黒ニンニクを処理する方法?

Garlic is rich in nutrients, but its pungent flavor can cause gastrointestinal discomfort, which severely restricts the ニンニクconsumer market [1]。 Therefore, research on different forms のdeep processing technology for garlic is needed to minimize the garlic odor とimprove its market competitiveness。 Black garlic is an aged garlic product obtained by subjecting fresh garlic to a Maillard reaction at high temperatures (60–90 °C) and high humidity (70%–90%) [2]. It is currently one of the fastest growing and most researched health-promoting deep-processed garlic foods. During the reaction, the pungent odor, nutritional composition, and sensory 文化財of fresh garlic all change, and new functional substances are produced [1]. This paper provides an overview of the current research progress in the processing technology, key regulatory factors, and nutritional composition of 黒garlic, with the aim of providing theoretical support for the industrial development of black garlic.

1 Processing technology of black garlic

黒ニンニクは、酵素分解、熟成、乾燥などの一連のプロセスによって生成される。その加工技術には、主に発酵(固体発酵、液体発酵)と高温高圧での非発酵の2種類があります。発酵した黒ニンニクの処理中に、酵素的および非酵素的反応(メイラード反応)が細胞内で起こり、独特の外観と風味が得られる[3]。高温多湿の環境では、ニンニクの酵素活性が活性化され、炭水化物はフルクトースに、タンパク質はアミノ酸に分解される。一方、アリシンはs-アリルグルタチオンなどのアミノ酸に変換され、ニンニクの辛味や辛味を和らげます[3]。メイラード反応は黒ニンニクの処理において重要な反応である。炭水化物とアミノ酸やタンパク質との一連の複雑な反応によって、フェオメラニンと呼ばれる褐色-黒色の高分子物質が生成され、黒色ニンニクに独特の色と風味を与える[4-5]。

1.1発酵方式

Solid-state fermentation is currently the most widely used processing technique for preparing black garlic. The main process flow of solid-state fermentation is as follows: select high-quality garlic → peel and remove the first 1–2 layers of the stem → wash → ferment at high temperature and humidity → package → quality inspection → finished product. This process ensures the integrity of the garlic and inhibits the loss of nutrients in the garlic, resulting in high-quality black garlic.

液体発酵とは、粉砕したニンニクを適量の水に基質として加え、気密性の高い容器で発酵させる方法です。液体発酵のプロセスフローは、選択ニンニク→皮むき洗浄→破砕→真空密閉発酵→乾燥→梱包→品質検査→完成品となる。液体発酵プロセスでは、水の添加、密閉、発酵中の温度変化により、加工時間が短縮され、生産効率が向上します。同時に、黒ニンニクの栄養素含有量を増加させ、その栄養価と味を向上させます。

120 Non-fermentation方法

The non-fermentation method is an emerging production process for black garlic. The processing flow is as follows: select high-quality garlic → wash → steam under high temperature and pressure → dry → black garlic. The non-fermentation black garlic processing method is simple to operate, short in processing time, high in production efficiency, and low in production energy consumption. At the same time, the non-fermentation black garlic processing method improves the nutritional value of the finished black garlic.

黒ニンニクの品質に影響を与える2要因

2.1ニンニク原料の品質

The nutritional composition of garlic is affected by factors such as species, geographical location, and growing environment. Studies have found that the nutritional content of soluble sugars, soluble proteins, allicin, and selenium in 58 types of garlic from different origins in China varies significantly [6]. The nutritional quality of garlic directly determines the 黒ニンニクの品質 [7]. In addition, studies have found that the quality of black garlic is also directly affected by the number of cloves in a single garlic bulb, and is closely related to its 抗酸化capacity.

