專利名稱：消臭大蒜頭產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領域：
消臭大蒜頭產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法屬于農(nóng)產(chǎn)品或食品加工領域。涉及大蒜植物學特性、植物基質(zhì)栽培、細胞生物學、基礎生物化學、農(nóng)業(yè)化學控制原程，植物化學成分、表面活性劑等學科的支撐。
背景技術(shù)：
對消臭大蒜頭產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法起作用，有影響的國內(nèi)外基礎理論研究和大蒜頭消臭情況。
(一)國外基礎理論研究情況國外對大蒜風味的研究已有很長的歷史，目前已經(jīng)形成一門完整的學科。1844年德國化學家Wertnem利用水蒸氣蒸餾粉碎后的大蒜，得到一些氣味強烈的揮發(fā)性油狀物質(zhì)，即大蒜揮發(fā)油。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大蒜揮發(fā)油中含有二丙烯基。1944年美國人Cavallno等用較溫和的乙醇處理方法得到大蒜另一種精油，被稱做蒜素。它的刺激性氣味比二丙烯基二硫化合物更強烈。主要成分為二丙烯基硫代亞磺酸酯，分子式C6H10S2O，結(jié)構(gòu)式CH2＝CHCH2S(O)SCH2CH＝CH2。1948年Stoll和Scebeck在研究時發(fā)現(xiàn)，在0℃以下用乙醇萃取大蒜，得到一種無色無味的物質(zhì)，經(jīng)鑒定為(+)S-烯丙基-L-半胱氨酸亞砜，結(jié)構(gòu)式為CH2＝CHCH2S(O)CH2CH(NH2)COOH，命名為蒜氨酸，蒜氨酸可結(jié)晶得到極細的針狀晶體。1951年Stoll和Seeback發(fā)現(xiàn)百合科植物(包括大蒜)中存在蒜氨酸酶，并由此引發(fā)了對大蒜風味物質(zhì)深入一步的研究。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，蒜氨酸是刺激性風味前體物質(zhì)，大蒜中還含有蒜氨酸酶，二者存在于蒜體細胞的不同部位，故大蒜完整的組織并無辣味，只有當蒜體受損時(切、搗、擠)才使二者接觸，在蒜酶輔基的參與下，將蒜氨酸酶解成二-丙烯基亞磺酸，再發(fā)生二聚反應，生成具有強烈辣味的揮發(fā)性物質(zhì)，當時稱為蒜素。蒜素的化學性質(zhì)不穩(wěn)定，遇光或熱產(chǎn)生各種含硫有機化合物，共同形成大蒜特有的蒜味。
關于大蒜風味的前體物質(zhì)，國外的相關研究報導很多，目前已鑒定出大蒜中有四種風味前體物質(zhì)，分別為1、S-丙烯基-半胱氨酸亞砜(PECSO)2、S-烯丙基-半胱氨酸亞砜(ACSO)3、S-甲基-半胱氨酸亞砜(MCSO)4、S-丙基-半胱氨酸亞砜(PCSO)這些前體物質(zhì)均無色無味，并可形成針狀結(jié)晶，大蒜中S-烯丙基蒜氨酸含量最高，約占蒜氨酸總量的85％，S-甲基蒜氨酸，S-丙基蒜氨酸分別占13％和2％，從而形成大蒜的特有風味。
(二)國外大蒜頭消臭進展情況1、美國加利福尼亞州索諾瑪鎮(zhèn)大學退休教授，77歲的阿隆先生培育的轉(zhuǎn)基因無臭大蒜，改良后的大蒜跟原先的質(zhì)量沒什么兩樣，而且風味產(chǎn)品一概俱全，如花生香味大蒜，奶油辣香味大蒜，甜美香辣味大蒜等，無臭大蒜銷售量占全美大蒜銷售量的90％。
