黑蒜(黑色 garlic),以新鮮生蒜(主要為獨頭蒜)為原料,帶皮放在特定溫濕度環境中發酵60~120天后制成的食品,黑蒜含有多酚、硫化合物等活性成分,抗氧化能力可達鮮蒜的3倍,并具有調節血脂、抗菌等功效。發酵過程中發生美拉德反應,使整個蒜瓣從白色變成黑色,消除辛辣味并產生甜酸口感,蛋白質與多糖含量顯著提升。黑蒜的整個加工過程無添加劑和防腐劑。
2003年黑蒜起源于日本三重縣,接著被韓國以健康食品引進中國,2004年韓國發明家Scott Kim 改良了黑蒜的工藝,使其流行于亞洲,日本、韓國、泰國、中國臺灣地區常把黑蒜作為高檔調味品。2008年《紐約時報》將黑蒜描寫成“現代料理的新興主食”。
發展歷史
2003年黑蒜起源于日本三重縣,接著被韓國以健康食品引進國內,2004年韓國發明家Scott Kim 改良了黑蒜的工藝,使其流行于亞洲,日本、韓國、泰國、中國臺灣地區常把黑蒜作為高檔調味品。2008年《紐約時報》將黑蒜描寫成“現代料理的新興主食”,芝加哥Charlie Trotter’s 餐館行政主廚Matthias Merges將黑蒜列為他在Restaurant News 雜志上發現的五大頂級食物,黑蒜在美國異軍突起。從2012年起,黑蒜開始流行于中國大陸,但大多是出口,消費者對于黑蒜還處于認知的階段,從2013年至2014年,黑蒜逐漸被消費者接受,以保健食品的身份流行于健康人士中。
中國學者對黑蒜的研究從2008年開始,2012年開始對黑蒜的研究逐漸增多,到2013年至2014年,黑蒜研究出現井噴之勢,這也正好體現了黑蒜在中國的發展之勢。
加工工藝
大蒜經過酶化、熟化及干燥等一系列工藝流程形成黑蒜,其加工工藝主要包括發酵(固態發酵和液態發酵)和高溫高壓非發酵兩種類型。發酵黑蒜在加工過程中,胞內發生酶促反應和非酶促反應(美拉德反應),形成獨特的品貌和風味。在高溫高濕環境下,大蒜中的酶活性被激活,將糖類分解成果糖,蛋白質分解成氨基酸,同時大蒜素轉化為S-丙烯基氨基酸等物質,降低大蒜的刺激性氣味及辛辣味。美拉德反應是加工黑蒜過程中的一個重要反應,通過碳水化合物與氨基酸和蛋白質間的一系列復雜的反應,生成了棕黑色的大分子物質——擬黑素,形成黑蒜獨特的色澤和風味。
發酵法
固態發酵
固態發酵是制備黑蒜應用最廣泛的加工工藝。固態發酵的主要工藝流程為優質大蒜篩選→去皮和蒂1~2層→清洗→高溫高濕發酵→包裝→質檢→成品。該工藝保證了大蒜的完整性,抑制了大蒜中營養物質的流失,得到的黑蒜品質較高。
液態發酵
液態發酵是將破碎處理的蒜泥加入適當比例的水作為基質在密閉容器中發酵的方式。液態發酵的工藝流程為篩選大蒜→去皮并清洗→破碎→真空密封發酵→干燥→包裝→質檢→成品。黑蒜在液態發酵過程中通過添加水分、密封、變溫發酵,縮短加工時間,提高生產效率,同時增加了黑蒜中營養成分的含量,改善了黑蒜的營養價值和口感。
非發酵法
非發酵法是一種新興的黑蒜生產工藝,其加工工藝流程為優質大蒜篩選→清洗→高溫高壓下蒸制→干燥→黑蒜。非發酵黑蒜加工工藝操作簡單、加工時間短、生產效率高、生產能耗低。同時,非發酵黑蒜加工工藝提高了成品黑蒜的營養價值。
制作過程中的化學變化
