黑蒜是鲜蒜经过高温、高湿处理一定时间后得到的制品,口感酸甜软糯且无辛辣刺激气味,广受大众喜爱。很多生产、经营、消费者认为黑蒜是大蒜的发酵产物,宣称其具有比大蒜更好的有益健康作用,但截至目前,黑蒜产业存在主要功效成分组成及含量不清楚、产品质量评价体系缺乏、生产周期长(60~90 d)、黑蒜汁等次级产品中黑蒜添加量无法测定等诸多问题,严重制约了黑蒜产业的健康发展。针对以上问题,并结合本团队前期发现黑蒜中存在美拉德反应初期产物——Amadori化合物(Amadori Compounds,ACs),且这些ACs组分具有很强的体外抗氧化活性的研究基础,本文监测了黑蒜加工中12种ACs和大蒜中原本含有的蒜氨酸及S-烯丙基半胱氨酸(SAC)的含量变化,并分析了5-羟甲基糠醛(5-HMF)、丙烯酰胺的形成情况,据此优化了黑蒜生产工艺;研究比较各功效成分对黑蒜产品体外抗氧化作用的贡献并评价了黑蒜产品品质,对提升黑蒜生产效率及质量控制具有指导意义。主要研究内容及结论如下:(1)建立同时定量蒜氨酸和SAC的方法,并应用于大蒜产品的分析,实现目标物的良好分离。为克服现有同时测定蒜氨酸和SAC的方法中耗材昂贵、检测时间长的不足,利用高效液相色谱-紫外检测器(HPLC-UV)系统,选用更常见的0.1%磷酸水(A)和甲醇(B)作流动相,建立并优化得到如下检测条件:X select HSS T3色谱柱(5μm,4.6 mm×250 mm);柱温:30℃;流速:1 mL/min;进样量:20μL;梯度洗脱程序如下:0~1 min,98%A~95%A;1~3 min,95%A~90%A;3~8 min,90%A~85%A;8~10 min,85%A;10~15 min,85%A~98%A;15~20 min,98%A。使蒜氨酸和SAC的分离度提高到11.95(中国药典规定最低1.5),且检测时长较现有方法缩短50%;基于全波长扫描确定两个目标物的最适检测波长为208 nm,提高了目标物响应值。方法学验证结果显示,标准曲线的相关系数均大于0.999,表明线性关系良好;蒜氨酸和SAC的检测限为0.1683μg/mL和0.1192μg/mL;定量限为0.5609μg/mL和0.3974μg/mL;日内精密度为1.80%和1.75%,日间精密度为1.98%和1.61%;加标回收率为98.19%和96.27%,相对标准偏差为2.03%和1.81%。为蒜氨酸和SAC的准确测定提供了可靠支持。(2)优化黑蒜制备工艺:采用2次冻融处理结合定温定时熟化工艺大幅缩短了生产周期。优化了冻融处理促进蒜中两种底物直接接触、加速反应进程的条件:以大蒜电导率、释出还原糖量及褐变度为指标,考察了冷冻时间、冻融次数对加工周期的影响。结果显示:冻融2次(每次60 min)可使电导率、释出的还原糖量及黑蒜褐变速度得到显著提升,表明冻融可促进细胞破碎及美拉德反应底物的释放与接触,利于反应发生;以12种ACs及SAC形成量、蒜氨酸保留量为指标,优化大蒜初始水分活度、反应温度和时间的工艺参数。结果显示:将水分活度迅速降低并维持在0.87时,12种ACs明显增加且蒜氨酸和SAC的含量最多,表明将水分活度控制在合适值可加快反应进程。温度80℃时,ACs(提高3倍)和SAC含量基本达到峰值。反应14 d时,ACs积累量最多。基于单因素及正交试验确定黑蒜最佳制备工艺:预冷冻时间55 min,冻融2次,初始水分活度0.82,加工温度82℃,加工时间15 d。ACs、SAC及蒜氨酸含量分别为8.68 mg/g、2.95 mg/g和1.88 mg/g。功能成分增多的同时使加工时间缩短75%,并证实黑蒜的形成与美拉德反应紧密相关。(3)自制黑蒜与不同蒜产品的综合比较。通过分析提出ACs和SAC是黑蒜中的关键活性组分。在成分上,ACs总量在自制黑蒜中远超(最大至50倍)其他产品;SAC含量在自制黑蒜和冻干蒜粉中较高;蒜氨酸含量在加工产品尤其是黑蒜中明显减少(降幅52.12%~95.91%)。4种体外抗氧化试验结果表明:自制黑蒜的抗氧化性优于市售黑蒜,在其中3种抗氧化性上黑蒜产品均显著优于(最高达5倍)传统蒜产品。以上表明,ACs和SAC含量更高的产品体现出更强的抗氧化活性。结合相关性分析,ACs与ABTS和FRAP抗氧化活性极显著相关,SAC与DPPH和ORAC抗氧化活性极显著相关(p<0.01),表明ACs和SAC是黑蒜体外抗氧化活性的主要来源。另外,自制黑蒜的有害物质(5-HMF、丙烯酰胺)含量更低,感官品质与市售黑蒜相当。因此调控黑蒜中美拉德反应处于前期阶段,及时终止后期反应程度的加深可作为改善黑蒜品质的新思路。