2、日本一位博士在真空罐中用含硫化合物浸泡鮮大蒜，獲得消臭大蒜。并將這項技術(shù)推銷給名古屋一家制酪公司日比考吉社長?？技壬约涸囘^后，就買下了這項技術(shù)。并將無臭大蒜作為禮品贈送給顧客，大蒜本身的成本加上運費、郵資，每年至少花費25億日元。但自從派發(fā)無臭大蒜后，公司的營業(yè)額迅猛增加，第二年收入就超過70個億。
3、德國國家生物技術(shù)中心用基因工程方法對大蒜消臭，據(jù)稱已獲得成功。
(三)國內(nèi)大蒜基礎理論研究情況國內(nèi)化學、食品、藥物科研工作者對大蒜的化學成分、蒜酶都做過理論性研究。山東農(nóng)業(yè)大學食品學院、中國農(nóng)科院科技局喬旭光、張振華、秦曉春，華南理工大學食品系孫君社、高孔榮等教授和所帶的研究生分別對酶的分離提取和動力學特性作了全面研究，不約而同的得出蒜酶最適反應溫度為32℃，最適PH值6.4。
PH值對蒜酶活力的影響

溫度對蒜酶活力的影響

蒜酶的最適合溫度為32℃。據(jù)報導蒜酶在天然底物中的最適反應溫度為37℃，改用L-半胱氨酸亞砜后反應較穩(wěn)定，因脫離混合液體的保護，而使最佳反應溫度下降到32℃。
試驗中還選用不同的金屬離子及EDTA-Na和L-半胱氨酸等以不同濃度加入酶反應體系，分別測定其對蒜酶的激活和抑制，結(jié)果見表。
蒜酶的激活和抑制

(四)國內(nèi)大蒜頭消臭情況國內(nèi)對鮮大蒜頭消臭做過研究和嘗試、可概括為四種類型。
1、1996年西北大學生物系曹煒、尉亞輝用家用微波爐加熱的方法處理鮮大蒜頭進行消臭。
2、2004年鄭州輕工業(yè)學院生物工程系熊衛(wèi)東、王歲樓根據(jù)大蒜臭味產(chǎn)生的機制，研制出一種新型、高效、無毒和富有營養(yǎng)的消臭液。該液由0.1-0.5％的活性硅膠溶液、0.1-0.5％的ZnSO4、0.1-1％乙醇、2％的Nacl、0.1％的ZS添加劑。
3、冷凍消臭可得無臭蒜頭。將鮮大蒜放入食品袋，投入用干冰冷卻到-60℃的乙醇中約5分鐘，大蒜在凍解狀態(tài)下保持10分鐘，然后在室溫下解凍。
4、CO2超臨界處理。在臨界狀態(tài)CO2容易進入蒜體，遇水生成碳酸，改變蒜體內(nèi)PH值，降低蒜酶的活性。
這些消臭方法的共性，都是通過改變PH值和溫度來迫使蒜酶的酶蛋白變性，使蒜酶鈍化。因酶蛋白變性后還會復性，因此消臭效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
(一)消臭大蒜頭產(chǎn)品。經(jīng)室內(nèi)或田間消臭處理的大蒜頭保持了原汁原味，外觀質(zhì)量(市場品質(zhì))與消臭前沒區(qū)別。經(jīng)市科技局、市農(nóng)委和財政局等部門相關人員品嘗，感官評定確實聞不到蒜臭味，而蒜辣味、蒜香味跟消臭前沒啥兩樣。消臭后可毫無顧忌的生食大蒜。經(jīng)率先商品化和市場開發(fā)，可以填補蔬菜市場沒有消臭大蒜的空白。這對促進大蒜消費和生產(chǎn)，提高健康水平具有重要意義。
(二)革新了消臭液的進入方式。將用消臭液浸泡蒜體，變革為由根系或莖葉主動吸收的進入方式。這項技術(shù)改進的依據(jù)“植物沒有完全喪失異養(yǎng)生存和吸收外源物質(zhì)的能力，植物的各個部位都能吸收外源物質(zhì)，只不過通常是由植物的根系來吸收而已?！边@項改進解決了在消臭液內(nèi)滲的同時，蒜汁也外滲到消臭液中使蒜味變淡的難題。也克服了由于長時間浸泡，蒜頭外皮發(fā)黑長霉、再陰干時容易腐爛的弊端。進入方式的改變還節(jié)省了大量的水資源，大規(guī)模生產(chǎn)時也不必增加通風干燥設備。主動吸收方式操作簡單便捷、投資少、不污染環(huán)境，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
