CN103053960B - 一种高氨基酸含量的黑蒜的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高氨基酸含量的黑蒜的生产工艺，具体的说是采用超高压促进酶促反应和变温发酵联合的生产高氨基酸含量的黑蒜的方法。包括如下步骤：大蒜真空包装后放入超高压腔体中处理，超高压腔体的压力为100-400Mpa,处理时间为30s-15min；将超高压处理后的大蒜进行变温发酵；最后进行干燥脱水。本发明采用超高压技术激活大蒜中的蒜氨酸酶，加快黑蒜的发酵过程，并联合阶梯式发酵，进而在3-8天内生成黑蒜。整个生产过程中无任何添加剂，也不需要进行低温预处理。大大缩短发酵时间，降低生产成本，节约能源。本发明所生产的黑蒜中S-烯丙基-L-半胱氨酸的含量高于普通发酵工艺发酵黑蒜的50%以上。
Description
技术领域
本发明属于农产品或食品加工技术领域，涉及一种具有高氨基酸含量的黑蒜的发酵生产工艺，具体的说是采用超高压促进酶促反应和变温发酵联合的生产高氨基酸含量的黑蒜的方法。
背景技术
黑蒜又名发酵黑蒜，是用新鲜生蒜，带皮放在高温高湿的发酵箱里发酵60-90天，让其自然发酵制成的食品。黑蒜经长时间的发酵和熟成使大蒜中所含的蛋白质被分解为氨基酸，碳水化合物被分解为果糖，大蒜中含有的造成刺激的蒜素转化为无蒜臭、低刺激性的S-丙烯基半胱氨酸，因此食用黑蒜不会产生难闻的气味及刺激肠胃的感觉。
黑蒜中的微量元素含量较高，味道酸甜，无蒜味。具有抗氧化、抗酸化的功效，特别适合三高人群，及癌症患者。黑蒜的多酚类物质含量比生蒜多10倍以上，黑蒜的游离氨基酸含量是生蒜的1.5倍。黑蒜中主要的游离氨基酸是 S-烯丙基-L-半胱氨酸（分子量161），结构式如下：
S-烯丙基-L-半胱氨酸具有预防心肌梗塞、脑梗塞和动脉硬化的功效。能防止活性氧与有害胆固醇相结合，可强力抑制动脉硬化的发生。
黑蒜的生产方法以高温高湿发酵为主，传统的生产方法一般存在耗时长，能耗大，生产效率低等问题。现有技术虽然相继对传统工艺进行了改进，但也存在这样或那样的缺陷。
例如，中国专利CN101940293 A公开了黑蒜在发酵前先进行乳杆菌进行发酵预处理，然后加入封闭容器中进行远红外处理，3段连续发酵法，然后常温后熟的工艺，该工艺无法确保乳杆菌发酵过程中菌种的安全性及发酵产品的安全性，增加了食品安全的风险。
中国专利CN 102178198 A 公开了采用先低温放置的方法，发酵过程中添加NaCl溶液，但是该工艺需要27天发酵，能耗非常大，不利于工业化生产。
中国专利CN102224917 A公开了连续变温的发酵方法，发酵时间控制在5-8天，但是该专利基本无法实现，本发明人委托中山大学和南方医科大学进行了盲测实验，完全采用该专利的方法平行试验了很多组，完全无法达到该效果，而且该专利公开的方法中无法确保营养成分的含量。
中国专利CN 101518319 A公开了特定改装的发酵装置，但是该工艺需要25天的时间，成本偏高。
中国专利CN 101884413 A公开了在发酵黑蒜的过程中加入大蒜精油发酵，采用封闭发酵的方法，因为大蒜精油的成分复杂，无法保证稳定性，而且价格十分昂贵，发酵黑蒜的成本偏高。
中国专利CN 102423054 A 公开了采用乳酸菌联合发酵，但该专利并没有限定采用哪种菌种产生的乳酸菌，存在安全风险。
中国专利CN 102578507公开了采用微波处理大蒜，再发酵的工艺路线，但是该工艺路线并没有对微波处理的安全频率进行限定，对微波处理对大蒜发酵的进度没有进行测定，无法判断该微波处理工艺对产品本身的质量影响，而且该工艺路线发酵时间偏长和正常的30-60天没有什么差距。
