黑蒜多酚的提取方法及應用研究進展

包洪亮，吳鑫鑫， 馬永杰，李星宇，嚴慧娟，胡雪柯，劉曉雨

（1.洛陽師范學院數學科學學院，河南洛陽 471934；2.洛陽師范學院食品與藥品學院，河南洛陽 471934）

大蒜性溫，味辛辣，是百合科、蔥屬植物的地下鱗莖，發源于中亞和地中海地區，目前作為人們日常飲食的調味品?！侗静菥V目》中提到，大蒜能促進五臟的通暢，使身體各處的通道暢通，祛除寒濕、祛邪、消癰腫毒、消化積存的肉類食物。黑蒜是大蒜的深加工食品，是在溫度為60～90 ℃，濕度70%～90%環境下處理大蒜，使其發生褐變制成[1]。發酵后的黑蒜保留了原來大蒜的蒜香味，口感去除了辛辣味，黑蒜酸甜適口，吃起來甜軟糯彈，受到大多數消費者的酷愛。黑蒜抗氧化性增強，增強免疫功能，防治高血壓和心血管疾病，具有較好的殺菌消炎、抗衰老、防癌抗癌等作用[2]。黑蒜多酚具有清除自由基、抗氧化、抗衰老的作用，經過試驗證明，黑蒜中的多酚含量比大蒜超出數倍，且多酚含量增加與抗氧化能力呈正比[3]。在黑蒜中，多酚類化合物包括很多，其中黃酮類化合物、酚酸類化合物和鞣質化合物是最主要的?，F在許多先進、高效、安全的黑蒜多酚提取方法得到了開發和運用，已有的試驗提取方法有酸法乙醇溶液浸取黑蒜多酚、微波輔助提取、響應面法優化復合酶提取黑蒜多酚、超臨界流體提取等[3-5]。

目前，國內對黑蒜的認知度并不是很高，需要提高人們對黑蒜的認識，讓更多的人受益。近年來，許多植物多酚的提取方法被應用，但大多數還停留在試探階段，黑蒜多酚的提取也不例外，需要相關人員的不斷試驗進一步開發新的提取和分離技術，提高其提取率。

1 黑蒜的功效及作用

1.1 抗氧化、抗衰老作用

研究發現，新鮮的大蒜經過處理形成了黑色的大蒜，其抗氧化能力比新鮮的大蒜高出13 倍左右[6]，尤其在黑蒜多酚餅干中，抗氧化能力更突出，因為黑蒜發酵過程中產生了多酚類化合物等抗氧化性物質，多酚類化合物對抗氧化性能的提高起到非常顯著的效果作用[7]。

多酚能保護細胞成分免受自由基過度產生的氧化損害[8]、清除體內自由基，使人體細胞復活，防止紫外線破壞膠原蛋白的合成作用，從而達到延緩細胞及容顏衰老的作用[9]。1,1 -二苯基-2 -三硝基苯肼（DPPH）方法的原理是直接測量氧化油產生的自由基[10-11]。曹偉偉等人[12]利用DPPH 自由基試驗發現，無論是總酚含量還是DPPH 自由基清除能力，黑蒜多酚餅干的最佳配方均明顯優于空白樣，最優添加黑蒜總酚是（0.73±0.02）mg/g，最優DPPH 清除能力是（297.14±1.79）ug/g。

1.2 抗癌作用

黑蒜具有一定的抗癌防癌作用，是因為含有S-烯丙基半胱氨酸（SAC）和S-烯丙基巰基-半胱氨酸物質，能阻斷亞硝胺物質的合成路徑，從而起到抑制癌細胞的生長。除此之外，黑蒜中還含有抗癌的微量元素，如鍺元素能抑制致癌物亞硝胺的生長[13]。

1.3 保護肝臟作用

肝臟是人體代謝的重要器官，然而現代人經常熬夜導致肝臟超負荷工作，對肝臟損害較大。由于黑蒜的抗氧化能力較強，對脂質過氧化酶對肝臟細胞膜結構的破壞具有抑制作用，最終起到保護肝臟的效果。經研究發現，黑蒜中的大蒜素包含多種成分，如蒜氨酸、S -烯丙基半胱氨酸、S -甲硫基半胱氨酸等，可起到抗肝毒活性作用。黑蒜含有能幫助分解脂肪的蛋氨酸，對急性、慢性肝炎等肝臟疾病有預防作用；另外，黑蒜中的支鏈氨基酸，如天冬酰胺、丙氨酸等，對肝衰竭等癥的療效也很顯著[14]。