(三)添加特殊功能助劑。大蒜莖葉表面有一層非細胞的脂類膜，稱作角質(zhì)層。外角質(zhì)層是外源物質(zhì)進入植株體內(nèi)的最大障礙。一般莖葉吸收外源物質(zhì)的量達不到使用量的1/10。大蒜收獲后有60-90天的休眠期，休眠后生長和代謝處于停頓狀態(tài)，即使水分、溫度條件適宜，大蒜也不生根發(fā)芽。通過根系或莖葉進入就必須排除這些障礙。
在處理液中添加一些代表發(fā)展趨勢的高效表面活性劑，諸如二甲胺一聚醚改性有機硅；新型成膜保濕抗?jié)B透吸水劑r一聚谷氨酸；添加能降解莖葉外角質(zhì)層的角質(zhì)酶。添加這些高科技產(chǎn)品，使藥液更容易滲入株體，延長噴布液濃稠的時間，提高耐雨水沖刷的程度，增強蒜株對外源噴布液的吸附量和吸收量。
在室內(nèi)巖棉立體水培中，要解除大蒜休眠最有效的方法是添加赤霉素和維生素B1；同時添加NAA和IAA促進早生根、快生根要，發(fā)揮兩種藥劑的加合作用，縮短處理期，提高生產(chǎn)效率。
這些高科技產(chǎn)品與普通吸水劑甘油、鈣鹽和其他吸濕物質(zhì)；與常規(guī)表面活性劑聚乙二醇、去污劑及其他可增加葉表面濕潤性的藥劑相比，使用常規(guī)黏著劑、滲透劑、展著劑，所需要的抑制劑濃度根本無法通過莖葉轉(zhuǎn)運到蒜體。
(四)采用多重措施鈍化蒜酶。在鮮大蒜頭消臭中，鎖定產(chǎn)生蒜臭味的分子根源不放松，對蒜酶采取多重技術(shù)措施進行鈍化處理。經(jīng)國內(nèi)外科學家研究指出蒜酶是酸性蛋白酶，屬于熱不穩(wěn)定性酶，具有酶的一般通性，一分子蒜酶約連接6個磷酸吡哆醛輔基。據(jù)此可推知蒜酶為結(jié)合酶，由酶蛋白和輔基兩部分組成，酶蛋白和輔基單獨存在均無催化作用。酶催化的專一性、高效性取決于酶蛋白本身，催化活性決定于輔基，要使蒜酶喪失催化活性，將蒜酶中的一種成分滅活，即可將蒜酶鈍化。
但事情不這樣簡單，蒜瓣的肉質(zhì)貯藏葉不耐熱，加熱處理不能過于劇烈，除去變性因素后，酶蛋白緩慢地自發(fā)地又形成原來的構(gòu)象，恢復生物活性；固定輔基只能選擇化學方法，在鹽酸羥胺、豆香素酸、茶兒酚、L-半胱氨酸等蒜酶抑制劑中，選擇綠色抑制制L-半胱氨酸。L-半胱氨酸屬于非解離極性氨基酸，極性分子不能穿過細胞膜進入細胞內(nèi)。如果蒜酶在細胞內(nèi)與蒜氨酸處于不同位置，L-半胱氨酸將派不上用場。幸運的是經(jīng)根系吸收L-半胱氨酸試驗、蒜酶抑制劑能使蒜臭味大大減輕，蒜酶可能在細胞壁的纖維連絲間，外源氨基酸能隨水進入細胞間隙與細胞壁中的蒜酶接觸發(fā)生反應，使蒜酶失去活性，蒜臭味減輕?？梢?，單純采取化學方法或微波加熱，鮮蒜消臭都不徹底。由于細胞壁中糖蛋白、果膠等物質(zhì)遮掩作用，外源L-半胱氨酸不可能完全與蒜酶活性輔基反應，使其完全喪失活性；用微波加熱蒜體離磁控管距離不同，蒜酶蛋白受破壞的程度也不一樣，停止加熱部分破壞輕的蒜酶又恢復活性。鑒于這種復雜情況，要將大蒜頭徹底消臭。必須對蒜酶輔基和酶蛋白分階段處理。即在大蒜收獲后在室內(nèi)或收獲前在田間進行消臭預處理，然后用微波加熱迫使酶蛋白變性使蒜酶進一步鈍化。在使用L-半胱氨酸蒜酶抑制劑時，還要添加硫氨素，作為殘活蒜酶與蒜氨酸相遇產(chǎn)生大蒜素的吸收劑。
經(jīng)過上述處理，實質(zhì)等于對蒜臭味的產(chǎn)生設置了三道防線
A、用角質(zhì)蛋白發(fā)酵提取物L-半胱氨酸處理蒜酶活性輔基，使蒜酶失去催化活性。
B、利用微波加熱迫使蒜酶的酶蛋白變性，使蒜酶鈍化。
C、經(jīng)兩次處理，如果還有殘存的蒜酶，一旦接觸蒜氨酸產(chǎn)生大蒜素，吸貯在蒜體中的硫氨素就與其反應生成無臭味的蒜硫胺，即使微量殘存的蒜酶也難以產(chǎn)生蒜臭味。
