(shí)間的延長(zhǎng)有規(guī)律的降低，且降低速度有所減緩。經(jīng)45 d后，45℃和85℃熱處理的大蒜樣品pH分別為5.04和3.25。結(jié)果表明，熱處理階段pH隨溫度增加而降低。有研究證實(shí)pH的降低與熱處理產(chǎn)生的褐變產(chǎn)物相關(guān)，褐變反應(yīng)產(chǎn)生的羧酸使pH降低，而褐變又受溫度的影響，隨溫度的升高褐變度增加，因此導(dǎo)致pH在高溫下最低。同時(shí)，pH對(duì)微生物的生長(zhǎng)有一定限制作用。在pH低于4.2時(shí)，大多數(shù)能夠引起食物毒性的微生物的生長(zhǎng)受到控制，而有益菌如乳酸菌、多種酵母菌可在此環(huán)境下生長(zhǎng)。由此可知，85℃黑蒜pH最低，更易于其保持生物穩(wěn)定性。

3.3溫度對(duì)黑蒜SAC含量的影響

在不同溫度條件下黑蒜生產(chǎn)過(guò)程中SAC含量的變化如圖3所示。

圖3　溫度對(duì)黑蒜SAC的影響Fig.3 The influence of temperature on the black garlic SAC

生蒜樣品含SAC 21.69 μg/g，經(jīng)熱處理45 d后，在45℃，SAC含量達(dá)120.86 μg/g，而85℃時(shí)SAC含量為86.71 μg/g。結(jié)果表明，SAC含量隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯增加，且在低溫條件下具有較高的SAC，即45℃＞65℃＞75℃＞85℃。SAC是大蒜的主要活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗肝病、抗癌活性，是一種主要的含硫氨基酸化合物，由γ-谷氨酰-脫氧蒜氨酸在γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶的作用下水解產(chǎn)生的［10］。因此，SAC含量與γ-GTP活性相關(guān)，有研究表明，γ-GTP活性受生產(chǎn)溫度和SAC組成影響，γ-GTP活性的最佳溫度是40℃［11］，因此低溫條件下SAC含量較高。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溫度對(duì)黑蒜DPPH基清除率的影響

熱處理大蒜樣品的DPPH的清除能力如圖4所示。

圖4　溫度對(duì)黑蒜DPPH自由基的清除率的影響Fig.4 The influence of temperature on the black garlic DPPH free radical clearance

生蒜DPPH清除率為14.81%，經(jīng)熱處理后，在前期DPPH清除率增加的速度較大，15 d后維持緩慢增加趨勢(shì)。熱處理15 d后，大蒜樣品的DPPH清除率增加2倍～4倍；經(jīng)熱處理45 d后，大蒜樣品的DPPH自由基清除能力達(dá)到45.37%～76.77%。85℃下獲得的黑蒜產(chǎn)品的DPPH清除率是生蒜的5倍，而在45℃僅是3倍。其結(jié)果表明，黑蒜的自由基清除能力比生蒜顯著增強(qiáng)，DPPH自由基的清除率隨熱處理溫度的升高而明顯增大，這與黑蒜中抗氧化物質(zhì)和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量的增加有關(guān)［12］。

3.5溫度對(duì)黑蒜還原能力的影響

熱處理大蒜樣品的還原能力如圖5所示。

生蒜還原能力為0.09，經(jīng)熱處理45 d后，大蒜樣品的還原能力增加為2.12～3.42，是生蒜樣品的23倍～38倍，且還原能力大小為85℃＞75℃＞65℃＞45℃。結(jié)果表明黑蒜的還原能力比生蒜顯著增強(qiáng)，大蒜樣品的還原能力隨熱處理時(shí)間及溫度的增加均呈迅速增加趨勢(shì)。因此，高溫有助于提高黑蒜產(chǎn)品的還原能力。

圖5　溫度對(duì)黑蒜還原能力的影響Fig.5 The influence of temperature on the black garlic reduction ability

4　結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)不同溫度下生產(chǎn)的黑蒜主要物化參數(shù)的測(cè)定，分析了溫度對(duì)黑蒜生產(chǎn)過(guò)程的影響。結(jié)果表明，在黑蒜生產(chǎn)過(guò)程中，黑蒜樣品的褐變度隨溫度的增加而增加，且褐變度增加的速率在較高溫度下更快一些；熱處理的大蒜樣品pH在45℃和85℃分別為5.04和3.25，pH隨溫度增加而降低；SAC含量隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯增加，且在低溫條件下具有較高的SAC；生蒜樣品含SAC 21.69 μg/g，經(jīng)熱處理45 d后，45℃下SAC含量達(dá)最大為120.86 μg/g；黑蒜的自由基清除能力及還原能力均隨熱處理溫度的升高而增大，在85℃時(shí)DPPH自由基清除率及還原能力最高分別為76.77%、3.42，因此說(shuō)，高溫有助于提高黑蒜產(chǎn)品的生物穩(wěn)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

作者簡(jiǎn)介：劉子明（1979—），男（漢），講師，學(xué)士，研究方向：食品藥品分析與質(zhì)量控制研究。

*通信作者：李國(guó)華，副教授，主要從事生物技術(shù)的研究。

收稿日期：2015-03-05