2.2前処理

黒ニンニクにニンニクを調製するための前処理プロセスは、黒ニンニクの品質と栄養価に大きな影響を与える。現在、ニンニクの主な前処理プロセスは、低温凍結、超高圧、マイクロ波法である。

2.3温度

温度は黒ニンニクの品質に影響を与える重要な要因の1つです。高温になると褐変が促進され、発酵期間が短くなり、酸とフェノールの含有量が増加する。しかし、過度に高温になると、最終製品の感覚品質が低下する可能性があります。そのため、70℃が最も適切な処理温度であると考えられている。この温度で加工された黒ニンニクは、色が均一で、食感が繊細で、甘酸っぱい[8]。

2.4相対湿度

Relative humidity is a key process parameter in the processing of black garlic, affecting its sensory quality, nutritional composition and biological activity [7]. The higher the humidity, the slower the browning, the wetter and sweeter the finished product, and the lower the content of organic acids. However, the content of polyphenols and reducing sugars will increase. Humidity is closely related to the hydrolysis of macromolecular substances and non-enzymatic browning reactions at high temperatures. High humidity can lead to the hydrolysis of polysaccharides and polyphenols in garlic at high temperatures, producing high concentrations of reducing sugars and small molecule phenols [8]. In addition, the rate of the Maillard reaction is closely related to relative humidity. High humidity can reduce the rate of the Maillard reaction and increase the content of reducing sugars and free amino acids in black garlic [9].

3 黒ニンニク栄養素

After garlic is processed to form black garlic, its moisture content decreases significantly and its chemical composition changes. For example, the content of compounds such as carbohydrates, proteins, and polyphenols increases, while new substances such as 5-hydroxymethylfurfural and melanoidins are produced, thereby improving its nutritional value and physiological activity.

3.1炭水化物

ニンニクは炭水化物が豊富で、新鮮な体重の22 ~ 26%、乾燥体重の77%を占める。主に多糖類と少量のオリゴ糖と単糖から構成されている[9]。新鮮なニンニクと黒ニンニクの炭水化物には大きな違いがあります。例えば、ニンニクのフルクタンは徐々に単糖(ブドウ糖とフルクトース)、二糖、オリゴ糖に分解される[10]。黒ニンニクの甘さは、主にフルクトースによるものであり、黒は主にフルクトース/グルコースとアミノ酸のメイラード反応によるものである。

3.2タンパク質

Garlic contains 1.5% to 2.1% protein by fresh weight and 14% to 19% by dry weight, with lectins being the most abundant. Garlic is also rich in essential amino acids, mainly glutamic acid (2.86 g·kg-1 ), arginine (4.09 g·kg-1 ) (409 mg/100 g), aspartic acid (0.90 g·kg-1 ) and tyrosine (4.49 g·kg-1 ). During the preparation of garlic into black garlic in a high-temperature, high-humidity environment, the protein may denature and some of the free amino acids may participate in the Maillard reaction. Lu Xiaoming [11] pointed out that the total amount of 18 free amino acids changed during the processing (garlic: 19.43 g·kg-1; black garlic: 14.86 g·kg-1), among which the content of a few free amino acids (including leucine, isoleucine, phenylalanine, aspartic acid, alanine, cysteine and valine) are increased, while the content of other amino acids (lysine, tryptophan, methionine, tyrosine, proline, arginine, threonine, histidine, glycine, serine and glutamic acid) is reduced.

3.3脂質

新鮮なニンニクと黒ニンニクの脂質は、その感覚特性において重要な調節的役割を果たしており、栄養素とエネルギー源としても機能している。統計によると、新鮮なニンニクの脂質含有量は、新鮮重量で0.31%から0.53%、乾燥重量で0.6%である。黒ニンニクの処理中に、脂質は酸化し、一連の化学反応に関与し、脂質含有量の変化をもたらす。 しかし、黒ニンニクの加工中の脂質変化の傾向に関する報告は一貫性がなく、議論の的となっている。例えば、choiら[12]は、新鮮なニンニクから黒ニンニクへの加工中に粗脂質含有量が0.18%から0.58%に増加したことを発見した。

However, Lu Xiaoming [11] found that the crude fat content decreased significantly during the processing of black garlic (garlic: 0.33%; black garlic: 0.16%). The above differences may be related to the garlic variety, processing technology, extraction and analysis methods, etc. When black garlic is processed under high temperature (50–90 °C) and high humidity (60%–90%), lipids undergo hydrolysis and oxidation reactions, producing a series of compounds such as alcohols, aldehydes, ketones and lactones. These products and the initially produced fatty acids participate in a series of complex chemical reactions, including hydrolysis, oxidation and the Maillard reaction, in synergy.

