黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性和抗氧化性研究.pdf

贾庆超，李妍.黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性和抗氧化性研究 J.食品工业科技，2023，44（19）：235243.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022110227JIA Qingchao,LI Yan.Study on Optimization of Ultrasonic Extraction Technology,Stability and Antioxidation of Melanoidin fromBlack GarlicJ.Science and Technology of Food Industry,2023,44(19):235243.(in Chinese with English abstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022110227 工艺技术 黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性和抗氧化性研究和抗氧化性研究贾庆超，李妍（郑州科技学院食品科学与工程学院，河南郑州 450000）摘要：以黑蒜为原料，采用超声法提取黑蒜中的类黑精，并对提取工艺条件进行优化。选取乙醇体积分数、料液比、超声时间和超声温度四个影响因素进行单因素实验，在此基础上，采用正交试验优化最佳提取工艺，同时对黑蒜类黑精的稳定性和抗氧化活性进行研究。结果表明，超声法提取黑蒜类黑精的最佳工艺参数为：乙醇体积分数为 10%、料液比为 1:7、超声时间为 40 min、超声温度为 70，此条件下得率为 3.465%。稳定性研究结果表明，温度高于 50 时，类黑精稳定性不好，而15 冷冻和 4 冷藏条件下，类黑精呈现较好的稳定性。氧化剂 H2O2和还原剂 Na2SO3、甜味剂、暗光对黑蒜类黑精稳定性无显著影响，直射光、酸味剂、强酸 pH24 和弱碱pH810，则会使其稳定性降低，而金属离子 Zn2+和 Fe2+会与其发生络合反应。质量分数小于 2%时的山梨酸钾和苯甲酸钠会降低类黑精的稳定性，而 0.05%的苯甲酸钠和 0.1%的山梨酸钾对类黑精稳定性影响很小，可作为类黑精食品的防腐剂。黑蒜类黑精的 DPPH清除率和OH 清除率与浓度呈正相关，原提取液稀释 10 倍时（0.842 mg/mL），分别高达 92%和 76%，说明黑蒜类黑精有较强的抗氧化性。超声提取有利于类黑精的溶出，节约提取时间，提取率高，提取的类黑精抗氧化性强，具有较大的应用前景。关键词：黑蒜，类黑精，超声，提取工艺，稳定性，抗氧化性本文网刊:中图分类号：TS201.1 文献标识码：B 文章编号：10020306（2023）19023509DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022110227StudyonOptimizationofUltrasonicExtractionTechnology,StabilityandAntioxidationofMelanoidinfromBlackGarlicJIAQingchao，LIYan（School of Food Science and Engineering,Zhengzhou University of Science and Technology,Zhengzhou 450000,China）Abstract：Using black garlic as raw material,the melanoidin in black garlic was extracted by ultrasonic method,and theextraction conditions were optimized.On the basis of the single factor experiments,the volume fraction of ethanol,the ratioof material to liquid,the ultrasonic time and the ultrasonic temperature were selected to optimize the optimum extractionprocess by orthogonal experiments.At the same time,the