蒜酶是轉(zhuǎn)氨酶，轉(zhuǎn)氨酶有共同的活性輔基磷酸吡哆醛，L-半胱氨酸能與蒜酶輔基磷酸吡哆醛反應生成穩(wěn)定的化合物四氫噻唑，使輔基失去活性。四氫噻唑?qū)θ梭w無害，能治療放射線照射或抗癌劑引起的白血球減少癥。噻唑的多種衍生物是重要藥物和生理活性物質(zhì)。
硫氨素能與大蒜素生成無臭味的蒜硫胺。硫氨素即維生素B1，蒜硫胺與硫氨素作用相同，吸收性比B1更好，生理效果更佳。消臭大蒜完全符合無公害食品標準要求。
(五)大蒜頭消臭取得成功，將推動大蒜風味化學的研究。此前曾認為大蒜生食前消臭處理往往會影響到大蒜特有的風味，且不利于其中保健成分大蒜素的形成。還認為大蒜中的藥用成分主要是含硫化合物，即蒜酶催化蒜氨酸生成的大蒜辣素。還將大蒜新素，大蒜辣素、蒜素統(tǒng)稱為大蒜素。
大蒜頭消臭成果揭示蒜辣味，蒜香味成分原來就存在于大蒜中。因大蒜揮發(fā)油成分復雜，由于對試材的處理方式不同，測定的化學成分結(jié)果也不一樣。將鮮蒜瓣粉碎至漿狀，在完全酶解條件下，測定的揮發(fā)油組分中不含蒜氨酸(已被酶解)，在20種揮發(fā)油成分中，即含天然組分，又含酶解產(chǎn)物的成分，很難區(qū)分哪些成分是酶解產(chǎn)物，哪些成分在蒜體中原來就存在。
如果利用經(jīng)過滅酶處理的蒜瓣做試材，蒜漿中將不存在酶解產(chǎn)物，測定大蒜揮發(fā)油含有的成分，就是原來存在于蒜體中的成分。這不僅使大蒜頭消臭后口味不變得到證實，而且會澄清對大蒜特有風味莫衷一是的理論解釋(委托山東大學化工和化工學院測定)。
四、室內(nèi)和田間處理液配方(一)室內(nèi)處理液配方室內(nèi)處理液濃度范圍

(二)田間處理液配方田間處理液濃度范圍

五、具體實施方法(一)室內(nèi)處理方法1、預購優(yōu)質(zhì)蒜頭。進行消臭加工的蒜頭要到優(yōu)質(zhì)大蒜產(chǎn)地按蒜頭收購，蒜頭應選個大、瓣少、大瓣、蒜皮顏色一致、個頭整齊、堅實勻稱，無機械損傷的。要特別強調(diào)既要去凈根，又不能劃傷蒜瓣，留莖短的蒜頭才是加工需要的最優(yōu)質(zhì)的大蒜頭。
2、立體栽培架。單體栽培架的高度最好與操作者視線持平，最下層離地面10厘米即可。架寬以塑料盤的長度確定，架長以2米為限，這樣移動方便。栽培架的總數(shù)按每周加工量裁定。
3、巖棉板水培。巖棉板做栽培基質(zhì)，能為大蒜頭生根提供良好的根際環(huán)境，又不與處理液的溶質(zhì)發(fā)生反應。選制1厘米厚的巖棉板，剪裁與托盤底一樣大小放在盤中，處理液的液面高于巖棉板1-2mm就行。將大蒜頭一個挨一個平擺在巖棉板上，置于12℃-20℃的環(huán)境中，周內(nèi)即能完成處理。(蒜根長控制在2mm以內(nèi))。
4、微波滅酶干燥。加熱功率600W，溫度設定在58℃，分兩段加熱，每段35秒，中間停2分鐘，翻一次面，防止離磁控管近處蒜體被灼傷，造成產(chǎn)品報廢。
5、精選檢驗。經(jīng)過消臭處理的大蒜頭要嚴格按標準檢測精選，裝箱出售。
(二)田間處理方法1、噴布時期。在大蒜收獲前15天左右，即采苔后進行全株彌霧噴灑處理液，以潤濕為度。此時正值養(yǎng)分集中向蒜頭轉(zhuǎn)運的時期，最后葉片、葉鞘中貯藏的養(yǎng)分也都轉(zhuǎn)運到蒜頭里，促使蒜頭膨大。因此，這時候噴布處理液時機最佳。
2、噴灑次數(shù)、時間噴灑兩次，間隔7天，于下午4:00-6:00進行。
3、室內(nèi)微波處理方法同上。
權(quán)利要求
