一种联产大蒜素和高抗氧化活性黑蒜粉的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物工程领域，具体涉及大蒜素生产和发酵生产黑蒜技术，特指将新 鲜大蒜原料去皮破碎后超临界二氧化碳萃取大蒜素、再对破碎大蒜高温高湿固态发酵生产 黑蒜粉的方法。
【背景技术】
[0002] 黑蒜又名黑大蒜、发酵黑蒜，是用新鲜的生蒜带皮放在高温高湿的发酵箱里发酵， 让其自然发酵制成的食品，由于经过发酵后整个蒜瓣都呈现出黑色，因此被称为黑蒜。与生 蒜相比，黑蒜在发酵过程中生成了大量的多酚和类黑素（美拉德反应产物）等抗氧化活性 物质。国内外研宄结果表明，黑蒜具有抗氧化、抗疲劳、降血压、降血脂、降血糖、防血栓、降 胆固醇、抗衰老、增强免疫力、改善便秘和失眠症状等明显功效。
[0003] 传统黑蒜发酵工艺由于采用生蒜整体发酵，蒜体中所含蒜酶不能释放催化蒜氨酸 转化为大蒜素，而发酵高温环境又使蒜酶灭活，这导致最终产品中大蒜素含量很低。国内外 大量研宄公认大蒜素是大蒜最主要活性物，传统黑蒜发酵方法使大蒜最主要活性物质蒜素 不能很好利用。另外，传统的整蒜发酵生成，整蒜与发酵环境的物质交换效率不高，使得黑 蒜的发酵周期很长、抗氧化活性物质积累慢。
[0004] 为克服整蒜发酵中大蒜素得不到有效转化利用的问题，可以使蒜氨酸先转化为蒜 素，并提取出来并开发获得一种蒜素的产品。蒜素萃取后其他绝大部分成分依然保留在破 碎的蒜中，不影响后续的黑蒜发酵，而且生蒜破碎之后发酵，使物质、能量更容易交换，可以 提高发酵效率和加速多酚等抗氧化活性物质的生成。
[0005] 除多酚外，黑蒜中另一种重要的抗氧化物质是类黑素，它是美拉德反应（指的是 食物中的还原糖与氨基酸/蛋白质在常温或加热时发生的一系列复杂的反应）的生成物， 具有破坏自由基链和延缓其生成、还原过氧化物和钝化自由基以及络合重金属的功能，表 现出很强的抗氧化活性。受大蒜所含还原糖及氨基酸的限制，黑蒜中美拉德反应产物的含 量有限。为提高黑蒜抗氧化活性，提高美拉德反应产物的量是一种有效的手段。与整蒜发酵 不能添加其他成分相比，破碎黑蒜发酵可以加入一些还原糖及氨基酸等美拉德反应底物， 增加类黑素的生成量，从而提高黑蒜的抗氧化活性。
【发明内容】
[0006] 为解决传统发酵工艺大蒜素不能生成利用的技术难题，并缩短发酵时间、提高黑 蒜产品抗氧化性，本发明提供了一种联产大蒜素和高抗氧化活性黑蒜的方法，该方法为先 破碎大蒜、用超临界二氧化碳萃取大蒜素，再对萃余物固态发酵制备黑蒜粉，同时在黑蒜的 发酵工艺过程中添加美拉德反应底物以进一步提高黑蒜的抗氧化活性。该方法可联产大蒜 素产品和发酵黑蒜产品，同时使黑蒜的发酵周期减少到4~5天，黑蒜中主要抗氧化活性成 分总酚含量提高20%以上。
[0007] 本发明的技术方案：以新鲜大蒜为原料，去皮、破碎后放置半小时，使蒜氨酸转化 为大蒜素；用超临界二氧化碳萃取大蒜素，萃取的大蒜素米用环糊精包埋制成大蒜素 微胶囊，能有效保持其稳定性；向萃取完蒜素后的蒜渣中添加适量还原糖和氨基酸，放在恒 温恒湿箱中固态发酵制成黑蒜粉。
[0008] 本发明涉及的一种联产大蒜素和高抗氧化活性黑蒜粉的方法，按照下述步骤进 行：
[0009] (1)原料进行去皮、破碎预处理，破碎后的大蒜室温放置30min左右，使蒜氨酸在 蒜中释放的蒜氨酸酶催化下转化为大蒜素。
[0010] (2)酶解后的破碎大蒜用超临界二氧化碳萃取大蒜素。
[0011] (3)萃取得到的大蒜素采用(6-环糊精包埋制成大蒜素微胶囊，保证大蒜素的稳 定性。
[0012] (4)萃取完大蒜素的蒜渣随即均匀添加少量还原糖及氨基酸溶液，装入不锈钢托 盘、摊布均匀，放入恒温恒湿箱中固态发酵得到黑蒜产品。
[0013] 步骤（2)所述超临界二氧化碳萃取大蒜素的条件为：萃取压力20MPa、萃取温度 40°C、静态浸提时间15min，动态萃取时间90min。
[0014] 步骤⑶所述0 -环糊精包埋制成大蒜素微胶囊的条件为：大蒜素：0 -环糊精为 1:9 (w/w)，温度 30°C，时间I. 5h。