stability and antioxidant activity of black garlic melanoidin werestudied.The results showed that the optimum technological parameters for the extraction of melanoidin from black garlic byultrasonic method were as follows:The volume fraction of ethanol was 10%,the ratio of material to liquid was 1:7,theultrasonic time was 40 min,and the ultrasonic temperature was 70.Under these conditions,the yield was 3.465%.Theresults of stability study showed that when the temperature was higher than 50,the stability of melanoidin was not good,while under the conditions of 15 freezing and 4 freezing,the melanoidin showed good stability.Oxidizing agentH2O2 and reducing agent Na2SO3,sweetener and dark light had no significant effects on the stability of black garlicmelanoidin,the direct light,sour agent,strong acid pH24 and weak base pH810 reduced its stability,while metal ions 收稿日期：20221124 基金项目：河南省教育厅高等学校重点研究项目（22B550021）；郑州科技学院 2022 年校级科研项目（XJKY08）；郑州科技学院 2023 年大学生创新创业项目（DC202356）。作者简介：贾庆超（1981），男，硕士，副教授，研究方向：黑蒜食品研究与开发，E-mail：。第 44 卷 第 19 期食品工业科技Vol.44 No.192023 年 10 月Science and Technology of Food IndustryOct.2023 Zn2+and Fe2+had complex reaction with them.When the mass fraction was less than 2%,potassium sorbate and sodiumbenzoate would reduce the stability of melanoidin,while 0.05%sodium benzoate and 0.1%potassium sorbate had littleeffect on the stability of melanoidin,and could be used as preservatives for melanin food.The DPPH and OH clearancerate of black garlic melanoidin were positively correlated with the concentration,when the original extract was diluted 10times (0.842 mg/mL),it was up to 92%and 76%,respectively,indicating that black garlic melanoidin had strongantioxidant activity.Ultrasonic extraction of melanoidin would be beneficial to the dissolution of melanoidin,which couldsave extraction time and improve extraction rate.The melanoidin under ultrasonic extraction have strong antioxidantactivity and great application prospects.Keywords：black garlic；melanoidin；ultrasound；extraction process；stability；antioxidant activity 黑蒜是新鲜大蒜在一定温度和湿度条件下经过一定时间热处理发生褐变反应而形成的加工食品1，是公认的天然保健食品25，口感柔软香甜，深受人们喜爱。