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黑蒜是一种大蒜（Allium sativum L.）深加工产品，由新鲜大蒜在一定温度和湿度条件下加工而成，其颜色黑亮、酸甜软糯，没有生大蒜的辛辣口感，深受消费者青睐。黑蒜在加工过程中由于发生糖类热降解反应，生成了5-羟甲基糠醛（5-HMF）。5-HMF具有一定的毒性，但也有报道指出，5-HMF是很多中药的活性成分，具有许多药理活性。
山东农业大学食品科学与工程学院，山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室的王聪聪、郑振佳、乔旭光*等人测定了黑蒜加工过程中5-HMF及相关物质的含量变化，并分析了它们的相关性，旨在揭示5-HMF在黑蒜中的生成规律；此外，通过小鼠28 d经口毒性实验研究了5-HMF对黑蒜安全性的影响，以期为黑蒜的食用安全性提供理论根据。
1、黑蒜加工过程中5-HMF及相关指标含量的变化
黑蒜加工过程中水分质量分数的变化
由图1可知，黑蒜的水分质量分数随着加工时间的延长逐渐降低。在加工过程中，大蒜受热水分蒸发，使其水分质量分数不断降低，加工前期，水分质量分数在50%以上，此时蒜样湿软不成型；加工后期水分质量分数下降至40%左右，蒜样柔软且富有弹性。
黑蒜加工过程中5-HMF含量的变化
由图2可知，新鲜大蒜中不含5-HMF，黑蒜中5-HMF的含量随着加工时间的延长逐渐升高，前期增长缓慢，后期增长迅速，在加工结束时达到最高（2.74 mg/g）。5-HMF是糖的热解产物，也是美拉德反应的重要中间产物，能在晚期阶段参与反应生成类黑精。
黑蒜加工过程中还原糖含量的变化
由图3可知，黑蒜中还原糖的含量随着加工时间的延长先升高后降低，在第12天时达到最高（450 mg/g）。大蒜中含有丰富的多糖，在黑蒜的加工过程中，大蒜多糖不断降解产生还原糖，还原糖又能参与美拉德反应而消耗；因此，黑蒜中还原糖含量的变化是大蒜多糖降解和美拉德反应共同作用的结果。
黑蒜加工过程中总酸含量的变化
由图4可知，黑蒜中总酸的含量随着加工时间的延长逐渐升高，在加工结束时达到最高（38.0 mg/g）。美拉德反应是一个产酸的过程，其中间产物α-二羰基化合物能够通过降解生成甲酸、乙酸等有机酸。在果糖与4 种代表性氨基酸（赖氨酸、甘氨酸、组氨酸、半胱氨酸）的美拉德反应模型中，反应体系的酸度均随美拉德反应的进行逐渐增加。
黑蒜加工过程中总游离氨基酸含量的变化
由图5可知，新鲜大蒜中总游离氨基酸含量为23.78 mg/g，黑蒜中总游离氨基酸含量随着加工时间的延长先升高后降低，在第6天时达到最高（27.87 mg/g）。黑蒜加工过程中，由于水分含量的减少，样品中的游离氨基酸含量出现短暂升高，同时氨基酸又能不断参与美拉德反应而消耗，因此后期含量降低。游离氨基酸含有氨基，5-HMF含有羰基，因此游离氨基酸也可与5-HMF发生美拉德反应，从而减少了5-HMF的积累。
2、5-HMF含量与其他理化指标的相关性分析结果
如表1所示，5-HMF含量与还原糖、总酸、总游离氨基酸含量的相关系数分别为0.689、0.874、-0.897。5-HMF含量与还原糖含量呈显著正相关（P＜0.05），表明还原糖含量越高越有利于5-HMF的积累，这是因为还原糖作为5-HMF的底物能够促进5-HMF的生成。5-HMF与总酸含量呈极显著正相关（P＜0.01），表明酸性条件下更适于5-HMF的生成，当加工至第8天，黑蒜中总酸含量达到20 mg/g后，5-HMF生成速率明显加快。5-HMF与总游离氨基酸含量呈极显著负相关（P＜0.01），表明游离氨基酸能抑制5-HMF的积累。
