大蒜的資源化綜合利用

大蒜的資源化綜合利用,華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院王魯峰 博士/副教授 ,2,目錄,我國大蒜資源,大蒜的功效及機(jī)理研究現(xiàn)狀,我國大蒜產(chǎn)品的加工研究現(xiàn)狀,發(fā)展前景,3,1.大蒜簡介,大蒜(Allium sativum L.)為百合科蔥屬多年生草本植物,世界各地均有栽培。明代本草綱目記載,大蒜有散痛腫、除風(fēng)邪、殺毒氣、去風(fēng)濕、療毒癬、健脾胃、止霍亂、解瘟疫等功效，可治療數(shù)十種疾病。,大蒜的主要營養(yǎng)成分表,引自/,大蒜的氨基酸成分含量,6,2.我國大蒜資源,我國是世界大蒜種植的第一大國,“世界大蒜看中國，中國大蒜看金鄉(xiāng)”全國種蒜面積約400萬公頃以上，總產(chǎn)量達(dá)600萬噸以上。由于世世代代勞動(dòng)人民的精心培育、種植,各地形成了許多各具特色的地方品種。山東金鄉(xiāng)片區(qū)河南中牟片區(qū)江蘇邳州及周邊,全國大蒜種植分布（共約500-600萬畝）,大蒜的分類,目前中國的大蒜產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的70%以上，但國內(nèi)大蒜加工產(chǎn)業(yè)鏈過于簡單，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低。當(dāng)前國際上開發(fā)的大蒜加工制品，約有130多種，但中國只有40多種（倪元穎）。目前我國大蒜加工產(chǎn)業(yè)鏈過于簡單，主要消費(fèi)渠道是國內(nèi)直接鮮食，再有就是保鮮出口，且多以鮮蒜出口為主，深加工產(chǎn)品非常少。發(fā)達(dá)國家農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后值與自然產(chǎn)值的比例，在3比1左右，美國達(dá)到3.7比1，德國、日本也在2.7、2.5比1左右，而我國還不到0.5比1。大蒜產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，必須發(fā)展深加工。一方面提高產(chǎn)業(yè)附加值、拉長產(chǎn)業(yè)鏈，提高經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，進(jìn)一步緩和我國大蒜產(chǎn)銷失衡的矛盾，避免種植風(fēng)險(xiǎn)。,20世紀(jì)80年代以前：人類熱衷于它的抗菌作用的研究。20世紀(jì)80年代以后：人類熱衷于它防治心腦血管疾病的研究。近三十年以來：人類熱衷于它防治腫瘤的研究。,3.大蒜的功效及機(jī)理研究現(xiàn)狀,蒜氨酸:(S)-3-(Allylsulphinyl)-L-alanine(S)-3-(烯丙基亞磺酰)-L-丙氨酸,是丙氨酸的衍生物,C6H10S3，二烯丙基三硫化物，臭味,C6H10S2O, 2-丙烯基硫代亞磺酸烯丙酯,蒜氨酸的主要變化途徑,大蒜 中的蒜氨酸,大 蒜 辣 素,大 蒜 油,蒜氨酸酶,加水蒸餾,磷酸吡哆醛,復(fù)合物,分解,各種含硫化合物,光熱、有機(jī)溶劑,烯丙基丙基二硫化物、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫化物、大蒜素,14,抗衰老,抗氧化作用,大蒜及其水溶性提取物含硒蛋白和硒多糖,不僅對(duì)經(jīng)自由基(OH)和超氧陰離子自由基(O2-)等活性氧自由基有較強(qiáng)的清除能力,而且還可以阻止體內(nèi)過氧化反應(yīng)及產(chǎn)生自由基,抗老化和抑制癌細(xì)胞的生長。,大蒜及其提取物對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的多種危險(xiǎn)因子均有良性影響。大蒜素能降低血清中甘油三酯和總膽固醇含量,抑制動(dòng)脈粥祥硬化灶的形成,提高血液中-脂蛋白的含量；大蒜提取物可明顯抑制血小板粘性,降低凝血因子的活性及血漿中丙二醛水平。多食大蒜還有降低血壓作用。