类黑精是由食品加工、保存过程中发生美拉德反应形成的一种结构复杂、聚合度不等的高分子聚合物混合体6。Heloua 等7研究类黑精在肠道中的作用，发现其可以抑制肠道中的肠杆菌，同时具有抗炎作用。Rurin 等8研究表明，类黑精具有较强的抑菌能力，当其浓度较高时，对一些细菌如对革兰氏阳性菌可以直接将细菌致死，而对于其他有害细菌如幽门螺旋杆菌等同样具有抑制作用。Langner 等9证实类黑精对人体肠道癌细胞具有抑制作用，癌细胞的细胞分裂受到类黑精的影响，进而引起细胞凋亡。同时亦有研究表明类黑精可以调节胃肠道功能、预防肥胖，清肠排毒、促进铁吸收、降血压、降血糖等生理活性10。由于黑蒜中的类黑精主要来自于其加工过程中的美拉德反应8，虽然目前国内外关于黑蒜类黑精的提取及功能活性做了大量的研究，但黑蒜加工工艺的不同及美拉德反应的复杂性导致类黑精的结构及活性差异较大11，为了更好地研究及开发利用黑蒜类黑精的生物活性，黑蒜中类黑精的提取成为热点。目前，国内外对食品中类黑精的提取分离技术主要有有机溶剂提取法、沉淀法、酶提取法、大孔吸附树脂法等1113，而这些传统的提取方法存在提取时间长、提取不充分、产品得率不理想等问题1416。近年来，超声波辅助提取法在提取类黑精方面展现出巨大的潜力，不但可以大幅提升类黑精的提取率，还可以较大程度缩短提取时间1719，深受业界人士的青睐。郝日礼等17采用超声辅助法提取酒槽中类黑精，并与未经超声提取的进行对比，发现超声提取率提高了 40%左右。目前，有关黑蒜中类黑精的研究却并不多见，且提取法以溶剂浸提法为主15，故本研究首次选用超声辅助法提取黑蒜中的类黑精，考察提取溶剂乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声温度 4 个因素对类黑精提取量的影响，并对黑蒜类黑精的稳定性和抗氧化活性进行研究，为黑蒜类黑精的开发利用提供理论依据，拓宽黑蒜的加工领域。1材料与方法 1.1材料与仪器黑蒜网购自山东省济宁市金乡县；苯甲酸钠、山梨酸钾（食品级）六月食品配料商行；柠檬酸（食品级）潍坊英轩实业有限公司；无水氯化钙、氯化镁、氯化钾、硫酸亚铁、过氧化氢天津市致远化学试剂有限公司；亚硫酸钠、抗坏血酸、氢氧化钠天津市恒兴化学试剂有限公司；氯化锌汕头市西陇化工有限公司；邻二氮菲天津市大茂化学试剂厂；磷酸二氢钠郑州市派尼化学试剂厂；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）福州飞净生物科技有限公司；无水乙醇天津市永大化学试剂有限公司；葡萄糖天津市科密欧化学试剂有限公司；盐酸洛阳昊华化学试剂有限公司；蔗糖广州市全华大化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。BSA124S 电子天平赛多利斯科学仪器有限公司；PXSJ-216 离子分析仪上海仪点科学仪器股份有限公司；DHG-90301ALr 恒温干燥箱上海科恒实业发展有限公司；Anke TDL-50B 离心机上海安亭科学仪器厂制造；HH-4 电热恒温水浴箱北京市永光明医疗仪器有限公司；KQ5200DE 数控超声波清洗仪器昆山市超声设备有限公司；UV-2800H 紫外分光光度计尤尼柯仪器有限公司。1.2实验方法 1.2.1 单因素实验采用超声法提取黑蒜类黑精，提取流程：准确称取 5.00 g 黑蒜样品，按一定料液比加入乙醇水溶液，研磨成浆状于一定温度的条件下超声一定时间后，取出冷却过滤，以 4000 r/min 离心 10 min，取上清液，稀释一定倍数后在 420 nm 处测定吸光度 A15。分别考察提取溶剂乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声温度四个因素对类黑精提取量的影响17。单因素实验基础添加量分别为乙醇体积分数 10%，料液比（黑蒜质量 g:提取剂的体积 mL）1:5，超声温度 55，超声时间 30 min。参考王月丽15的研究方法，提取剂乙醇体积分数 5 个水平为 0%、10%、20%、40%、70%，料液比5 个水平为 1:1、1:3、1:5、1:7、1:10，超声温度5 个水平为 25、40、55、70、100；参考时川等19的方法，超声时间 5 个水平为 0、10、20、30、40、50 min。