3、市售黑蒜样品中5-HMF的含量
为进行黑蒜的安全性评价，对市售黑蒜中5-HMF含量进行了测定。如表2所示，市售黑蒜中5-HMF的含量最高为0.64 mg/g，平均为0.34 mg/g。
4、小鼠28 d经口毒性实验结果
1
一般观察结果
实验期间至实验结束，对照组和各实验组的小鼠毛色正常，未观察到明显的异常症状和体征，也无死亡情况的发生。
2
小鼠每周体质量变化情况
小鼠每周体质量的增长情况如表3所示，在实验期间，各组小鼠的体质量都在不断增长，雄性小鼠的体质量增长明显快于雌性小鼠，但是各个实验组与同性别对照组相比没有显著性差异（P＞0.05）。
3
小鼠血液学指标
黑蒜和5-HMF对小鼠血液学指标的影响如表4所示，各项指标各个实验组与同性别对照组相比没有显著性差异（P＞0.05），表明黑蒜和5-HMF对小鼠血液学指标无不良影响。
4
小鼠血液生化指标
黑蒜和5-HMF对小鼠血液生化指标的影响如表5所示，雄性小鼠中，5-HMF高剂量组的谷草转氨酶活力与对照组相比显著升高，其他各项指标各个实验组与同性别对照组相比没有显著性差异（P＞0.05），表明黑蒜和中、低剂量的5-HMF对小鼠血液生化指标无不良影响。
5
小鼠脏/体比
28 d喂养实验结束后，对小鼠的脏器系数的分析结果见表6，各个实验组与同性别对照组相比没有显著性差异（P＞0.05），表明黑蒜和5-HMF对小鼠脏/体比无不良影响。
6
组织病理学检查结果
如图6所示，镜检时发现5-HMF高、中剂量组的肾脏发生轻度细胞变性，主要为部分肾小管上皮细胞发生颗粒变性，对照组、黑蒜组和5-HMF低剂量组正常，综合分析可得5-HMF对小鼠的未观察到有害作用剂量为200 mg/kg mb。各个剂量组的其他组织未见明显的病理学改变。
7
黑蒜的安全性评价
前文测得市售黑蒜中5-HMF的平均含量为0.34 mg/g，以体质量60 kg的成年人每日食用30 g黑蒜计，人体每日通过黑蒜摄入5-HMF的量为0.17 mg/kg m b ，而5-HMF的未观察到有害作用剂量为200 mg/kg m b ，约是人体通过黑蒜可能摄入量的1 176 倍，由此可认为在正常食用黑蒜的情况下，5-HMF不会对黑蒜的食用安全性产生影响。
结 论
在黑蒜加工过程中，5-HMF的含量随着加工时间的延长不断增加，且与还原糖和总酸含量分别呈显著和极显著正相关，与总游离氨基酸含量呈极显著负相关。还原糖会促进5-HMF的生成，游离氨基酸会抑制5-HMF的积累，总酸含量的增加有利于5-HMF的生成。小鼠28 d经口毒性实验结果表明，单独摄入2 g/kg m b 剂量的黑蒜对小鼠的健康状况和器官组织没有不良影响，一定剂量的5-HMF单体能引起小鼠的谷草转氨酶活力升高和肾小管上皮细胞发生轻度变性，5-HMF对小鼠的未观察到有害作用剂量为200 mg/kg m b 。虽然一定剂量的5-HMF对小鼠有轻微毒性，但人体通过黑蒜摄入的量远远低于其对小鼠的未观察到有害作用剂量，由此可认为在正常食用黑蒜的情况下，5-HMF不会对黑蒜的食用安全性产生影响。
本文《黑蒜中5-羟甲基糠醛的生成规律及安全性评价》来源于《食品科学》2022年43卷3期100-105页，作者：王聪聪，郑振佳，卢晓明，李宁阳，乔旭光。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210108-085。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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