1.4 調節血壓、血脂、血糖作用

許多老年人都存在高血壓、高血糖、高血脂的問題，會引發一系列疾病。黑蒜對于降血壓、降脂、降血糖有一定的作用。血液中的活性氧和有害膽固醇的結合通過黑蒜中的蒜氨酸可以得到抑制，從而達到降低血清膽固醇和甘油三酯的作用[9]。黑蒜中含有豐富的S -烯丙基半胱氨酸和S -甲硫基半胱氨酸，對肝臟中的糖原合成具有一定的影響，且能使胰島免受損害，故有降糖作用[15]。

2 黑蒜多酚的提取工藝

目前，黑蒜中的多酚物質提取技術有多種，主要有溶劑萃取法、微波輔助提取、超聲波輔助提取等[3]。提純方法主要有常規柱色譜、HPLC 半制備色譜和高速逆流色譜等[16]。不同的提取方法有不同的優點和缺點，黑蒜多酚提取物的產率和純度也有所不同。

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是一種比較常用的提取技術。該技術原理是利用了多酚類物質易溶于水、乙醇、甲醇、醚、醋酸乙酯中，而不溶于氯仿的特點，將多酚類物質從中提取出來的過程。該方法是在溶劑中放入黑蒜，由于黑蒜的作用如擴散、滲透等，有機溶劑可進入細胞中。常用的提取劑是甲醇、乙醇，分離純化萃取劑常用乙酸乙酯，吸附劑多用AB-8 型大孔樹脂[17]。操作具有連續性、速度快、制作周期比較短等特點；較少破壞熱敏物質；溶劑在使用多級萃取時，具有較大的濃縮倍數和較高的純凈度。由于有機溶劑使用量大，且采用了有毒的氯仿，容易有氯仿殘留造成危險，對設備和安全要求高，需要各項防火防爆等措施。

2.2 超聲波輔助提取法

利用超聲波輔助提取黑蒜中的多酚是最常見的，該方法根據擴大物質分子的運動速率，擴大物質的穿透力，憑借其他超聲波產生的空化效應、機械效應及熱效應，實現提取樣品的成分。超聲波輔助提取技術擁有效率高、速度快、溫度低、廣泛的適應性的特點；提取后雜質較少，有效成分很容易被分離出來，很容易被提純，且該技術操作比較簡單，有利于設備的保養和維護。相反，超聲波和光波發生器的價格相對比較高，工業生產成本相對也高[17]。另外，黑蒜多酚提取率會因乙醇體積分數、料液比的高低、提取時間的長短、超聲頻率的高低而發生變化。幾個因素中乙醇體積分數的作用較小，而料液比作用不是明顯，其次為超聲波頻率[4]。

2.3 超臨界萃取技術

超臨界萃取技術通過對壓力和溫度的控制，采用超臨界流體的溶解力與密度的關系，影響超臨界流體的溶解力。在超臨界狀態下，不同極性和相對分子質量大小的組分，利用超臨界流體與待分離的物質接觸，有選擇性地一次性提取出來[18]。超臨界萃取技術以高萃取效率、高收率、低污染、簡易工藝流程、簡易操作、生產周期短、可降低人力需求為主要特點，是理想的提取天然藥物技術，應用領域廣泛。這項技術在實際應用中存在一定的缺陷，其中最大的阻力就是對設備的要求較高。在具體的操作過程中還有其他不明顯的問題，增大了操作阻力，使得試驗成本增加，對操作人員要求隨之增大[19-20]。在食品領域，用于食品加工的主要溶劑是二氧化碳。由于二氧化碳固有的性質在相對較低的溫度和壓力下達到超臨界狀態，同時二氧化碳具有安全、環保、價格低廉的優點，且超臨界二氧化碳處理起來也很安全，加工后在食品中的含量非常低，也很容易被除去，可減少廢物的產生和保護環境[21]。

3 食品領域研究進展

在現代食品發展中，黑蒜作為功能性食物逐漸走進了平民百姓的視野，而且黑蒜能與多種產品結合，形成多種食用方式。其中，凝膠軟糖、黑蒜醬料、黑蒜面條和黑蒜發酵酒黑蒜多酚餅干等都是黑蒜作為功能性食品較為普遍的應用。在凝膠糖的制作上，加入黑蒜多酚可有效抗氧化、減緩衰老，并提高很多營養物質。在釀酒的制作上，大蒜中的硫化物具有辣味兒，以大蒜素為主，對消化道黏膜具有強烈刺激性，導致腹瀉、血管擴張、血壓上升等，而黑蒜釀酒比普通大蒜釀酒更加的溫和，不刺激腸胃。