提取剂乙醇体积分数、超声时间和超声温度、料液比四个因素的类黑精提取量以 AV 表示11，A 表示吸光度，V 表示料液比。236 食品工业科技2023 年 10 月 1.2.2 正交试验设计在单因素实验的基础上，以AV 的值作为指标，对提取剂乙醇体积分数、料液比、超声时间和超声温度四个因素进行四因素三水平正交试验，表 1 为正交试验因素水平表。表 1 正交试验因素水平表Table 1 Orthogonal test factor level table水平因素A乙醇体积分数（%）B料液比（g:mL）C超声时间（min）D超声温度（）101:320402101:530553201:74070 1.2.3 黑蒜类黑精稳定性的研究根据正交试验得到的最优加工条件制备黑蒜类黑精提取液，再分别探究光照、温度、金属离子、pH、食品添加剂、氧化剂还原剂、防腐剂对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.1 光照参考徐文秀等20的方法并略作改动，准确量取 3 份黑蒜类黑精提取液 0.2 mL 于 10 mL比色管中，用蒸馏水定容至 10 mL，春季 5 月，天气晴，室温 25 左右，上午 10:00 至实验结束，分别置于室内自然光、室外直射光、避光条件下存放，每隔1 h 取样，在 420 nm 处测吸光度，探究不同的光照条件对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.2 温度参考徐文秀等20的方法并略作改动，准确量取 8 份类黑精提取液 0.2 mL 于 10 mL 比色管中，用蒸馏水定容至 10 mL，分别置于温度为 40、50、60、70、80 的水浴锅中保温，另外两份分别置于冷冻温度15 和冷藏温度 4 的温度下存放，每隔 1 h 取样，在 420 nm 处测吸光度，探究不同温度对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.3 金属离子参考相玉秀等21的方法并略作改动，准确量取 5 份类黑精粗提取液 0.2 mL 分别于10 mL 比色管中，其中一份蒸馏水定容至 10 mL，作空白对照。其余4 份分别用0.01、0.05、0.10、0.5 mol/L的氯化钙溶液定容至 10 mL，静置 5 min，在 420 nm处测吸光度，观察现象。按以上方法分别探究氯化镁、氯化锌、氯化钾、硫酸亚铁对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.4 pH参考相玉秀等21的方法并略作改动，准确量取 5 份类黑精粗提取液 0.2 mL 于 10 mL 比色管中，分别用以 HCl 和 NaOH 配置的 pH 为 2、4、6、8、10 的溶液定容至 10 mL，静置 5 min，在420 nm 处测吸光度，观察现象，探究不同 pH 对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.5 食品添加剂参考时川等19的方法，准确量取 6 份类黑精粗提取液 0.2 mL 于 10 mL 比色管中，分别用质量分数为 0%、2%、4%、6%、8%、10%的葡萄糖溶液定容至 10 mL，并在 420 nm 波长处测吸光度值。按以上方法，将上述葡萄糖溶液换为蔗糖溶液、柠檬酸溶液、抗坏血酸溶液，探究食品添加剂对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.6 氧化还原剂参考时川等19方法并略作改动，准确量取 6 份类黑精粗提取液 0.2 mL 于 10 mL比色管中，分别用质量分数为 0%、2%、4%、6%、8%、10%的 H2O2溶液定容至 10 mL，并在 420 nm处测吸光度值。按以上方法，将上述 H2O2溶液换为 Na2SO3溶液，探究氧化剂还原剂对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.3.7 防腐剂参考时川等19的方法并略作改动，准确量取 6 份类黑精粗提取液 0.2 mL 于 10 mL 比色管中，分别用质量分数为 0%、2%、4%、6%、8%、10%的苯甲酸钠溶液定容至 10 mL，并在 420 nm 处测吸光度。按以上方法，将上述苯甲酸钠溶液换为山梨酸钾溶液，探究防腐剂对黑蒜类黑精稳定性的影响。1.2.4 黑蒜类黑精的抗氧化活性 1.2.4.1 待测溶液配制由正交试验得到的最优加工条件制备黑蒜类黑精提取液，根据最终提取液的体积及醇沉后得到的类黑精的质量，得到类黑精原液的浓度为 8.42 mg/mL，参考王明慧等14等研究方法，分别稀释 10、20、30、40、50 倍，测定不同稀释倍数下类黑精的抗氧化活性指标。