一般认为压强超过100Mpa就是超高压，在超高压条件下，生物体高分子立体结构中的氢键结合、疏水结合、离子结合等非共有结合发生变化，使蛋白质变性，淀粉糊化，酶失活。蛋白质的氨基酸的缩氨结合、维生素、香气成分等低分子化合物是共有结合，在超高压下不会破坏、得以完整地保留。根据这个原理，一般情况下200-300Mpa病毒灭活；300-400 Mpa霉菌、酵母菌灭活；300-600 Mpa细菌、致病菌灭活；800-1000 Mpa芽孢灭活；低压下酶活性增强，超过400 Mpa酶失活；400 Mpa以上蛋白质三、四级结构破坏，发生不可逆变性。
通过检索发现，在现有的黑蒜的成产方法中，暂无将超高压技术应用到黑蒜的生产工艺中的报道，即采用超高压技术加速大蒜的酶促反应，进而促进高氨基酸含量的黑蒜的生成。本发明就是利用超高压对大蒜中蒜氨酸酶进行激活，加快酶促反应的速度，再配合阶梯式发酵，可以确保在3-8天内发酵成黑蒜。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中黑蒜的生产方法存在的问题，提供一种采用超高压促进酶促反应和变温发酵联合的生产高氨基酸含量的黑蒜的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高氨基酸含量的黑蒜的生产方法，包括如下步骤：
大蒜真空包装后放入超高压腔体中处理，超高压腔体的压力为100-400Mpa,处理时间为30s-15min；
将超高压处理后的大蒜进行变温发酵；
将发酵完成后的大蒜进行干燥脱水，黑蒜生成。
所述大蒜为清洗干净的大蒜，已经去除大蒜表面的泥土及其他杂质，可以是带皮大蒜或去皮的蒜头。
所述在超高压腔体中处理，是指将真空包装后的大蒜放入超高压腔体中，对大蒜中蒜氨酸酶进行激活，期间大蒜不接触外界物质，以确保处理效果。超高压腔体的压力优选为100-200Mpa，处理时间优选为120s-5min。
所述变温发酵包括三个阶段，第一阶段发酵条件为温度50-85℃，相对湿度70-90%RH，时间40-120小时，优选的发酵条件为温度70-85℃，相对湿度70-90%RH，时间48-120小时，更为优选的发酵条件为温度75-80℃，相对湿度75-80%RH，时间73-96小时；
第二阶段发酵条件为温度40-75℃，相对湿度60-70%RH，时间20-48小时，优选的发酵条件为温度60-75℃，相对湿度60-70%RH，时间24-48小时，更为优选的发酵条件为温度65-70℃，相对湿度65-70%RH，时间24-36小时；
第三阶段发酵条件为温度20-30℃，相对湿度50-65%RH，时间6-12小时。优选的发酵条件为温度25-30℃，相对湿度55-60%RH，时间8-10小时。
所述干燥脱水，目的是平衡黑蒜中的水分及去除表面的多余水分，具体是将大蒜放置烘箱中脱水，温度为50-80℃，时间为10-150min。所述干燥脱水的优选温度为60-70℃，优选时间为30-60min。
黑蒜发酵完成后，还进行超高压灭菌处理，具体是将真空包装后的黑蒜，采用超高压进行灭菌，低温处理，以除去在发酵过程中部分大蒜可能产生的不可预测的杂菌，保证食品安全。超高压灭菌的压力为400-650Mpa,时间为30s-15min，优选的压力为450-600Mpa，优选的时间为2-10min。可以确保黑蒜中99%的有害微生物被杀死。
所述黑蒜的生产时间为3-8天，优选4-5天。
一种上述方法生产的黑蒜中游离氨基酸含量的检测方法，采用液质联用法（LC-MS）对完成干燥后的黑蒜进行游离氨基酸含量检测，色谱条件如下：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C8 (4.6mm ×250mm, 5μm)柱温25℃，流动相：1‰甲酸水溶液-甲醇溶液（95:5，V/V），流速：0.8mL/min，柱后分流：0.4mL/min，进样量：10μl。质谱条件如下：电喷雾离子源，单四级杆质谱检测器，负离子监测模式，干燥气流速：10.0L/min，雾化室压力30pisg，干燥气温度350℃，毛细管电压3000V，检测：选择离子方式检测（SIM）m/z 160和m/z 176（160是母离子，176是子离子，检测时SIM固定母离子，即特征离子）。S-烯丙基-L-半胱氨酸标准对照品来自东京化成工业株式会社。确保发酵黑蒜中的S-烯丙基-L-半胱氨酸达到0.8μg/mg以上即可。
