CN100525645C - 消臭大蒜头产品及其生产方法 - Google Patents

Abstract

消臭大蒜头产品生产方法属于农产品加工或食品工程技术领域。按复合法将控制蒜臭味产生的蒜酶钝化，选择本身和产物对人体无害的L-半胱氨酸作蒜酶辅基的抑制剂，微波加热迫使酶蛋白灭活。对微量残活蒜酶分解蒜氨酸产生的大蒜素，用维生素B1将其转化为无臭味的蒜硫胺。经消臭处理的大蒜头，蒜辣味、蒜香味一如往昔，大蒜头外形和贮藏期不受影响。复合消臭法解决了其他方法消臭不彻底的问题。用根系或茎叶主动吸收外源物质的方式代替浸泡法，克服了大蒜消臭蒜味变淡的缺点。灭酶大蒜头为准确测定蒜体中原有挥发油成分创造了条件，与完全酶解后测定结果比较，将澄清对大蒜风味莫衷一是的解释。

Description

消臭大蒜头产品及其生产方法

一、技术领域

消臭大蒜头产品及其生产方法属于农产品或食品加工领域。涉及大蒜植物学特性、植物基质栽培、细胞生物学、基础生物化学、农业化学控制原程，植物化学成分、表面活性剂等学科的支撑。

二、背景技术

对消臭大蒜头产品及其生产方法起作用，有影响的国内外基础理论研究和大蒜头消臭情况。

(一)国外基础理论研究情况

国外对大蒜风味的研究已有很长的历史，目前已经形成一门完整的学科。1844年德国化学家Wertnem利用水蒸气蒸馏粉碎后的大蒜，得到一些气味强烈的挥发性油状物质，即大蒜挥发油。经研究发现，大蒜挥发油中含有二丙烯基。1944年美国人Cavallno等用较温和的乙醇处理方法得到大蒜另一种精油，被称做蒜素。它的刺激性气味比二丙烯基二硫化合物更强烈。主要成分为二丙烯基硫代亚磺酸酯，分子式C₆H₁₀S₂O，结构式CH₂＝CHCH₂S(O)SCH₂CH＝CH₂。1948年Stoll和Scebeck在研究时发现，在0℃以下用乙醇萃取大蒜，得到一种无色无味的物质，经鉴定为(+)S—烯丙基—L—半胱氨酸亚砜，结构式为CH₂＝CHCH₂S(O)CH₂CH(NH₂)COOH，命名为蒜氨酸，蒜氨酸可结晶得到极细的针状晶体。1951年Stoll和Seeback发现百合科植物(包括大蒜)中存在蒜氨酸酶，并由此引发了对大蒜风味物质深入一步的研究。

进一步研究发现，蒜氨酸是刺激性风味前体物质，大蒜中还含有蒜氨酸酶，二者存在于蒜体细胞的不同部位，故大蒜完整的组织并无辣味，只有当蒜体受损时(切、捣、挤)才使二者接触，在蒜酶辅基的参与下，将蒜氨酸酶解成二—丙烯基亚磺酸，再发生二聚反应，生成具有强烈辣味的挥发性物质，当时称为蒜素。蒜素的化学性质不稳定，遇光或热产生各种含硫有机化合物，共同形成大蒜特有的蒜味。

关于大蒜风味的前体物质，国外的相关研究报导很多，目前已鉴定出大蒜中有四种风味前体物质，分别为：

1、S—丙烯基—半胱氨酸亚砜(PECSO)

2、S—烯丙基—半胱氨酸亚砜(ACSO)

3、S—甲基—半胱氨酸亚砜(MCSO)

4、S—丙基—半胱氨酸亚砜(PCSO)

这些前体物质均无色无味，并可形成针状结晶，大蒜中S—烯丙基蒜氨酸含量最高，约占蒜氨酸总量的85％，S—甲基蒜氨酸，S—丙基蒜氨酸分别占13％和2％，从而形成大蒜的特有风味。

(二)国外大蒜头消臭进展情况

1、美国加利福尼亚州索诺玛镇大学退休教授，77岁的阿隆先生培育的转基因无臭大蒜，改良后的大蒜跟原先的质量没什么两样，而且风味产品一概俱全，如花生香味大蒜，奶油辣香味大蒜，甜美香辣味大蒜等，无臭大蒜销售量占全美大蒜销售量的90％。