黑蒜發酵后的黑蒜活性成分更多一些。祝炳俏等人[22]利用小白鼠試驗研究表明，血與肝臟中的丙二醛含量通過喂食黑蒜產品，可降低使抗氧化酶活性增強。經過研究發現，攝入含有黑蒜粉的食品對合成體內膽固醇有明顯的抑制作用，從而對其新陳代謝產生影響。因此，黑蒜對腦血管病的預防作用較明顯[23]。黑蒜能抑制癌細胞的生長作用，與其中包含的鍺元素有關，主要是阻止亞硝胺的生成和積累。此外，黑蒜中的大蒜素，通過使腫瘤細胞的滲透性增強，導致細胞膜和細胞核受到破壞，使細胞內物質外溢，從而促進腫瘤細胞死亡[24]。通過喂養肝臟和腎臟受到損害的小鼠，發現黑蒜具有減肥、降血脂、保肝護腎的作用[25]。另外，黑蒜中的氨基酸、維C 及微量元素鋅等都能改善人體的免疫能力[15]。黑蒜與大蒜相比，前者釀酒效果好很多。

黑蒜較鮮大蒜相比，具有更高的營養價值，功能作用大大提高，但是黑蒜的國民認知度還不高，缺乏市場，加之黑蒜制作周期長、產量低、價格高、難以控制產品質量等原因，導致黑蒜銷量不好。市場上目前多為即食黑蒜，黑蒜相關加工產品多為初級產品，深加工產品比較單一，不能滿足人們的需求，因此發展與黑蒜相關的深加工產品成為重中之重。黑蒜食品具有良好的開發前景，從目前的市場情況來看，黑蒜比臘八蒜、糖蒜、蒜蓉醬等其他蒜制品種類偏少，是未能走向大眾化的原因之一。其次，黑蒜的產品類型多用小包裝，袋裝或罐裝產品占據的市場份額較大。作為一種新資源食品，黑蒜豐富的營養價值與保健功能在得到全國人民的一致認可之前還有很長的路要走。在熟悉市場行情的基礎上，結合政策并制定科學的營銷策略是黑蒜產品迅速占領市場的重要途徑，值得推廣和實踐。

通過生物發酵技術，研究者將大蒜生產成保健食品，隨身攜帶方便、對人體健康具有重要價值。周廣勇等人[26]對新鮮大蒜和黑蒜的各種成分變化，進行了大量研究。試驗結果顯示，在黑蒜中一些主要成分，如糖類、總酸和自由基清除能力增強，大蒜中水分減少，揮發性物質（如有機硫化物）相對減少。此外，研究還發現，具有一定延緩衰老功效的是黑蒜中含有的乙醇萃取物。還有研究表明，黑蒜中含有多種氨基酸、有機硫化物、維生素等豐富物質[27]。張鑫等人[28]研究比較了黑蒜和鮮蒜中的提取物，分別對細胞免疫功能的影響，發現相對于鮮蒜提取物而言，黑蒜提取物對Th1/Th17 型細胞免疫反應的誘導效果更加明顯，同時NK 細胞的殺傷活性更強。黑蒜萃取物表現出在抗菌抗腫瘤方面起到關鍵作用，促使機體產生強大的Th1 型免疫應答能力。

據不完全統計，黑蒜的現有相關食用產品較少，其中，黑蒜多酚餅干是目前市場上已經出現的一類產品，這類餅干在保證黑蒜原有營養成分的基礎上，以抗氧化、防衰老、清除自由基等為賣點在市場推出。目前，已有一些黑蒜復合飲料的研究，如郭勁廷等人[29]研究過一種叫黑參黑蒜的飲品，輔料以檸檬酸、低聚果糖、白砂糖等。該成品中黑參和黑蒜的香味比較突出，味道酸甜適中，產品穩定性較好；董艷等人[30]釀造一款黑蒜醋。袁磊等人[31]研制了一款黑蒜風味啤酒，最佳工藝條件為使用M4 酵母發酵，在主發酵時期加入5%的黑蒜，此時啤酒風味最好。

4 結語

近年來，對植物多酚的提取技術研究，逐年增多。我國目前發現的多酚類物質主要是植物多酚，資源廣闊和豐富、種類繁多，應用范圍主要集中在醫藥、食品添加劑、日用化妝品、農業等方面。黑蒜多酚是具有生物活性的天然化合物，對黑蒜中的多酚類物質提取進行工藝優化，具有重要的意義。黑蒜多酚具有重要的生理功能，如抗氧化、清除自由基、緩解便秘等，對人類健康有著積極的作用，引起人們的廣泛關注?，F代工藝將多酚提取物添加到食品中，制成了受大眾喜愛的多種健康食品，可見以黑蒜多酚為輔料做成的功能性食品具有更加廣闊的發展前景。目前，對于黑蒜多酚的提取正在尋找采用高新技術提高黑蒜多酚的提取率，深入研究其生物活性，擴大黑蒜深加工產品市場，未來黑蒜多酚也會在更多領域發揮其作用。