,防治心腦血管疾病,防治糖尿病,大蒜及其提取物對(duì)糖尿病動(dòng)物的血糖有降低作用,提高機(jī)體免疫力,抵御艾滋病,排鉛,大蒜注射液對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬機(jī)能有明顯促進(jìn)作用,而且淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和玫瑰花瓣?duì)罘磻?yīng)均顯著提高。同時(shí),大蒜所含的有效成分可增加物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和促進(jìn)血液循環(huán),改善體質(zhì),這對(duì)于恢復(fù)和重建艾滋病患者的免疫系統(tǒng)功能有很大益處,國內(nèi)外均有報(bào)道給鉛作業(yè)工人口服大蒜，對(duì)治療慢性鉛中毒有較好的療效。一是大蒜本身含有的能直接與鉛反應(yīng)的物質(zhì), 如果膠、半朧氨酸、葫蒜素、三硫醚等二是某些含硫化合物如硫醚、硫膚等進(jìn)入人體后, 可釋放出活性的琉基物質(zhì), 這些琉基物質(zhì)再與鉛反應(yīng)生成配合物。,16,4.我國大蒜產(chǎn)品的加工研究現(xiàn)狀,4.1 保健食品,大蒜保健飲料,大蒜啤酒,蒜芽酒,風(fēng)味獨(dú)特、原料易得、工藝簡單、成本低廉。含蛋白質(zhì)和多種維生素、微量元素及其他有效成分,是一種營養(yǎng)型多功能飲料,具有增強(qiáng)人體生理機(jī)能和免疫能力、促進(jìn)新陳代謝、延緩衰老的功能。,大蒜汁的制?。哼x大蒜,脫皮,分選,清洗,在9095熱燙3min5min,加清水,搗碎后,按料液比加入食用酒精,室溫下浸泡脫臭,離心分離,過濾即得大蒜汁,用大蒜汁與普通啤酒勾配即成蒜味啤酒,此酒能降血壓治療胃寒和失眠。,取完整、無病害、無蟲蛀、無機(jī)械損傷的大蒜頭分瓣,剝皮,讓其吸收水份發(fā)芽,待蒜芽露出蒜瓣的長度小于0. 3cm時(shí),將其凈化處理置于酒中浸泡, 可獲得具有天然碧綠透明,蒜味適口的蒜芽酒。,17,此外,大蒜經(jīng)粉碎、漿液脫水、濕粉烘干、粉碎裝囊等工序處理,可以制成食用攜帶方便的大蒜膠囊,這種產(chǎn)品具有預(yù)防和治療糖尿病、防癌抗癌及抗衰老的功效。,4.2 食品調(diào)味品,用脫臭大蒜可制成色澤雪白、質(zhì)地晶瑩、口感香甜的蒜米,大蒜,大蒜絞制成蒜乳液后加入添加劑,攪勻可制得口感滑膩、辣味柔和的蒜乳,將脫水蒜經(jīng)粉碎、過篩、包裝處理、干燥后可制得蒜精,大蒜還可以制成純天然的食用調(diào)味蒜油,19,這些全天然的綠色大蒜系列調(diào)味品均保留了鮮蒜的有效成分和獨(dú)特香味,不含任何有害的化學(xué)合成物質(zhì),無毒副作用,食用方便,營養(yǎng)豐富,是餐廳、家庭、宴席、旅游的佐餐佳品。大蒜還可用來制作大蒜調(diào)料粉、蒜泥、蒜膏、蒜醬、糖醋蒜頭、蒜蜜調(diào)味品及蒜汁醋調(diào)味品等。 蒜汁醋制作工藝:大蒜 去皮 清洗 破碎 混合 加入滅菌醋浸泡 過濾 殺菌 灌裝 成品,20,4.3 食品防腐劑、保鮮劑,用大蒜為主要原料可制成食品防腐劑,其制法是將大蒜浸泡在含乙醇的水溶液中,把占大蒜重量0.4% -0.6%的肌醇六磷酸加到大蒜原液中,以去除大蒜的特殊氣味,再與聚賴氨酸混合制成食品防腐劑。這種食品防腐劑使用時(shí)加入或噴淋到食品表面,均具有顯著的抗菌防腐作用,能夠殺死或抑制食品內(nèi)部或表面的病原微生物。,21,4.4 飼料添加劑,在新鮮大蒜中,沒有游離的大蒜素,只有它的前體物質(zhì)蒜氨酸,約占大蒜總量的0.24% ,它在新鮮大蒜中以無臭的形式存在。當(dāng)大蒜組織受損后,蒜中的蒜酶被激活,催化分解蒜氨酸,從而生成大蒜素而使蒜具有辣味。 大蒜素不穩(wěn)定,在一定條件下分解生成多種烯丙基硫化物,而使蒜具有強(qiáng)烈的蒜臭味。采用溶劑萃取法從大蒜中提取大蒜素,可以制成改性大蒜素飼料添加劑。,含大蒜油%的飼料添加劑，已被農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)。調(diào)味誘食，改善飼料品質(zhì)降毒驅(qū)蟲，防霉保鮮無毒、無副作用、無藥殘留、無耐藥性。,22,經(jīng)過魚類和禽類的飼喂試驗(yàn)表明,飼料中添加大蒜素,在提高重量、成活率等方面都獲得了良好的效果。 