3.4 Polyphenolic化合物

統計によると、新鮮なニンニクのフェノール化合物の乾燥重量は3 ~ 11 g・kg-1で、平均含有量は6.5 g・kg-1である[9]。また、フェノール酸の総濃度は2 - 20 mg・kg-1であり、平均含有量は7.6 mg・kg-1である。その中で最も含有量が高いのはコーヒー酸で、次いでフェルル酸、バニル酸、p-ヒドロキシ安息香酸[8]となっています。新鮮なニンニクと比較して、黒ニンニクのポリフェノール含量は7 ~ 11倍増加し、総フラボノイドおよび総フェノール酸含量も有意に高い[13-14]。

3.5有機酸

ニンニクには、人間の消化器系の健康に有益な有機酸が大量に含まれており、栄養素の吸収を促進し、免疫力を高めます。クエン酸が最も多く、リンゴ酸、乳酸、ギ酸、フマル酸が続く[14]。zhangら[8]は、新鮮なニンニクを加工して黒ニンニクを生産した後、総酸含有量が有意に増加したことを示した(3.6 g・kg-1から30.96 g・kg-1へ);[15]核磁気共鳴分光法を用いて、生ニンニクと黒ニンニクの有機酸の種類の違いを分析したところ、黒ニンニクではフマル酸は消えたが、発酵中に新たな有機酸(ギ酸、酢酸、コハク酸など)が生成することがわかった。黒ニンニクの調製中の有機酸含有量の増加は、それに甘酸っぱい味を与え、また、タンパク質と多糖類の加水分解を促進する。加えて、黒ニンニクの酸性度の増加は、メイラード反応、新鮮なニンニクのアルカリ基の分解、および短鎖カルボン酸の生成と関連している。

3.6 Melanoidins

Melanoidins are nitrogen-containing polymers with a brown color, which are usually formed during the later stages of the Maillard reaction during food processing and preservation [16]. Melanoidins have attracted much attention due to their various physiological activities (e.g. antioxidant, antibacterial, prebiotic and anti-hypertensive). Fresh garlic does not contain melanoidins, but during the preparation of black garlic, the content of melanoidins increases significantly, and the brown color of black garlic also increases. These changes are associated with the Maillard reaction. The production of melanoidins gives black garlic a greater physiological activity and a darker color.

3.7 Hydroxymethylfurfural

ヒドロキシメチルフルフラールは、還元糖(例えば、グルコースやフルクトース)とアミノ酸の間の触媒脱水によってメイラード反応中に形成されるか、または酸性環境でのヘキソースの分解によって直接生成される[9]。ヒドロキシメチルフルフラールはメイラード反応の重要な中間体であるだけでなく、黒ニンニクの生物活性と感覚特性にも影響を与える。加えて、ヒドロキシメチルフルフラールは黒ニンニクの褐変率に関係しており、黒ニンニクの発生率を予測するための重要なモニタリング指標として用いられる。例えば、zhangら[8]は、黒ニンニクを60°c、70°c、80°c、90°cで処理し、ヒドロキシメチルフルフラールの濃度の変化を観察した。その結果、処理温度はヒドロキシメチルフルフラールの含有量に正比例することが分かった。ニンニクはすぐに茶色に変色したが、これは感覚特性の低下をもたらした。70°cで処理された黒ニンニクは最高の品質でした。

3.8 Sulfur-containing化合物

Sulfur-containing compounds are the main components of garlic, including allicin, deoxynojirimycin and γ-glutamyl-S-allyl-L-cysteineニンニクに独特の辛味と生物学的活性(抗菌、血圧低下、脂質低下、抗がん、抗腫瘍)を与える[17]。黒ニンニクは二硫化アリルと三硫化アリルの含有量が低く、ニンニクの刺激臭を減少させる。さらに、黒ニンニクは2-エチルテトラヒドロチオフェンの含有量が高く、黒ニンニクに軽い香りを与える[18]。

4結論

Black garlic is a new type of health food made from garlic that is processed in a high-temperature, high-humidity environment. It is simple to process, nutrient-rich, and has significant health benefits. However, the mechanism of component changes during black garlic processing, basic research on effective monomer components, and the mechanism of action of active ingredients in black garlic are still unclear. At present, the black garlic production standards are not unified, the technology is immature, the production cycle is long, and the scale is small, which severely restricts the development of the black garlic industry. Therefore, the black garlic processing technology should be improved, the black garlic industry chain should be expanded, and market demand and economic value should be increased.

参考:

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