2、日本一位博士在真空罐中用含硫化合物浸泡鲜大蒜，获得消臭大蒜。并将这项技术推销给名古屋一家制酪公司日比考吉社长。考吉先生自己试过后，就买下了这项技术。并将无臭大蒜作为礼品赠送给顾客，大蒜本身的成本加上运费、邮资，每年至少花费25亿日元。但自从派发无臭大蒜后，公司的营业额迅猛增加，第二年收入就超过70个亿。

3、德国国家生物技术中心用基因工程方法对大蒜消臭，据称已获得成功。

(三)国内大蒜基础理论研究情况

国内化学、食品、药物科研工作者对大蒜的化学成分、蒜酶都做过理论性研究。山东农业大学食品学院、中国农科院科技局乔旭光、张振华、秦晓春，华南理工大学食品系孙君社、高孔荣等教授和所带的研究生分别对酶的分离提取和动力学特性作了全面研究，不约而同的得出蒜酶最适反应温度为32℃，最适PH值6.4。

蒜酶的最适合温度为32℃。据报导蒜酶在天然底物中的最适反应温度为37℃，改用L—半胱氨酸亚砜后反应较稳定，因脱离混合液体的保护，而使最佳反应温度下降到32℃。

试验中还选用不同的金属离子及EDTA—Na和L—半胱氨酸等以不同浓度加入酶反应体系，分别测定其对蒜酶的激活和抑制，结果见表。

(四)、国内大蒜头消臭情况

国内对鲜大蒜头消臭做过研究和尝试、可概括为四种类型。

1、1996年西北大学生物系曹炜、尉亚辉用家用微波炉加热的方法处理鲜大蒜头进行消臭。

2、2004年郑州轻工业学院生物工程系熊卫东、王岁楼根据大蒜臭味产生的机制，研制出一种新型、高效、无毒和富有营养的消臭液。该液由0.1-0.5％的活性硅胶溶液、0.1-0.5％的ZnSO₄、0.1-1％乙醇、2％的Nacl、0.1％的ZS添加剂。

3、冷冻消臭可得无臭蒜头。将鲜大蒜放入食品袋，投入用干冰冷却到-60℃的乙醇中约5分钟，大蒜在冻解状态下保持10分钟，然后在室温下解冻。

4、CO₂超临界处理。在临界状态CO₂容易进入蒜体，遇水生成碳酸，改变蒜体内PH值，降低蒜酶的活性。

这些消臭方法的共性，都是通过改变PH值和温度来迫使蒜酶的酶蛋白变性，使蒜酶钝化。因酶蛋白变性后还会复性，因此消臭效果不理想。

三、发明内容

(一)消臭大蒜头产品。经室内或田间消臭处理的大蒜头保持了原汁原味，外观质量(市场品质)与消臭前没区别。经市科技局、市农委和财政局等部门相关人员品尝，感官评定确实闻不到蒜臭味，而蒜辣味、蒜香味跟消臭前没啥两样。消臭后可毫无顾忌的生食大蒜。经率先商品化和市场开发，可以填补蔬菜市场没有消臭大蒜的空白。这对促进大蒜消费和生产，提高健康水平具有重要意义。

(二)革新了消臭液的进入方式。将用消臭液浸泡蒜体，变革为由根系或茎叶主动吸收的进入方式。这项技术改进的依据：“植物没有完全丧失异养生存和吸收外源物质的能力，植物的各个部位都能吸收外源物质，只不过通常是由植物的根系来吸收而已。”这项改进解决了在消臭液内渗的同时，蒜汁也外渗到消臭液中使蒜味变淡的难题。也克服了由于长时间浸泡，蒜头外皮发黑长霉、再阴干时容易腐烂的弊端。进入方式的改变还节省了大量的水资源，大规模生产时也不必增加通风干燥设备。主动吸收方式操作简单便捷、投资少、不污染环境，适合产业化生产。

(三)、添加特殊功能助剂。大蒜茎叶表面有一层非细胞的脂类膜，称作角质层。外角质层是外源物质进入植株体内的最大障碍。一般茎叶吸收外源物质的量达不到使用量的1/10。大蒜收获后有60-90天的休眠期，休眠后生长和代谢处于停顿状态，即使水分、温度条件适宜，大蒜也不生根发芽。通过根系或茎叶进入就必须排除这些障碍。

在处理液中添加一些代表发展趋势的高效表面活性剂，诸如二甲胺一聚醚改性有机硅；新型成膜保湿抗渗透吸水剂r一聚谷氨酸；添加能降解茎叶外角质层的角质酶。添加这些高科技产品，使药液更容易渗入株体，延长喷布液浓稠的时间，提高耐雨水冲刷的程度，增强蒜株对外源喷布液的吸附量和吸收量。