黑蒜的制作工藝并不復雜,關鍵步驟就是進入高溫高濕室發生的一系列生物反應。首先對黑蒜的原料進行選擇,選擇圓滿充實、無破損的帶皮大蒜;接著對其進行重金屬及農殘檢測,保證產品的優質;檢驗合格后放入0℃~-1℃、相對濕度為70%~80%的冷藏室冷藏,防止大蒜脫水、發芽或腐爛;在進行生產時,清洗大蒜,用離心機甩干,挑選分級,送入高溫高濕室,三段法控制溫度、濕度、時間;生產結束后,對產品進行殺菌消毒、包裝,最終獲得黑色的綿軟酸甜的黑蒜。
在高溫高濕室發生的反應,較為流行的說法是發酵,還有稱為焦化,更為準確的說法應該是酶促反應及非酶褐變,在第一階段,溫度為45℃~60℃,適宜的環境加快了各類生物酶的反應,通過大蒜中含有的酶,使大蒜中的蛋白質水解為氨基酸類;接著在第二階段,溫度為70℃~90℃,大蒜中的氨基化合物和羰基化合物發生反應,即美拉德(Maillard)反應,也稱為氨反應,糖醛縮合和聚合形成黑色素;第三階段,55℃~65℃,酶促反應后期,大蒜的顏色越來越深,大蒜進入熟成的過程,反應終止。大蒜皮中纖維素含量高,沒有發生美拉德反應的條件,所以最終的黑蒜產品是白皮黑瓣。
影響黑蒜品質的因素
大蒜原料品質
大蒜的營養成分受品種、地理位置、生長環境等因素的影響。研究發現中國不同產地的58種大蒜中可溶性糖、可溶性蛋白、大蒜素及等營養物質含量差異顯著。而大蒜的營養品質直接決定了黑蒜的品質。此外,薤白和多瓣蒜也會直接影響黑蒜的品質,且與其抗氧化能力密切相關。
預處理
大蒜制備成黑蒜的預處理工藝顯著影響黑蒜的品質和營養價值。大蒜的預處理工藝主要有低溫冷凍、超高壓、微波等方式。
溫度
溫度是影響黑蒜品質的重要因素之一。高溫能加速大蒜褐變、縮短發酵周期,還能提高總酸和酚類物質的含量,但溫度過高會導致成品感官品質較差,因此70℃被認為是最適合的加工溫度,此溫度下制得的黑蒜成品顏色均勻、質地細膩、酸甜可口。
相對濕度
相對濕度是黑蒜加工過程中的關鍵工藝參數,影響黑蒜的感官品質、營養成分和生物活性。濕度越高,褐變越慢,成品越濕潤、甘甜,有機酸含量越低,但多酚和還原糖含量會增加。濕度與大分子物質的水解和高溫下的非酶褐變反應密切相關。高濕度會導致大蒜中多糖和多酚在高溫下水解生成高濃度的還原糖和小分子酚。此外,美拉德反應的速率與相對濕度密切相關,高濕度會降低美拉德反應的速率,提高黑蒜中還原糖和游離氨基酸的含量。
黑蒜中的營養物質
大蒜經過一系列加工形成黑蒜后,水分含量明顯降低,化學成分發生變化,如糖類、蛋白質、多酚等化合物含量增加,同時產生5-羥甲基糠醛及類黑素等新物質,從而改善其營養價值和生理活性。據檢測,每100克黑蒜含蛋白質10.4克、脂肪5.1克、碳水化合物41.4克(主要為還原糖如葡萄糖、果糖,以及蔗糖、多聚糖等)、維生素(如維生素B?0.126毫克、維生素B?10.726毫克、煙酸10.048毫克)及鈣13毫克、鎂52毫克、鈉36毫克、鉀930毫克等多種礦物元素,涵蓋人體必需的營養成分。
碳水化合物
大蒜中富含碳水化合物,占鮮重的22%~26%,占千重的77%,新鮮大蒜與黑蒜中的碳水化合物有顯著差異,黑蒜的甜味主要來自反應過程中產生的果糖,而黑色主要是由果糖/葡萄糖與氨基酸之間的美拉德反應產生的。
蛋白質