[0015] 步骤（4)所述添加还原糖为食品级葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖和木糖中的一种或 多种的组合，总添加量为蒜渣质量的〇. 1 %~〇. 5% (w/w)。
[0016] 步骤（4)所述添加氨基酸为食品级20种常见氨基酸的一种或多种的组合，总添加 量为蒜渣质量的〇. 1 %~〇. 5% (w/w)。
[0017] 步骤（4)所述黑蒜在恒温恒湿箱中固态发酵的步骤为：
[0018] 1)温度75~85°C，相对湿度80%~95%，发酵12~18h;
[0019] 2)调整恒温恒湿箱的温度90~95°C，发酵48h;
[0020] 3)调整恒温恒湿箱的温度55~65°C，发酵30~36h，以使黑蒜干燥。
[0021] 通过与整蒜发酵黑蒜的对比试验（不破碎大蒜、不提取蒜素，发酵条件相同），经 检测，本发明生产得到的黑蒜中总酚含量比整蒜发酵的高21. 2%~36. 4%，将两种发酵黑 蒜与鲜大蒜的提取液进行小鼠灌胃抗氧化试验，结果发现本发明提取大蒜素后发酵的黑蒜 和整蒜发酵的黑蒜均具有显著抗氧化活性（显著高于鲜蒜），且两者没有显著性差别。说明 本发明的方法不仅得到高活性高附加值的大蒜素产品，而且提取残渣发酵的黑蒜与完整大 蒜发酵黑蒜一样具有良好抗氧化功效。
[0022] 与传统黑蒜发酵工艺相比，本发明具有如下特点和有益效果：
[0023] (1)米取先破碎大蒜、用超临界二氧化碳萃取大蒜素再对破碎大蒜制备黑蒜的工 艺，可以解决传统发酵工艺不能有效利用大蒜素的问题；
[0024] (2)破碎大蒜发酵使水分、热量传递迅速，黑蒜更容易熟化，发酵时间显著减少，同 时加速多酚生成反应有助于提高黑蒜抗氧化活性；
[0025] (3)在发酵过程添加美拉德反应底物，可提高黑蒜产品抗氧化活性物质生成。
【具体实施方式】
[0026] 为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例作进一步阐述。
[0027] 实施例I
[0028] 大蒜原料去皮、破碎，室温放置30min，用超临界二氧化碳萃取大蒜素，萃取压力 20MPa、萃取温度40°C、静态浸提时间15min，动态萃取时间90min，大蒜素得率0. 76%。萃 取的大蒜素米用环糊精包埋制成大蒜素微胶囊，包埋条件为：大蒜素：环糊精为 1:9 (w/w)，温度30°C，时间I. 5h。萃取完大蒜素的蒜渣随即均匀添加占蒜质量0. 2%的葡萄 糖、0? 3%木糖（添加还原糖的总量为0? 5% )及0? 3%赖氨酸和0? 2%甘氨酸（添加氨基酸 总量为0.5% )，装入不锈钢托盘、摊布均匀，放入恒温恒湿箱中发酵，发酵的步骤为：1)温 度80°C，相对湿度95%，发酵12h;2)调整恒温恒湿箱的温度95°C，发酵48h;3)调整恒温 恒湿箱的温度55°C，发酵36h，得到黑蒜产品。
[0029] 通过与整蒜发酵黑蒜（不破碎大蒜、不提取蒜素，发酵条件相同）的对比试验，分 别取样测定黑蒜样品中总酚含量、黑蒜褐变度、DPPH自由基清除率和羟基自由基清除率。同 时分别取整蒜发酵黑蒜、普通大蒜和按本实施例方法制备得到的黑蒜进行抗氧化活性的动 物试验。
[0030] 具体测定方法如下：
[0031] (1)大蒜素测定方法，按照国家标准《GB8862-1988脱水大蒜中挥发性有机硫化 合物的测定方法》的规定检测。
[0032] (2)黑蒜中总酚含量的测定
[0033] 参考Folin-Ciocalteu法（EMIKOS，MASAHIROK，HAMASUKEH,YOSHIMI N. IncreasedLevelofTetrahydro-0-CarbolineDerivativesinShort-Term FermentedGarlic.PlantFoodsforHumanNutrition, 2006, 61:175 ~178)，