抗氧化性测定以 VC为阳性对照，准确称取0.8420 g 抗坏血酸，定容至 100 mL 容量瓶中，得到浓度为 8.42 mg/mL 的 VC溶液，分别稀释 10、20、30、40、50 倍，得到与类黑精浓度一致的 VC溶液。1.2.4.2 黑蒜类黑精的 DPPH清除能力参考王明慧等14的方法，取不同稀释倍数溶液 1.0 mL 于试管中，分别加入 0.3 mL 0.4 mmol/L DPPH无水乙醇溶液，再加入 2.0 mL 蒸馏水，混匀后常温避光反应30 min，于紫外分光光度计 517 nm 处测定其吸光值为 A1；以蒸馏水代替上述不同稀释倍数溶液测定吸光值为 A0；无水乙醇代替 DPPH溶液测定的吸光值为 A2；以蒸馏水代替样品溶液、无水乙醇代替 DPPH溶液，作空白实验调零，清除率由以下公式得出：DPPH清除率(%)=A0(A1A2)A0100式（1）1.2.4.3 黑蒜类黑精的OH 清除能力参考赵晓娟等22的方法，分别向 10 mL 比色管中加入 0.05 mol/LpH7.4 的磷酸缓冲溶液，6 mmol/L 的邻二氮菲溶液0.5 mL，充分混匀后，加入 6 mmol/L 的硫酸亚铁溶液 0.5 mL，加入后立即混匀，然后向其加入 0.5 mL的不同稀释倍数溶液，充分混匀后加入 0.1%的过氧化氢溶液 0.5 mL，用蒸馏水定容至 10 mL，在 37 恒温水浴 1 h，于 536 nm 波长处测定吸光度 F1，同时用等体积的蒸馏水代替样品溶液重复上述步骤，测定吸光度 F，用等体积的蒸馏水代替样品溶液及过氧化氢溶液，测定吸光度 F0，计算OH 清除率：OH清除率(%)=F1FF0F100式（2）第 44 卷 第 19 期贾庆超，等：黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性和抗氧化性研究 237 1.3数据处理单因素实验结果以平均值标准误来表示，SPSS21.0 用于数据方差分析及误差值的结果计算，Origin2018 用于误差折线图的绘制。2结果与分析 2.1单因素实验 2.1.1 提取剂乙醇体积分数由图 1 可知，随着乙醇体积分数的增加，黑蒜类黑精的吸光度呈先上升后下降的趋势，其中在乙醇体积分数为 10%时吸光度达到最高，黑蒜类黑精的提取量达到最大；随着乙醇体积分数的进一步增加，黑蒜类黑精吸光度明显下降，其中在乙醇体积分数为 70%时吸光度最低，提取效果最差，乙醇体积分数为 10%时提取黑蒜类黑精的效果显著优于其他浓度。这是因为一定浓度的乙醇有助于沉淀溶液中的游离蛋白质等亲水性杂质，使提取液易于过滤，利于增强类黑精的溶解性，增加提取效果23。因此，本实验将选取 0%、10%、20%的乙醇体积分数作为正交试验浓度。王月丽15采用浸提法提取黑蒜类黑精的单因素实验中，最佳浸提剂也为 10%的乙醇水溶液。100102030405060701.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.2AV乙醇体积分数(%)图 1 乙醇体积分数对黑蒜类黑精提取效果的影响Fig.1 Effects of ethanol concentration on extraction of blackgarlic melanoidin 2.1.2 料液比由图 2 可知，随着料液比的增加，黑蒜类黑精的提取量呈先上升后下降的趋势，当料液比为 1:1 时，提取效果最差，当料液比为 1:5 时，类黑精提取效果明显增大，达到最佳。继续增加料液比，提取效果反而下降。原因应是随着料液比的增加，提取溶剂量增加，溶液与物料之间传质速率会有增加，有助于类黑精的提取，但当料液比增加到一定程度时，溶剂量过大致使提取效率下降，提取时间会有所延长，且长时间的浸泡，易使提取液中的杂质增多，会阻碍类黑精的溶解24。因此，选取料液比为 1:3、1:5、1:7 作为正交试验料液比。2.1.3 超声时间由图 3 可知，随着超声时间的增加，黑蒜类黑精吸光度呈先上升后下降的趋势，超声时间在 30 min 时，吸光度达到最大，提取效果最好。在超声 10 min 时，超声时间过短，导致提取不充分，随着时间的增加，超声波产生的机械热效应和空化效应可以使黑蒜类黑精提取效果也越来越好25，但超声时间过长，超声波的机械剪切力会破坏色素分子的化学键，使黑蒜类黑精的结构遭到破坏，吸光度减小15，因此，本实验选取 20、30、40 min 作为正交试验超声时间。