大蒜中蛋白質含量占鮮重的1.5%~2.1%,占干重的14%~19%,其中凝集素的含量最為豐富。此外,大蒜還富含必需氨基酸,主要是谷氨酸(2.86g·kg-1)、精氨酸(4.09g·kg-1)(409 mg/100g)、天門冬氨酸(0.90 g·kg-1)和酪氨酸((4.49 g·kg-1)。大蒜在高溫高濕環境下被制備成黑蒜過程中,蛋白質可能發生變性且部分游離氨基酸參與美拉德反應。加工過程中18種游離氨基酸總量發生變化(大蒜:19.43g·kg-1;黑蒜:14.86 g·kg-1),其中少數游離氨基酸〈包括亮氨酸、異亮氨酸、L-苯丙氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和纈氨酸)的含量增加,同時其他一些氨基酸(賴氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸、L-脯氨酸、精氨酸、Thr、組氨酸的生物合成、甘氨酸、絲氨酸和谷氨酸)的含量減少。
脂類物質
新鮮大蒜和黑蒜中的脂質對其感官屬性具有重要調控作用,且也可以作為營養物質和能量來源。在黑蒜加工過程中,脂類物質氧化及參與一系列化學反應導致脂質含量發生變化。
多酚類化合物
與新鮮大蒜相比,黑蒜中多酚含量增加7~11倍,黃酮和總酚酸含量也顯著提高。
有機酸
黑蒜發酵過程中形成新的有機酸((甲酸、冰醋和琥珀酸等)。在制備黑蒜的過程中,有機酸含量的增加賦予了黑蒜的甜酸味,還促進了蛋白質和多糖的水解。此外,黑蒜酸度的增加與美拉德反應、新鮮大蒜中堿性基團的降解以及短鏈羧酸的產生有關。
類黑素
類黑素是一種含氮聚合物,其顏色呈棕色,通常在食品加工和保存過程中的美拉德反應后期形成。類黑素因其具有多種生理活性(如抗氧化、抗菌、益生元和抗高血壓等)而備受關注。在制備黑蒜的過程中,類黑素的含量會顯著增加,且黑蒜的褐色度也會增加。類黑素的生成使得黑蒜具有了更多的生理活性,并賦予了黑蒜較深的顏色。
羥甲基糠醛
羥甲基糠醛可以在美拉德反應中通過還原糖(如葡萄糖或果糖)與氨基酸之間的催化脫水形成,也可以在酸性環境中直接分解己糖而生成。羥甲基糠醛不僅是美拉德反應的關鍵中間體,且對黑蒜的生物活性和感官特性產生影響。此外,羥甲基糠醛與黑蒜的褐變速率相關,因此可被用作預測黑蒜發育速度的重要監測指標。
含硫化合物
黑蒜具有較低的二烯丙基二硫和二烯丙基三硫醚含量,從而降低大蒜的刺激性氣味。另外,黑蒜中具有較高的2-乙基四氫噻吩,賦予黑蒜淡香味。、
功能
黑蒜具有較強的抗氧化能力,黑蒜的自由基清除能力為57.7g/kg,是鮮大蒜的8倍之多;黑蒜降低丙二醛含量及提高GSH-Px活性的效果強于鮮大蒜對兩者的效果,同時還能增強巨噬細胞的活性,具有明顯的免疫調節作用。
另外用黑蒜飼喂基因缺陷肥胖小鼠,能夠提高胰島素敏感性、降低血膽固醇和血三酸甘油脂的作用,在肥胖糖尿病小鼠中,可以保護肝細胞、控制血脂、減輕肥胖的作用,但不能降低血糖。
2014年,中國臺灣學者發表在《功能性食品雜志》的一篇論文顯示,與高脂食物組相比,吃高脂食物的同時補充黑蒜提取物的大鼠,最終體重、肝臟和脂肪組織相對重量、血清中的甘油三、肝的氧化應激水平都明顯要低,許多指標接近吃正常飲食的大鼠。
黑蒜的功能研究還處于初步階段,要想更深入地了解黑蒜對人體的保健功能,還需要大量的臨床試驗驗證。
參考資料 >
黑蒜,異軍突起的新興食品.科學網.2023-11-13
網紅黑蒜一探究竟.百家號.2025-06-19
黑蒜或沒那么神奇.科學網.2023-11-13