与现有技术相比，本发明采用超高压技术激活大蒜中的蒜氨酸酶，加快黑蒜的发酵过程，并联合阶梯式发酵，进而在3-8天内生成黑蒜。整个生产过程中无任何添加剂，也不需要进行低温预处理。大大缩短发酵时间，降低生产成本，节约能源。同时在发酵完成后采用超高压灭菌处理已经包装好的黑蒜，可以除去在发酵过程中产生的杂菌微生物，使得在不影响黑蒜口感的前提下保证食品安全。本发明所生产的黑蒜中游离S-烯丙基-L-半胱氨酸的含量高于普通发酵工艺发酵黑蒜的50%以上， S-烯丙基-L-半胱氨酸含量高达0.8μg/mg以上，能够实现黑蒜高效的治疗效果和功能食品的目的。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了更好说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
原料清洗：选取未发芽，外观饱满的大蒜，去除大蒜表面的泥土及其它杂质，带皮发酵。
超高压激酶：将已经清洗好，待发酵的大蒜进行真空包装后，放入超高压腔体中，设置压力在100Mpa，处理15min后取出。
变温发酵：包括以下三个阶段：
高温高湿美拉德反应：将超高压处理好的大蒜去除真空包装后，放入发酵箱中，保持温度在70℃，相对湿度控制在90%RH，处置120小时。
中温中湿阶段：将高温高湿反应完成后的大蒜进行降温和降湿，保持温度在60℃，相对湿度控制在70%RH，处置48小时。
常温发酵阶段：将以上处理后的大蒜温度降低，保持温度在20℃，相对湿度控制在65%RH，处置12小时。
干燥脱水：将发酵完成的大蒜放置到烘箱中进行脱水，工艺控制在10min，80℃。
游离氨基酸检测：采用液质联用法（LC-MS）进行检测，色谱条件如下：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C8 (4.6mm ×250mm, 5μm)柱温25℃，流动相：1‰甲酸水溶液-甲醇溶液（95:5，V/V），流速：0.8mL/min，柱后分流：0.4mL/min，进样量：10μl。质谱条件如下：电喷雾离子源，单四级杆质谱检测器，负离子监测模式，干燥气流速：10.0L/min，雾化室压力30pisg，干燥气温度350℃，毛细管电压3000V，检测：选择离子方式检测（SIM）m/z 160和m/z 176。S-烯丙基-L-半胱氨酸标准对照品来自东京化成工业株式会社。经过检测，本发明专利中的黑蒜中的S-烯丙基-L-半胱氨酸为0.92μg/mg。
将黑蒜真空包装后进行超高压灭菌：设置压力在400Mpa，处理15min后取出，得到产品，经过微生物检测，大肠杆菌和菌落总数是0，本工艺可无任何添加剂，成本较低，大大缩短发酵时间，适合工业化生产。
实施例2：
原料清洗：选取未发芽，外观饱满的大蒜，去除大蒜表面的泥土及其它杂质，带皮发酵。
超高压激酶：将已经清洗好，待发酵的大蒜进行真空包装后，放入超高压腔体中，设置压力在350Mpa，处理30s后取出。
变温发酵：包括以下三个阶段：
高温高湿美拉德反应：将超高压处理好的大蒜去除真空包装后，放入发酵箱中，保持温度在85℃，相对湿度控制在70%RH，处置48小时。
中温中湿阶段：将高温高湿反应完成后的大蒜进行降温和降湿，保持温度在75℃，相对湿度控制在60%RH，处置24小时。
常温发酵阶段：将以上处理后的大蒜温度降低，保持温度在30℃，相对湿度控制在50%RH，处置6小时。
干燥脱水：将发酵完成的大蒜放置到烘箱中进行脱水，工艺控制在150min，50℃。