王月丽15采用浸提法提取黑蒜类黑精的单因素实验中，选取的最佳浸提时间为 1 h，而本实验采用的超声法，则在保证提取率的前提下大大节约了时间，同时与郝日礼等17采用超声辅助提取酒槽类黑精的单因素实验中，所得到的最佳超声时间相一致。010203040500.00.51.01.52.0AV超声时间(min)图 3 超声时间对黑蒜类黑精提取效果的影响Fig.3 Effects of ultrasonic time on extraction of black garlicmelanoidin 2.1.4 超声温度由图 4 可知，随着提取温度的增加，黑蒜类黑精提取量显著增加，在 55 时达到最大，随后又开始下降，温度的增加，有利于提高分子间的相互作用，增大溶解度以及扩散速率14，但过高的 1:11:31:51:71:0.81.01.21.41.61.82.02.22.4AV料液比10图 2 料液比对黑蒜类黑精提取效果的影响Fig.2 Effects of solid-liquid ratio on extraction of black garlicmelanoidin 254055701000.00.51.01.52.0AV超声温度()图 4 超声温度对黑蒜类黑精提取效果的影响Fig.4 Effects of ultrasonic temperature on extraction of blackgarlic melanoidin 238 食品工业科技2023 年 10 月温度，又会破坏黑蒜类黑精的结构导致提取效果降低，因此，本实验选用 40、55、70 作为正交试验超声温度。2.2正交试验根据单因素实验结果，对提取剂乙醇体积分数、料液比、超声时间、超声温度 4 因素进行 L9（34）正交试验，结果如表 2。表 2 正交试验结果Table 2 The results of orthogonal experiment实验号因 素结果（AV值）A乙醇体积分数 B料液比 C超声时间 D超声温度11（0%）1（1:3）1（20 min）1（40）1.113212（1:5）2（30 min）2（55）0.732313（1:7）3（40 min）3（70）2.12042（10%）1231.645522311.206623121.72573（20%）1321.916832130.937933211.221K13.9654.6743.7753.540K24.5762.8753.5984.373K34.0745.0665.2424.702k1k2k31.3221.5251.3581.5580.9581.6871.2581.1991.7471.1801.4581.567R0.2030.7290.5480.387较优水平A2B3C3D3因素主次BCDA 由表 2 可知，对黑蒜类黑精提取效果影响大小顺序为料液比超声时间超声温度乙醇体积分数。最佳水平组合为 A2B3C3D3，即选取乙醇体积分数为 10%，料液比为 1:7，超声时间 40 min，超声温度为 70。王月丽15采用溶剂浸提法从黑蒜中提取类黑精，最优工艺为 10%的乙醇，料液比为 1:3，浸提温度为 70，浸提时间为 1 h。因本研究是利用超声在介质中前进所产生的机械效应提取黑蒜类黑精，说明在此条件下 1:7 的料液比更有利于溶剂扩散和提高传导速率，体积 10%的乙醇水溶液更有利于水溶性黑蒜类黑精的溶出，进而节约提取时间。在此条件下，准确称取 50.0000 g 黑蒜，制备的类黑精提取液，参考 Wu 等26的方法，运用醇沉原理得到干燥的类黑精固体 1.7325 g，除以黑蒜总质量50.0000 g，类黑精得率为 3.465%。Wu 等26利用热搅拌水浸提法提取黑蒜类黑精，经过响应面法优化后，提取时间为 38 min，与本实验结果基本相同，但料液比为 1:21，提取液体积为本研究的 4 倍左右，说明以乙醇水溶液为浸提液，采用超声法提取类黑精可使提取液使用量大大降低，同时 Wu 等26研究的类黑精得率为 1.79%，显著低于本研究得率。Zhao 等27在常温 25 下，采用高压水浸渍法提取黑蒜类黑精，最优方案为压力 300 MPa，提取时间 5 min，虽然提取时间比本研究有较大缩短，但其对设备条件要求较苛刻，且其类黑精得率为 2.68%，低于本研究类黑精得率。2.3黑蒜类黑精稳定性的研究 2.3.1 光照由图 5 可知，随着光照时间的延长，直射光下的黑蒜类黑精吸光度明显下降，而室内和避光处的黑蒜类黑精吸光度变化不大，说明直射光对黑蒜类黑精稳定性的影响最大，且光照时间越长，黑蒜类黑精稳定性越低，5 h 后类黑精吸光度保留率就降到了 70%，这可能是直射光的光度较强，使黑蒜类黑精结构遭到破坏的缘故2627。