CN103750229A - 发酵黑大蒜的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵黑大蒜的生产方法，将市售大蒜去土去杂质后，在恒温恒湿培养箱内经四次发酵处理和自然熟成得黑大蒜；本发明的黑大蒜生产方法有效控制了发酵温度、时间以及湿度，提高了发酵效率，最大限度的增加大蒜的生理活性物质，降低刺激性的辛辣味，同时改善口感。
Description
技术领域
本发明涉及利用普通大蒜生产一种富含生理活性物质的发酵黑大蒜的方法。
背景技术
大蒜是一种药食两用的食物，被选为“植物药之最”。大蒜对防病治病虽有如此功能，但过多生吃大蒜，易动火，耗血，影响视力，对胃肠道也有刺激作用。所以，阴虚火旺，患有胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡、肾炎、心脏病和便秘者不宜多吃。由于大蒜有较强的杀伤力，在杀死肠内致病菌的同时，也会把肠内的有益菌杀死，引起维生素B2缺乏症，易患口角炎、舌炎、口唇炎等皮肤病。发酵黑大蒜又名发酵黑蒜、黑大蒜，最初是日本三重大学在1998年首次研发的新产品。发酵黑大蒜是用新鲜的生蒜，带皮放在高温高湿的发酵箱里让其自然发酵制成的食品，它在保留生大蒜原有成份的基础上，使生大蒜的抗氧化、抗酸化功效提高了数十倍，又把生大蒜本身的蛋白质大量转化为人体每天所必需的18种氨基酸进而被人体迅速吸收，对增强人体免疫力、恢复人体疲劳、保持人体健康起到巨大积极作用，对糖尿病、高血压、高血脂、癌症都有非常显著的防治功效，而且味道酸甜，食后无蒜味，不上火，是速效性的保健食品。
采用新鲜的生蒜，带皮或去皮后放在高温35~90℃、高湿50~90%的发酵箱里自然发酵20~50天，得发酵黑大蒜。但是存在如下问题：一是发酵时间过长；二是如发酵处理稍微不慎，会出现发酵后生成的黑大蒜无功能性成分的明显变化，特别是抗氧化物质的含量几乎没有太多的变化，所谓的黑大蒜并不一定起到预防和治疗疾病的效果。自黑大蒜研发以来，便在日本、韩国、新加坡等地迅速风靡。目前国内也有一些相关发明专利，但是大部分只涉及到制作工艺，并没有具体量化黑大蒜制作过程中各种成分的变化规律，特别是各种营养成分、抗氧化物质含量以及活性。因此，进一步完善具有保健功效的黑大蒜加工技术是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种发酵黑大蒜的生产方法，利用恒温恒湿培养箱在较短时间内把新鲜大蒜发酵成黑大蒜发酵黑大蒜的各种营养成分、抗氧化活性物质与活性明显高于新鲜大蒜，散发着浓郁香味，味道甜酸，美味可口。
本发明的技术解决方案是：将市售大蒜去土去杂质后，在恒温恒湿培养箱内经四次发酵处理和自然熟成，得黑大蒜；其特征是它的具体发酵阶段如下：
第一阶段：将市售大蒜去土去杂质后，在恒温恒湿培养箱内自然发酵，发酵条件为发酵温度60~90℃、湿度70%~95%和发酵时间60~90h；
第二阶段：第一阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第二阶段发酵，发酵条件为发酵温度40~60℃、湿度70%~95%和发酵时间30~60h；
第三阶段：第二阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第三阶段发酵，发酵条件为发酵温度80~95℃、湿度70%~95%和发酵时间20~40h；
第四阶段：第三阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第四阶段发酵，发酵条件为发酵温度40~60℃、湿度30%~50%和发酵时间60~90h；
第五阶段：第四阶段发酵后的大蒜自然熟成，自然熟成条件为温度20~30℃的阴凉处晾72~124h。
