我国是大蒜主要生产国,其产量占世界大蒜总产量四分之三。大蒜已成为我国部分地区出口创汇、农民增收的重要支柱性产业。但目前我国大蒜主要以原料和初级加工产品面向国内和国际市场,致使其附加值低,年度间价格波动剧烈,严重制约了大蒜产业发展。黑蒜是鲜蒜通过控制温度和湿度,经过高温熟化而形成的大蒜深加工产品,去除了大蒜臭味并增强了其抗氧化生理活性。目前,市场上黑蒜产品质量良莠不齐,且高温加工时间长,能耗高,其主要原因是对黑蒜褐变和品质形成的机理研究尚不清楚;而且黑蒜具有很强的抗氧化功能,但是具体是哪些物质在起作用还不知道。因此,研究黑蒜品质形成的特点及机理和黑蒜抗氧化功能的物质,有效的控制褐变过程,既可缩短加工时间、降低能耗,还对于促进黑蒜功能物质的生成,保证黑蒜产品的品质、功能作用和安全性皆具有十分重要的科学意义。本文研究了黑蒜加工过程中主要品质指标的变化规律及其与黑蒜品质形成的关系,分离纯化了黑蒜抗氧化活性物质,采用质谱和核磁共振方法进行了结构解析,并通过细胞实验研究了其抗氧化活性。主要研究结果如下:通过感官评价的方法研究了黑蒜加工过程中色泽、质构、口感、风味、可接受度变化,确定了其加工成熟时间为14~16天,并测定了其主要品质指标:水分含量为40%左右,还原糖含量为30%左右、总糖含量为40%左右、总酚含量为7~8mg/g左右、氨基态氮含量为6%左右、5-HMF含量为10 mg/g左右。以莱芜大蒜为加工原料,对大蒜进行低温冷冻和高温水煮的预处理后进行黑蒜加工,测定了加工过程中大蒜的还原糖、5-HMF、总酚、氨基态氮等主要品质指标,分析了其变化规律及其与黑蒜品质形成的关系:两种预处理加工的黑蒜还原糖、总酚含量都明显提高,分别高出18.7%、15.9%和8.6%、7.2%,但黑蒜5-HMF含量都显著降低,分别为32%和18.4%,表明低温冷冻和高温水煮预处理都可以促进还原糖的生成,加速美拉德反应的进程,降低5-HMF的含量,减少苦味物质,有利于黑蒜品质的形成。采用空气源热泵制热的生产设备进行黑蒜加工,测定了60℃、70℃和80℃三个温度下大蒜的水分、硬度、色差值、5-HMF、还原糖、总酚、氨基态氮等主要品质指标,分析了其变化规律及其与黑蒜品质形成的关系:60℃、70℃和80℃完成黑蒜熟化的时间为分别为:40天、25天和15天;温度越高大蒜硬度下降越显著;60℃时5-HMF第10天开始积累,速度较慢,40天含量达到13.25mg/g;70℃时5-HMF第5天开始积累,速度高于60℃,25天含量达到13.45mg/g;80℃时短时间内5-HMF就开始积累,积累速度很快,15天含量达到14.53mg/g;60℃、70℃和80℃下黑蒜总酚量的变化趋势都是先增加后减少,随着加工时间的延长,最终都能达到13mg/g左右,但80℃积累的速度快,70℃次之,60℃最慢;60℃、70℃和80℃下大蒜还原糖和氨基态氮的量都持续增加,温度越高,积累速度越快,温度越低,积累速度越慢,随着加工时间的延长,最终达到42g/100g和6.2g/100g左右。高温有利于加工前期的还原糖和氨基态氮量的积累,可以促进美拉德反应的进程,可以加速黑蒜黑色的形成;低温可以减少5-HMF的量,后期有利于总酚和氨基态氮的累积,有利于黑蒜品质的形成。通过单因素和正交试验确定了黑蒜总酚的最佳提取条件为80%乙醇为超声辅助提取溶剂,料液比1:5,提取温度80℃,提取时间40min。测定了黑蒜提取液、鲜蒜提取液、黑蒜正丁醇提取物、乙酸乙酯提取物和剩余的水相提取物的ABTS自由基、DPPH自由基、超氧阴离子自由基和羟自由基的体外抗氧化活性:黑蒜体外抗氧化能力显著高于鲜蒜,是其10倍多;剩余水相提取物抗氧化活性>正丁醇提取物抗氧化活性>乙酸乙酯提取物抗氧化活性。通过硅胶柱和半制备液相色谱对黑蒜乙酸乙酯抗氧化功能提取物进行了分离纯化,分析了其理化性质,并运用波谱的方法对其进行了结构鉴定,得到了5-HMF、(1R,3S)-1-甲基-1,2,3,4-四氢-β-咔啉-3-羧酸、(1S,3S)-1-甲基-1,2,3,4-四氢-β-咔啉-3-羧酸、乳酸、尿苷、腺苷、2-乙酰基吡咯等7种化合物单体。运用HPLC方法分析了对黑蒜中有机酸进行了分析,确定了有机酸分别为:柠檬酸、乳酸、酒石酸、草酸、苹果酸。选取5-HMF、咔啉类生物碱、尿苷、腺苷、黑蒜乙酸乙酯粗提物进行细胞抗氧化活性和肿瘤细胞抑制能力的测定,腺苷CAA值为65%左右,尿苷CAA值为69%左右,5-HMF的CAA值为64%左右,咔啉类生物碱CAA值为60%左右,乙酸乙酯粗提物CAA值为60%左右,表明黑蒜乙酸乙酯的粗提物和分离得到的单体物质均具有较高的细胞抗氧化活性,且抗氧化活性高于其化合物;除腺苷对人透明卵巢癌细胞的抑制率能达到42%,尿苷对人前列腺癌细胞的抑制率能达到47.9%外,5-HMF、咔啉类生物碱、黑蒜乙酸乙酯粗提物对其它试验肿瘤细胞的抑制有一定的效果,但不明显。