研究表明，黑蒜类黑精是在高温（高于 60）高湿条件下由游离的氨基酸与还原糖发生美拉德反应而产生的，所以类黑精分子在常温、高温条件下稳定性较好2829，而本研究是在室温下（25 左右）进行的，因此室内直射光使得类黑精稳定性变差应是黑蒜类黑精易在直射光下发生光解作用。因此，黑蒜类黑精最好在阴暗避光处进行保存，避免直射光对类黑精造成破坏。赵一梦等28同样探究了光照对黑蒜类黑精稳定性的影响，得出在日照条件下，类黑精吸光度随时间的增加而明显下降的结论，本实验与其结论一致。0123450.350.400.450.500.550.60吸光度A时间(h)避光 室内 直射图 5 光照对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.5 Effects of sunlight on stability of black garlic melanoidin 2.3.2 温度a.加热对黑蒜类黑精稳定性的影响：由图 6 可知，在同一加热温度下，随着时间的延长，黑蒜类黑精的吸光度呈下降趋势；在同一加热时间下，随着加热温度的上升，黑蒜类黑精吸光度也呈下降趋势。在加热温度为 40 和 50 时，黑蒜类黑精的吸光度降幅不大，稳定性较好；加热温度大于 50 时，随着时间的延长，黑蒜类黑精吸光度降幅相对增大，尤其是在 80 的加热温度下，降幅最大，但此时黑蒜类黑精的吸光度保留率值仍高达 89%，这是因为黑蒜是在高温高湿条件下发酵而成的，类黑精则是在这个过程中由羰基化合物和氨基化合物发生美拉德反应，经过复杂的历程而最终生成黑色的大分子物质24，所以综合来看，黑蒜类黑精的热稳定性较好。时川18探究的温度对黑变红枣枣皮类黑精稳定性的研究中，得出黑变红枣枣皮类黑精的热稳定差，在 4070 时，类黑精吸光度保留率值跌破了 20%左右，与黑变红枣枣皮类黑精相比，黑蒜类黑精的热稳定性更好。第 44 卷 第 19 期贾庆超，等：黑蒜类黑精的超声提取工艺优化及其稳定性和抗氧化性研究 239 0123450.440.450.460.470.480.490.500.510.52吸光度A时间(h)40 50 60 70 80 图 6 加热对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.6 Effects of heating on stability of black garlic melanoidin b.冷藏和冷冻对黑蒜类黑精稳定性的影响：由图 7 可知，在15 的冷冻和 4 的冷藏条件下，随着时间的延长，类黑精吸光度值虽呈现上升趋势，但均变化幅度不大，尤其是冷冻变化幅度更小，说明低温条件有利于黑蒜类黑精的稳定性，且冷冻更加有利于类黑精的稳定性，因此黑蒜类黑精在低温方面应用前景更好。时川18探究的室温和冷藏温度对黑变红枣枣皮类黑精稳定性的影响研究的结论中，也说明了较低温度与冷藏条件对黑变红枣枣皮类黑精稳定性无显著影响，与本研究结论一致。0123450.400.420.440.460.480.50吸光度A时间(h)15 4 图 7 低温对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.7 Effects of low temperature on stability of black garlicmelanoidin 2.3.3 金属离子由图 8 可知，随着金属离子浓度的增加，K+、Mg2+、Ca2+溶液的黑蒜类黑精吸光度值趋于稳定状态，说明 K+、Mg2+、Ca2+对黑蒜类黑精稳定性无显著影响。而加入了 Zn2+、Fe2+的黑蒜类黑精溶液，吸光度显著上升，且在实验中过程中，溶液出现浑浊，放置 1 h 后，有沉淀生成，这可能是因为 Zn2+、Fe2+与黑蒜类黑精发生了络合反应28，说明 Zn2+、Fe2+对黑蒜类黑精的稳定性有显著影响，应避免与其直接接触。2.3.4 pH由图 9 可知，随着 pH 的增加，黑蒜类黑精吸光度呈现先上升后下降的趋势，pH 为 24 时，吸光度变化明显，pH 在 47 时，吸光度增幅平缓，黑蒜类黑精较为稳定，在 pH 为 8 时，黑蒜类黑精吸光度增大，此时溶液颜色加深，稳定性变差，在 pH 为10 时，吸光度又有所下降，溶液颜色又变浅。研究表明，pH 变化幅度越小，类黑精越稳定29，说明弱酸及中性环境对黑蒜类黑精稳定性无较大影响，在强酸和弱碱条件下较不稳定。张燕等30研究 pH 对番木瓜色素稳定性影响指出，番木瓜色素在酸性和中性条件下比较稳定，而在碱性条件下不稳定，陈小梅等31对栀子紫色素稳定性的研究结论中表明色素在酸碱条件下较为敏感，最好保存于弱酸环境中，由于不同的色素有不同的组成结构和性质，pH 对其影响也有所不同。