其中，所述发酵阶段的进一步条件是：第一阶段发酵温度79℃、湿度90%、时间70h；第二阶段发酵温度50℃、湿度90%、时间45h；第三阶段发酵温度90℃、湿度90%、时间20h；第四阶段发酵温度52℃、湿度40%、时间80h；第五阶段是在25℃室温放置100h。
第一阶段是制作发酵黑大蒜的关键环节，是还原糖含量、抗氧化物质和活性的增强阶段；如果温度低于70℃，则容易延迟发酵速度；温度高于90℃，则抑制发酵，容易造成降低黑大蒜的糖含量和抗氧化能力；另外，发酵湿度高于95%时，容易引起腐烂，低于70%时，发酵效果不佳。
第二阶段是将大蒜特有的辛辣味道降级的过程，也是大蒜中含有的硫磺类化合物蒜氨酸转换为S-烯丙基-L半胱氨酸亚砜等有机硫化物的过程；如果这一阶段中发酵温度和发酵时间各低于40℃和40h，会残留很多辛辣味道，影响口感；如果发酵温度和时间各超过60℃和60h，则容易引起发酵不完善，使“黑”大蒜变为“褐”大蒜。
第三阶段是将大蒜逐渐转变为“黑”大蒜的过程，也是影响糖含量、酸含量的阶段；如果这一阶段温度低于80℃，则引起大蒜内部发酵不够完全，容易引起颜色变褐色；如果温度高于95℃，会烧焦大蒜表皮，影响口感；另外，发酵时间低于20 h 或高于40h，都会影响黑大蒜的物性和糖含量、酸含量等。
第四阶段是发酵完善阶段，影响大蒜的口感和弹性；如果这一阶段，温度和湿度各超过60℃和50%时，容易发生大蒜表面烤焦；温度和湿度各低于40℃和30%时，影响大蒜的口感和弹性。
第五阶段是后熟阶段，这时的发酵黑大蒜不仅没有新鲜大蒜的辣味和臭味，还有果脯那样的柔软口感，甜味和酸味适中。
本发明具有以下优点：1、利用简单的设备，调节发酵温度、时间及湿度，大大缩短黑大蒜发酵时间，降低生产成本低，易于工业化生产和家庭小规模生产；2、生产中不使用任何添加剂和防腐剂，在保留生大蒜原有成份的基础上，使生大蒜的抗氧化功效提高6~7倍，又把生大蒜本身的蛋白质大量转化为人体每天所必需的18种氨基酸进而被人体迅速吸收，增强人体免疫力，恢复人体疲劳，有利于人体健康，味道酸甜，食后无蒜味，不上火，利用我国大蒜资源生产更多更好的高营养、高疗效、食用方便的大蒜保健食品及各种剂型的大蒜药品，如保健食品、饮料、调味品、食品防腐剂、饲料添加剂和医药制品等，具有非常广阔前景。
附图说明
图1是本发明实施例2中影响发酵黑大蒜生产的三个因素的确立以及优化模型组建的图片，即第一阶段温度、第二阶段时间以及第四阶段温度的交互作用对黑大蒜总多酚、还原糖和抗氧化能力（FRAP）影响的叠加等高线图，黑点为优化的最终反应条件参数值；
图2是本发明实施例2生产的发酵黑大蒜图片；
图3是普通新鲜大蒜（A）和本发明实施例2生产的发酵黑大蒜（B）中蒜氨酸和S-烯丙基-L半胱氨酸亚砜物质的高效液相色谱图。
具体实施方式
以上技术方案将在下面的具体实施例里详细说明，以下的具体实施例并不局限本发明的技术方案范围。所采用的大蒜为农贸市场上能够购买的普通大蒜，如带皮的4~6瓣大蒜、10~12瓣大蒜、14~16瓣大蒜以及去皮蒜瓣。
实施例1：发酵条件的单因素分析
根据黑大蒜的发酵原理分五阶段对总多酚生成的单因素分析，具体如下：
（1）准备阶段：采用的大蒜为14~16瓣大蒜，将市售大蒜去土去杂质后，用于制作发酵黑大蒜；所用的仪器为恒温恒湿培养箱（控温度范围为10~90℃；控湿度范围为10%~95%；控时范围为0~999h）。
（2）发酵阶段
处理1：选择第一阶段温度分别为70、80以及90℃，湿度分别为70%、80%以及90%，发酵时间分别为70、80以及90h；第二阶段选择温度50℃，湿度80%，时间50h；第三阶段选择温度85℃，湿度80%，时间20h；第四阶段：选择温度50℃，湿度40%发酵80h；第五阶段选择25℃，放置100h；
处理2：选择第一阶段温度分别为80℃，湿度80%，80h；第二阶段温度分别为40、50以及60℃，湿度分别为70%、80%以及90%，发酵时间分别为40、50以及60h；第三阶段选择温度85℃，湿度80%，时间20h；第四阶段：选择温度50℃，湿度40%发酵80h；第五阶段选择25℃，放置100h；