游离氨基酸检测：采用液质联用法（LC-MS）进行检测，色谱条件如下：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C8 (4.6mm ×250mm, 5μm)柱温25℃，流动相：1‰甲酸水溶液-甲醇溶液（95:5，V/V），流速：0.8mL/min，柱后分流：0.4mL/min，进样量：10μl。质谱条件如下：电喷雾离子源，单四级杆质谱检测器，负离子监测模式，干燥气流速：10.0L/min，雾化室压力30pisg，干燥气温度350℃，毛细管电压3000V，检测：选择离子方式检测（SIM）m/z 160和m/z 176。S-烯丙基-L-半胱氨酸标准对照品来自东京化成工业株式会社。经过检测，本发明专利中的黑蒜中的S-烯丙基-L-半胱氨酸为1.17μg/mg。
将黑蒜真空包装后进行超高压灭菌：设置压力在650Mpa，处理30s后取出，得到产品，经过微生物检测，大肠杆菌和菌落总数是0，本工艺可无任何添加剂，成本较低，大大缩短发酵时间，适合工业化生产。
实施例3：
原料清洗：选取未发芽，外观饱满的大蒜，去除大蒜表面的泥土及其它杂质，带皮发酵。
超高压激酶：将已经清洗好，待发酵的大蒜进行真空包装后，放入超高压腔体中，设置压力在200Mpa，处理8min后取出。
变温发酵：包括以下三个阶段：
高温高湿美拉德反应：将超高压处理好的大蒜去除真空包装后，放入发酵箱中，保持温度在80℃，相对湿度控制在80%RH，处置60小时。
中温中湿阶段：将高温高湿反应完成后的大蒜进行降温和降湿，保持温度在65℃，相对湿度控制在65%RH，处置40小时。
常温发酵阶段：将以上处理后的大蒜温度降低，保持温度在30℃，相对湿度控制在50%RH，处置6小时。
干燥脱水：将发酵完成的大蒜放置到烘箱中进行脱水，工艺控制在100min，60℃。
游离氨基酸检测：采用液质联用法（LC-MS）进行检测，色谱条件如下：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C8 (4.6mm ×250mm, 5μm)柱温25℃，流动相：1‰甲酸水溶液-甲醇溶液（95:5，V/V），流速：0.8mL/min，柱后分流：0.4mL/min，进样量：10μl。质谱条件如下：电喷雾离子源，单四级杆质谱检测器，负离子监测模式，干燥气流速：10.0L/min，雾化室压力30pisg，干燥气温度350℃，毛细管电压3000V，检测：选择离子方式检测（SIM）m/z 160和m/z 176。S-烯丙基-L-半胱氨酸标准对照品来自东京化成工业株式会社。经过检测，本发明专利中的黑蒜中的S-烯丙基-L-半胱氨酸为1.31μg/mg。
将黑蒜真空包装后进行超高压灭菌：设置压力在550Mpa，处理5min后取出，得到产品，经过微生物检测，大肠杆菌和菌落总数是0，本工艺可无任何添加剂，成本较低，大大缩短发酵时间，适合工业化生产。
实施例4：
原料清洗：选取未发芽，外观饱满的大蒜，去除大蒜表面的泥土及其它杂质，蒜粒发酵。
超高压激酶：将已经清洗好，待发酵的大蒜进行真空包装后，放入超高压腔体中，设置压力在250Mpa，处理10min后取出。
变温发酵：包括以下三个阶段：
高温高湿美拉德反应：将超高压处理好的大蒜去除真空包装后，放入发酵箱中，保持温度在80℃，相对湿度控制在80%RH，处置50小时。
中温中湿阶段：将高温高湿反应完成后的大蒜进行降温和降湿，保持温度在70℃，相对湿度控制在65%RH，处置45小时。
常温发酵阶段：将以上处理后的大蒜温度降低，保持温度在30℃，相对湿度控制在55%RH，处置8小时。
干燥脱水：将发酵完成的大蒜放置到烘箱中进行脱水，工艺控制在100min，60℃。