2468100.500.510.520.530.540.550.560.570.58吸光度ApH图 9 pH 对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.9 Effects of pH on stability of black garlic melanoidin 2.3.5 食品添加剂对黑蒜类黑精稳定性的影响a.甜味剂对黑蒜类黑精稳定性的影响：由图 10 可知，随着葡萄糖和蔗糖质量分数的增加，黑蒜类黑精吸光度呈现下降趋势，但幅度不大，尤其是蔗糖质量分数为 0.00.10.20.30.40.50.40.60.81.01.21.41.61.82.0吸光度A金属离子浓度(mol/L)K+Mg2+Ca2+Zn2+Fe2+图 8 金属离子对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.8 Effects of metal ions on the stability of black garlicmelanoidin 02468100.440.460.480.500.520.540.560.58吸光度A质量分数(%)蔗糖 葡萄糖图 10 甜味剂对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.10 Effects of sweeteners on stability of black garlicmelanoidin 240 食品工业科技2023 年 10 月2%6%和葡萄糖添加量 4%8%时，吸光度降低幅度仅为 0.002和 0.003，幅度更小，说明葡萄糖和蔗糖对黑蒜类黑精稳定性影响不大。赵一梦等28探究葡萄糖、蔗糖对黑蒜类黑精稳定性的影响的实验中，得出黑蒜类黑精随着蔗糖浓度的增加，吸光度并没有明显变化的结论，与本研究结果一致。b.酸味剂对黑蒜类黑精稳定性的影响：由图 11可知，随着柠檬酸和抗坏血酸浓度的增加，黑蒜类黑精吸光度值却呈逐渐下降趋势，这可能与柠檬酸和抗坏血酸的酸性有关。有研究表明，抗坏血酸和柠檬酸的水溶液均呈现酸性，浓度越大，酸性越强，pH 越低30,32。所以随着二者浓度的增加，溶液 pH 有所下降，吸光度降低，根据 2.3.4 研究结论，柠檬酸和抗坏血酸对黑蒜类黑精稳定性有一定影响。02468100.460.480.500.520.540.560.58吸光度A质量浓度(%)柠檬酸 抗坏血酸图 11 酸味剂对黑蒜类黑精稳定性的影响Fig.11 Effects of acid agent on stability of black garlicmelanoidin 2.3.6 氧化剂还原剂对黑蒜类黑精稳定性的影响由图 12 可知，随着 H2O2和 Na2SO3浓度的增加，质量分数 0%10%时，黑蒜类黑精吸光度趋势稳定，Na2SO3和 H2O2吸光度最大值与最小值相差仅分别为 0.01 和 0.007，变化幅度很小，说明对黑蒜类黑精稳定性影响不大2728。赵一梦等28探究氧化剂还原剂对黑蒜类黑精稳定性的影响的实验中，得出黑蒜类黑精随着氧化剂浓度的增加，吸光度下降的结论。而彭松林等24研究 Na2SO3对卤烤鸭类黑精稳定性影响表明，还原剂 Na2SO3可适当提升卤烤鸭类黑精稳定性。本实验与其实验结论存在差异性，这应该是本实验选取的氧化剂浓度低，在更高浓度氧化剂的条件下，类黑精更容易被氧化。2.3.7 防腐剂对黑蒜类黑精稳定性的影响由图 13可知，随着防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾浓度的增加，当质量分数达到 2%时，吸光度显著降低，而 2%4%，吸光度变化不大，说明质量分数小于 2%时，苯甲酸钠和山梨酸钾对黑蒜类黑精稳定性影响较大，稳定性降低，而 GB 27602014食品添加剂使用标准规定苯甲酸钠和山梨酸钾作为防腐剂最大使用量为0.05%和 0.1%，由图 13 可知，二者添加量吸光度均变化很小，分别降低 0.001 和 0.002，此时苯甲酸钠和山梨酸钾防腐剂对类黑精稳定性无显著影响，可作为类黑精食品防腐剂。质量分数 2%4%时，黑蒜类黑精稳定性几乎没有变化，质量分数 4%8%时吸光度显著增加，这说明质量分数 4%8%的山梨酸钾和苯甲酸钠对黑蒜类黑精均有一定的增色作用18。这与时川18的研究结果是一致的。当质量分数大于 8%时，吸光度变化不大，说明质量分数增大到一定程度时，苯甲酸钠和山梨酸钾对黑蒜类黑精的增色作用不明显。02468100.440.450.460.470.480.490.500.510.520.05%苯甲酸钠吸光度A质量分数(%)山梨酸钾