处理3：选择第一阶段温度分别为80℃，湿度80%，80h；第二阶段选择温度50℃，湿度80%，时间50h；第三阶段温度分别为80、85以及90℃，湿度分别为70%、80%、以及90%，发酵时间分别为20、30以及40h；第四阶段：选择温度50℃，湿度40%发酵80h；第五阶段选择25℃，放置100h；
处理4：选择第一阶段温度分别为80℃，湿度80%，80h；第二阶段选择温度50℃，湿度80%，时间50h；第三阶段选择温度85℃，湿度80%，时间20h；第四阶段温度分别为40、50以及60℃，湿度分别为30%、40%以及50%，发酵时间分别为70、80以及90h；第五阶段选择25℃，放置100h。
（3）发酵影响因素的确立：在不同发酵阶段中，发酵温度、湿度以及时间对总多酚类物质生成效果具有影响，结果表明，第一阶段的发酵温度、第二阶段的时间以及第四阶段的发酵温度对总多酚的生成起主要的影响。
实施例2：优化发酵黑大蒜生产方法
（1）响应曲面分析法优化试验设计：在单因素的基础上，进一步优化发酵条件对黑大蒜生产过程中各种营养成分和抗氧化成分的生成效果的影响，选取影响最大的因素，即第一阶段温度、第二阶段时间以及第四阶段温度，以总多酚（Y总多酚）、还原糖（Y还原糖）和FRAP（YFRAP）生成量为响应值，各因素水平安排和结果见表1，其他条件：第一阶段湿度90%，70h；第二阶段选择温度50℃，湿度90%；第三阶段选择温度90℃，湿度90%，时间20h；第四阶段：湿度40%，时间80h；第五阶段选择25℃，放置100h。
表1 响应曲面分析因素及试验结果
（2）优化模型的组建：对表2中试验数据进行多元回归分析，以总多酚生成量（Y总多酚）、还原糖生成量（Y还原糖）以及抗氧化能力（YFRAP）为因变量，第一阶段温度（X1）、第二阶段时间（X2）以及第四阶段温度（X3）为自变量，建立回归方程，分别如下：
Y总多酚=－143.93+2.944125X1+0.32599X 2+0.861125X3 －0.01705X1 2－0.000729X1X2
－0.002309X2 2－0.00225X1X3－0.000854 X2X3－0.0063X3 2 （1）
Y还原糖= －177.219375+4.335875X1+0.043594X2+0.338625X3－0.030150X1 2+0.002021X1X2
－0.002014X2 2+0.00955X1X3－0.001104X2X3－0.01015X3 2 （2）
YFRAP = －18868 +371.1325X1+30.437187X2+142.74175X3－2.24255X1 2+0.025417X1X2
－0.315842X2 2－0.2076X1X3－0.113625X2X3－1.19245X3 2 （3）
（3）最佳发酵条件的确定和验证：根据响应曲面分析、回归方程得出最佳工艺条件为：第一阶段温度为75~85℃，最佳在79℃；第二阶段时间40~50h，最佳在45h；第四阶段温度50~60℃，最佳在52℃；其他条件：第一阶段湿度90%，70h；第二阶段选择温度50℃，湿度90%；第三阶段选择温度90℃，湿度90%，时间20h；第四阶段：湿度40%，时间80h；第五阶段选择25℃，放置100h；见表1和图1；为了验证响应曲面分析法的可靠性，按照回归方程公式计算响应值预测值，并在优化条件下重复实验3次，得出总多酚、还原糖和FRAP的验证值（表2），结果预测值与验证值非常接近，说明试验结果与模型拟合良好，利用响应曲面分析法优化黑大蒜的发酵工艺参数准确可靠，具有可行性。
表2 优化的最终发酵条件下总多酚、还原糖以及FRAP生成量与预测值的比较
实施例3：发酵黑大蒜的特性评价