在室内岩棉立体水培中，要解除大蒜休眠最有效的方法是添加赤霉素和维生素B₁；同时添加NAA和IAA促进早生根、快生根要，发挥两种药剂的加合作用，缩短处理期，提高生产效率。

这些高科技产品与普通吸水剂甘油、钙盐和其他吸湿物质；与常规表面活性剂聚乙二醇、去污剂及其他可增加叶表面湿润性的药剂相比，使用常规黏着剂、渗透剂、展着剂，所需要的抑制剂浓度根本无法通过茎叶转运到蒜体。

(四)、采用多重措施钝化蒜酶。在鲜大蒜头消臭中，锁定产生蒜臭味的分子根源不放松，对蒜酶采取多重技术措施进行钝化处理。经国内外科学家研究指出蒜酶是酸性蛋白酶，属于热不稳定性酶，具有酶的一般通性，一分子蒜酶约连接6个磷酸吡哆醛辅基。据此可推知蒜酶为结合酶，由酶蛋白和辅基两部分组成，酶蛋白和辅基单独存在均无催化作用。酶催化的专一性、高效性取决于酶蛋白本身，催化活性决定于辅基，要使蒜酶丧失催化活性，将蒜酶中的一种成分灭活，即可将蒜酶钝化。

但事情不这样简单，蒜瓣的肉质贮藏叶不耐热，加热处理不能过于剧烈，除去变性因素后，酶蛋白缓慢地自发地又形成原来的构象，恢复生物活性；固定辅基只能选择化学方法，在盐酸羟胺、豆香素酸、茶儿酚、L-半胱氨酸等蒜酶抑制剂中，选择绿色抑制制L-半胱氨酸。L-半胱氨酸属于非解离极性氨基酸，极性分子不能穿过细胞膜进入细胞内。如果蒜酶在细胞内与蒜氨酸处于不同位置，L-半胱氨酸将派不上用场。幸运的是经根系吸收L-半胱氨酸试验、蒜酶抑制剂能使蒜臭味大大减轻，蒜酶可能在细胞壁的纤维连丝间，外源氨基酸能随水进入细胞间隙与细胞壁中的蒜酶接触发生反应，使蒜酶失去活性，蒜臭味减轻。可见，单纯采取化学方法或微波加热，鲜蒜消臭都不彻底。由于细胞壁中糖蛋白、果胶等物质遮掩作用，外源L-半胱氨酸不可能完全与蒜酶活性辅基反应，使其完全丧失活性；用微波加热蒜体离磁控管距离不同，蒜酶蛋白受破坏的程度也不一样，停止加热部分破坏轻的蒜酶又恢复活性。鉴于这种复杂情况，要将大蒜头彻底消臭。必须对蒜酶辅基和酶蛋白分阶段处理。即在大蒜收获后在室内或收获前在田间进行消臭预处理，然后用微波加热迫使酶蛋白变性使蒜酶进一步钝化。在使用L-半胱氨酸蒜酶抑制剂时，还要添加硫氨素，作为残活蒜酶与蒜氨酸相遇产生大蒜素的吸收剂。

经过上述处理，实质等于对蒜臭味的产生设置了三道防线：

A、用角质蛋白发酵提取物L-半胱氨酸处理蒜酶活性辅基，使蒜酶失去催化活性。

B、利用微波加热迫使蒜酶的酶蛋白变性，使蒜酶钝化。

C、经两次处理，如果还有残存的蒜酶，一旦接触蒜氨酸产生大蒜素，吸贮在蒜体中的硫氨素就与其反应生成无臭味的蒜硫胺，即使微量残存的蒜酶也难以产生蒜臭味。

蒜酶是转氨酶，转氨酶有共同的活性辅基磷酸吡哆醛，L-半胱氨酸能与蒜酶辅基磷酸吡哆醛反应生成稳定的化合物四氢噻唑，使辅基失去活性。四氢噻唑对人体无害，能治疗放射线照射或抗癌剂引起的白血球减少症。噻唑的多种衍生物是重要药物和生理活性物质。

硫氨素能与大蒜素生成无臭味的蒜硫胺。硫氨素即维生素B₁，蒜硫胺与硫氨素作用相同，吸收性比B₁更好，生理效果更佳。消臭大蒜完全符合无公害食品标准要求。

(五)、大蒜头消臭取得成功，将推动大蒜风味化学的研究。此前曾认为大蒜生食前消臭处理往往会影响到大蒜特有的风味，且不利于其中保健成分大蒜素的形成。还认为大蒜中的药用成分主要是含硫化合物，即蒜酶催化蒜氨酸生成的大蒜辣素。还将大蒜新素，大蒜辣素、蒜素统称为大蒜素。