游离氨基酸检测：采用液质联用法（LC-MS）进行检测，色谱条件如下：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C8 (4.6mm ×250mm, 5μm)柱温25℃，流动相：1‰甲酸水溶液-甲醇溶液（95:5，V/V），流速：0.8mL/min，柱后分流：0.4mL/min，进样量：10μl。质谱条件如下：电喷雾离子源，单四级杆质谱检测器，负离子监测模式，干燥气流速：10.0L/min，雾化室压力30pisg，干燥气温度350℃，毛细管电压3000V，检测：选择离子方式检测（SIM）m/z 160和m/z 176。S-烯丙基-L-半胱氨酸标准对照品来自东京化成工业株式会社。经过检测，本发明专利中的黑蒜中的S-烯丙基-L-半胱氨酸为1.18μg/mg。
将黑蒜真空包装后进行超高压灭菌：设置压力在500Mpa，处理6min后取出，得到产品，经过微生物检测，大肠杆菌和菌落总数是0，本工艺可无任何添加剂，成本较低，大大缩短发酵时间，适合工业化生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种高氨基酸含量的黑蒜的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
大蒜真空包装后放入超高压腔体中处理，超高压腔体的压力为100-400Mpa,处理时间为30s-15min；
将超高压处理后的大蒜进行变温发酵；
所述变温发酵包括三个阶段，第一阶段发酵条件为温度50-85℃，相对湿度70-90%RH，时间40-120小时，第二阶段发酵条件为温度40-75℃，相对湿度60-70%RH，时间20-48小时，第三阶段发酵条件为温度20-30℃，相对湿度50-65%RH，时间6-12小时。
2.如权利要求1所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，变温发酵后还进行干燥脱水，所述干燥脱水是将黑蒜放置烘箱中脱水，温度为50-80℃，时间为10-150min。
3.一种高氨基酸含量的黑蒜的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将大蒜真空包装后放入超高压腔体中处理，超高压腔体的压力为100-500Mpa，处理时间为30s-15min；
然后将处理后的大蒜进行变温发酵，所述变温发酵分为三个阶段：第一阶段发酵条件为温度50-85℃，相对湿度70-90%RH，时间40-120小时，第二阶段发酵条件为温度40-75℃，相对湿度60-70%RH，时间20-48小时，第三阶段发酵条件为温度20-30℃，相对湿度50-65%RH，时间6-12小时；
最后进行干燥脱水，烘箱温度为50-80℃，时间为10-150min。
4.如权利要求1或3所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，在超高压腔体中处理步骤中，超高压腔体的压力为100-200Mpa，处理时间为120s-5min。
5.如权利要求1或3所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，所述变温发酵包括以下三个阶段：第一阶段发酵条件为温度75-80℃，相对湿度75-80%RH，时间73-96小时，第二阶段发酵条件为温度65-70℃，相对湿度65-70%RH，时间24-36小时，第三阶段发酵条件为温度25-30℃，相对湿度55-60%RH，时间8-10小时。
6.如权利要求1或3所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，所述生产黑蒜的时间为3-8天。
7.如权利要求1或3所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，黑蒜干燥完成后，还进行超高压灭菌处理，压力为400-650Mpa,时间为30s-15min。
8.如权利要求1或3所述的黑蒜的生产方法，其特征在于，生产的黑蒜中S-烯丙基-L-半胱氨酸的含量大于0.8μg/mg。
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