利用实施例2的方法生产发酵黑大蒜，比较和评价与普通新鲜大蒜中的营养成分以及抗氧化能力的差异；其中水分、脂肪、蛋白质、总氨基酸、还原糖分别由GB 5009.3—2010、GB/T 5009.6—2003、GB/T 5009.5—2010、GB/T 5009.124—2003、3,5-二硝基水杨酸比色法测定；总多酚含量的测定采用Folin-Ciocalteau法，用没食子酸（Gallic acid）作标准曲线，样品总多酚含量以达到同样吸光度所需的没食子酸（Galice acid）的g每kg量（g GAE/kg）表示；蒜氨酸和S-烯丙基-L半胱氨酸亚砜含量的测定采用高效液相色谱法，选用Shimadzu LC-6A（Shimadzu, Japan）型高效液相色谱仪，色谱柱选用RP C18柱（4.6×250 mm, Alltech Co，USA）；流动相为含有20mmol/L磷酸二氢钠和10mmol/L庚烷磺酸钠（A）和乙腈和10mmol/L庚烷磺酸钠（B）；流速为0.2 mL/min；检测器为紫外-可见光检测器；检测波长为210 nm；进样量为20 uL；新鲜大蒜和黑大蒜的抗氧化活性采用铁离子还原/抗氧化力测定法(ferric reducing-antioxidant power assay, FRAP法)，并以Trolox为标准物质进行检测，FRAP活性以达到同样吸光度所需的Trolox的mmol每g数（mmol TE/g）表示；发酵黑大蒜和普通新鲜大蒜的营养成分以及抗氧化能力的检测结果见表3。
表3 发酵黑大蒜和普通新鲜大蒜的特性评价表
由表3可知，普通新鲜大蒜的营养十分丰富，这些都是人体不可缺少的营养成分；而通过发酵制成黑大蒜后，其含有的水分、脂肪显著的低于新鲜大蒜；而蛋白质、总氨基酸、还原糖等则至少为新鲜大蒜的3倍以上，抗氧化活性物质与活性比新鲜大蒜高5～17倍，这是因为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更具营养的单糖类物质，并将新鲜大蒜中含有的蒜氨酸物质通过发酵还原为更具抗氧化能力的S-烯丙基-L半胱氨酸亚砜物质的缘故；另外，黑大蒜没有了新鲜大蒜所特有的刺激味道，而是散发着浓郁香味，它的外观近似果脯（见图2）；所以发酵黑大蒜味道甜酸，美味可口，也可以当作点心或甜品来食用。
Claims (2)
1.发酵黑大蒜的生产方法，将市售大蒜去土去杂质后，在恒温恒湿培养箱内经四次发酵处理和自然熟成，得黑大蒜；其特征是它的具体发酵阶段如下：
第一阶段：将市售大蒜去土去杂质后，在恒温恒湿培养箱内自然发酵，发酵条件为发酵温度60~90℃、湿度70%~95%和发酵时间60~90h；
第二阶段：第一阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第二阶段发酵，发酵条件为发酵温度40~60℃、湿度70%~95%和发酵时间30~60h；
第三阶段：第二阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第三阶段发酵，发酵条件为发酵温度80~95℃、湿度70%~95%和发酵时间20~40h；
第四阶段：第三阶段发酵后的大蒜在恒温恒湿培养箱内继续第四阶段发酵，发酵条件为发酵温度40~60℃、湿度30%~50%和发酵时间60~90h；
第五阶段：第四阶段发酵后的大蒜自然熟成，自然熟成条件为温度20~30℃的阴凉处晾72~124h。
2.根据权利要求1所述的发酵黑大蒜的生产方法，其特征是所述发酵阶段的条件是：第一阶段发酵温度79℃、湿度90%、时间70h；第二阶段发酵温度50℃、湿度90%、时间45h；第三阶段发酵温度90℃、湿度90%、时间20h；第四阶段发酵温度52℃、湿度40%、时间80h；第五阶段是在25℃室温放置100h。
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