大蒜素常用的提取方法有溶劑浸提法和CO2流體萃取法,其中CO2流體萃取法工藝較為先進(jìn)。 CO2流體萃取法工藝：大蒜 去皮 清洗 破碎或切片 CO2流體萃取 蒜素液,23,4.5 醫(yī)藥制品,大蒜精油是1種抗菌殺菌的藥物,對(duì)多種球菌和大腸桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌、百日咳菌及霉菌、病毒、阿米巴蟲、曉蟲等都有良好的抑制和殺滅作用。 此外,還有降低膽固醇、三酸甘油酯和脂蛋白的功能,可以制成片劑、口服液或葡萄糖注射液臨床使用,蒜精口服液日常食用也可增強(qiáng)人體的抗病能力。 大蒜油可通過抑制自由基的形成及肝微粒體脂質(zhì)過氧化作用,而起到保護(hù)肝臟、提高肝臟解毒能力,同時(shí)還起到抗氧化、抗衰老及殺菌消炎、抗血小板聚集等作用。,傳統(tǒng)水蒸汽蒸餾法,大蒜精油,超臨界CO2萃取法,其主要生產(chǎn)工序有使用優(yōu)質(zhì)麻油做溶劑、融取大蒜素而制成,其間經(jīng)過篩選、浸泡、去皮、打漿、液化、恒溫、離心、蒸餾、過濾等多道工序制備,超臨界CO2萃取的主要工藝為大蒜經(jīng)去皮、清洗、破碎或切片再超臨界CO2萃取得到大蒜油,25,4.6 速凍產(chǎn)品,主要是指速凍蒜米。近年來在國際市場上速凍產(chǎn)品頗為暢銷,日本、新加坡等國需求量很大。工藝流程如下：大蒜 去皮 漂燙 冷卻 甩干 速凍 包裝 低溫貯藏,4.7 脫水制品,大蒜脫水制品主要指蒜片、蒜粉、蒜粒（米）等,不僅保持了大蒜特殊風(fēng)味,而且貯運(yùn)、食用方便。,加工方法,熱風(fēng)干燥法,微波法,凍干法,高壓膨化法,真空干燥法,4.8 發(fā)酵制品-黑蒜,黑蒜又名發(fā)酵黑蒜，是用新鮮的生蒜，帶皮放在高溫高濕的發(fā)酵箱理經(jīng)自然發(fā)酵制成的食品。 發(fā)酵成熟的黑蒜經(jīng)特殊制程發(fā)酵后，將生蒜中含有的造成刺激的蒜素轉(zhuǎn)化為無蒜臭、低刺激性的含硫化合物；多酚類物質(zhì)含量和SOD活性比生蒜多10倍以上，抗氧化能力也增強(qiáng)，因此，食用黑蒜不會(huì)產(chǎn)生難聞氣味及刺激腸胃的感覺，是無任何添加劑、營養(yǎng)成分豐富、美味可口的純綠色食品。,28,5 發(fā)展前景,國際市場對(duì)大蒜深加工產(chǎn)品需求潛力很大。在英國大蒜制劑每年的銷售量在一億片左右；美國每年消費(fèi)價(jià)值一億美元以上的大蒜制劑；在德國藥物銷售量最大的就是大蒜制劑。據(jù)美國南佛羅里達(dá)州大學(xué)網(wǎng)站上公布的信息, 1998-1999年大蒜制劑在全美保健藥品銷售榜上排列在人參、銀杏葉制劑等10個(gè)品種中的第一位。我國是世界上大蒜重要的生產(chǎn)國與出口國, 但是進(jìn)行深加工的大蒜產(chǎn)品比較少,主要出口初級(jí)產(chǎn)品和原料性產(chǎn)品。因此我國要加快大蒜深加工產(chǎn)品的開發(fā),尤其是開發(fā)耐貯運(yùn),不褐變,無臭味,高營養(yǎng),高療效,食用方便,味道鮮美的大蒜保健食品,使大蒜產(chǎn)業(yè)向精細(xì)化和高附加值方向發(fā)展。,29,5.1 蒜氨酸的提取、純化,據(jù)了解，美、德、瑞士、日本和加拿大等發(fā)達(dá)國家均利用“超低溫冷凍加工技術(shù)”（68）先將蒜頭在低溫中粉碎，再用離心分離技術(shù)得到其中所含的蒜氨酸成分。此法對(duì)設(shè)備要求極高，因此，生產(chǎn)出的蒜氨酸成品的價(jià)格普遍較高。國際市場上每克蒜氨酸按含量的高低售價(jià)在12萬1萬多美元。目前美國、德國、加拿大、瑞士和日本等西方國家市場上均有各種蒜氨酸類保健產(chǎn)品銷售，平均價(jià)格為每盒（瓶）4050美元。,5.1.1 提取溶劑,常用的有機(jī)溶劑：甲醇、乙醇、丙酮等5.1.2 提取方法 浸漬法：滲漉法：回流提取法：超聲提取法：,5.1.3 粗提物的純化方法醇沉法：超濾法：吸附澄清法,5.2 大蒜加工廢水、廢棄物的綜合利用,每加工一噸蒜片，可產(chǎn)生4-6噸廢水，此廢水中含有大量的含硫化合物。 2008年“蒜片加工廢水的M-MIT多級(jí)處理及綜合利用新技術(shù)”（曲阜師范大學(xué)）采用分子印跡分離技術(shù)和膜