大蒜头消臭成果揭示：蒜辣味，蒜香味成分原来就存在于大蒜中。因大蒜挥发油成分复杂，由于对试材的处理方式不同，测定的化学成分结果也不一样。将鲜蒜瓣粉碎至浆状，在完全酶解条件下，测定的挥发油组分中不含蒜氨酸(已被酶解)，在20种挥发油成分中，即含天然组分，又含酶解产物的成分，很难区分哪些成分是酶解产物，哪些成分在蒜体中原来就存在。

如果利用经过灭酶处理的蒜瓣做试材，蒜浆中将不存在酶解产物，测定大蒜挥发油含有的成分，就是原来存在于蒜体中的成分。这不仅使大蒜头消臭后口味不变得到证实，而且会澄清对大蒜特有风味莫衷一是的理论解释(委托山东大学化工和化工学院测定)。

四、室内和田间处理液配方

(一)室内处理液配方

(二)田间处理液配方

五、具体实施方法

(一)室内处理方法

1、预购优质蒜头。进行消臭加工的蒜头要到优质大蒜产地按蒜头收购，蒜头应选个大、瓣少、大瓣、蒜皮颜色一致、个头整齐、坚实匀称，无机械损伤的。要特别强调既要去净根，又不能划伤蒜瓣，留茎短的蒜头才是加工需要的最优质的大蒜头。

2、立体栽培架。单体栽培架的高度最好与操作者视线持平，最下层离地面10厘米即可。架宽以塑料盘的长度确定，架长以2米为限，这样移动方便。栽培架的总数按每周加工量裁定。

3、岩棉板水培。岩棉板做栽培基质，能为大蒜头生根提供良好的根际环境，又不与处理液的溶质发生反应。选制1厘米厚的岩棉板，剪裁与托盘底一样大小放在盘中，处理液的液面高于岩棉板1-2mm就行。将大蒜头一个挨一个平摆在岩棉板上，置于12℃-20℃的环境中，周内即能完成处理。(蒜根长控制在2mm以内)。

4、微波灭酶干燥。加热功率600W，温度设定在58℃，分两段加热，每段35秒，中间停2分钟，翻一次面，防止离磁控管近处蒜体被灼伤，造成产品报废。

5、精选检验。经过消臭处理的大蒜头要严格按标准检测精选，装箱出售。

(二)田间处理方法

1、喷布时期。在大蒜收获前15天左右，即采苔后进行全株弥雾喷洒处理液，以润湿为度。此时正值养分集中向蒜头转运的时期，最后叶片、叶鞘中贮藏的养分也都转运到蒜头里，促使蒜头膨大。因此，这时候喷布处理液时机最佳。

2、喷洒次数、时间：喷洒两次，间隔7天，于下午4:00-6:00进行。

3、室内微波处理：方法同上。

Claims (2)

1、一种消臭大蒜头的室内处理方法，其特征在于：

A、选料：消臭大蒜头应选个大、瓣少、大瓣、蒜皮颜色一致、个体整齐、坚实匀称、无机械损伤的；

B、用复合方法消除蒜臭味：采用由根系主动吸收的进入方式，室内预处理，处理液为：L-半胱氨酸0.8mg/L、硫胺素2.0mg/L；吲哚乙酸3.0mg/L、萘乙酸0.15mg/L、赤霉素0.7mg/L、抑菌丹4.0mg/L，温度为12℃——20℃，时间控制在一周内；然后再用功率600W，温度58℃的微波加热35s，加热两次。

2、一种消臭大蒜头的田间处理方法，其特征在于：

A、选料：消臭大蒜头应选个大、瓣少、大瓣、蒜皮颜色一致、个体整齐、坚实匀称、无机械损伤的；

B、用复合方法消除蒜臭味：采用由茎叶主动吸收的进入方式，田间预处理，处理液为：L-半胱氨酸1.8mg/L、硫胺素0.4mg/L；r-聚谷氨酸12.0g/L，二甲胺一聚醚改性有机硅0.3mg/L，角脂酶10.0mg/L，硫酸铵20.0mg/L，磷酸二氢铵20.0mg/L；在大蒜收获前15天左右，进行全株弥雾喷酒处理液，以润湿为度；喷洒两次，间隔7天，于下午4:00—6:00进行；然后再用功率600W，温度58℃的微波加热35s，加热两次。