1.消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于它由以下操作步驟完成A、選料消臭大蒜頭應先選購皮色一致、瓣少瓣大、蒜頭整齊、堅實勻稱、留莖要短、去凈蒜根、不受機械損傷，按蒜頭出售的大蒜。B、用復合方法消除蒜臭味。即用5-10mmol·L-蒜酶抑制劑使蒜酶輔基磷酸吡哆醛失去催化活性；利用微波加熱鈍化蒜酶的酶蛋白，添加8-10mmol·L-吸收劑吸收殘存蒜酶與蒜氨酸產(chǎn)生的大蒜素。C、要解除大蒜休眠。大蒜收獲后有60-90天的休眠期，休眠后生長和代謝處于停頓狀態(tài)，即使水分、溫度適宜，大蒜也不生根發(fā)芽。消臭液由根系主動吸收進入蒜體，必須添加4-8mmol·L-赤霉素解除休眠，促其能發(fā)根，使加工不受休眠期限制，滿足多次加工的要求。D、添加特殊功能輔助劑。大蒜莖葉的外角質(zhì)層是外源物質(zhì)進入蒜株的最大障礙，一般莖葉吸收外源物質(zhì)的量達不到使用量的10％。為躍過這一障礙，在小幅增加外源物質(zhì)濃度的條件下，只有微量添加特殊功能輔助劑，才能確保所需要的溶質(zhì)濃度進入靶位。E、以滅酶處理的蒜瓣做試材，測定大蒜揮發(fā)油組分，揮發(fā)油成分中不含酶解產(chǎn)物，測定的結(jié)果就是原來存在于蒜體中的天然成分。這不僅使大蒜消臭后的口感不變得到證實，還意外的澄清了對大蒜風味莫衷一是的理論解釋。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述蒜酶抑制劑L-半胱氨酸。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于大蒜素的吸收劑硫氨素。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的NAA+IAA的增效和加合作用。
5.根據(jù)權(quán)力1所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的GA+B1的增效和加合作用。
6.根據(jù)權(quán)力1要求所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的部分降解外角質(zhì)層的角質(zhì)酶。
7.根據(jù)權(quán)力1要求所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的聚谷氨酸、二甲胺一聚醚改性有機硅。
8.根據(jù)權(quán)力1要求所述的消臭大蒜頭的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的滅酶(消臭)的大蒜頭。
全文摘要
消臭大蒜頭產(chǎn)品生產(chǎn)方法屬于農(nóng)產(chǎn)品加工或食品工程技術(shù)領域。按復合法將控制蒜臭味產(chǎn)生的蒜酶鈍化，選擇本身和產(chǎn)物對人體無害的L－半胱氨酸作蒜酶輔基的抑制劑，微波加熱迫使酶蛋白滅活。對微量殘活蒜酶分解蒜氨酸產(chǎn)生的大蒜素，用維生素B1將其轉(zhuǎn)化為無臭味的蒜硫胺。經(jīng)消臭處理的大蒜頭，蒜辣味、蒜香味一如往昔，大蒜頭外形和貯藏期不受影響。復合消臭法解決了其他方法消臭不徹底的問題。用根系或莖葉主動吸收外源物質(zhì)的方式代替浸泡法，克服了大蒜消臭蒜味變淡的缺點。滅酶大蒜頭為準確測定蒜體中原有揮發(fā)油成分創(chuàng)造了條件，與完全酶解后測定結(jié)果比較，將澄清對大蒜風味莫衷一是的解釋。
文檔編號A23L1/025GK1957748SQ20061013433
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者王毅 申請人:王毅