大蒜的资源化综合利用

大蒜的资源化综合利用,华中农业大学 食品科技学院王鲁峰 博士/副教授 ,2,目录,我国大蒜资源,大蒜的功效及机理研究现状,我国大蒜产品的加工研究现状,发展前景,3,1.大蒜简介,大蒜(Allium sativum L.)为百合科葱属多年生草本植物,世界各地均有栽培。明代本草纲目记载,大蒜有散痛肿、除风邪、杀毒气、去风湿、疗毒癣、健脾胃、止霍乱、解瘟疫等功效，可治疗数十种疾病。,大蒜的主要营养成分表,引自/,大蒜的氨基酸成分含量,6,2.我国大蒜资源,我国是世界大蒜种植的第一大国,“世界大蒜看中国，中国大蒜看金乡”全国种蒜面积约400万公顷以上，总产量达600万吨以上。由于世世代代劳动人民的精心培育、种植,各地形成了许多各具特色的地方品种。山东金乡片区河南中牟片区江苏邳州及周边,全国大蒜种植分布（共约500-600万亩）,大蒜的分类,目前中国的大蒜产量占全球总产量的70%以上，但国内大蒜加工产业链过于简单，经济效益相对较低。当前国际上开发的大蒜加工制品，约有130多种，但中国只有40多种（倪元颖）。目前我国大蒜加工产业链过于简单，主要消费渠道是国内直接鲜食，再有就是保鲜出口，且多以鲜蒜出口为主，深加工产品非常少。发达国家农产品产后值与自然产值的比例，在3比1左右，美国达到3.7比1，德国、日本也在2.7、2.5比1左右，而我国还不到0.5比1。大蒜产业健康持续发展，必须发展深加工。一方面提高产业附加值、拉长产业链，提高经济效益；另一方面，进一步缓和我国大蒜产销失衡的矛盾，避免种植风险。,20世纪80年代以前：人类热衷于它的抗菌作用的研究。20世纪80年代以后：人类热衷于它防治心脑血管疾病的研究。近三十年以来：人类热衷于它防治肿瘤的研究。,3.大蒜的功效及机理研究现状,蒜氨酸:(S)-3-(Allylsulphinyl)-L-alanine(S)-3-(烯丙基亚磺酰)-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-丙烯基硫代亚磺酸烯丙酯,蒜氨酸的主要变化途径,大蒜 中的蒜氨酸,大 蒜 辣 素,大 蒜 油,蒜氨酸酶,加水蒸馏,磷酸吡哆醛,复合物,分解,各种含硫化合物,光热、有机溶剂,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,不仅对经自由基(OH)和超氧阴离子自由基(O2-)等活性氧自由基有较强的清除能力,而且还可以阻止体内过氧化反应及产生自由基,抗老化和抑制癌细胞的生长。,大蒜及其提取物对动脉粥样硬化的多种危险因子均有良性影响。大蒜素能降低血清中甘油三酯和总胆固醇含量,抑制动脉粥祥硬化灶的形成,提高血液中-脂蛋白的含量；大蒜提取物可明显抑制血小板粘性,降低凝血因子的活性及血浆中丙二醛水平。多食大蒜还有降低血压作用。,防治心脑血管疾病,防治糖尿病,大蒜及其提取物对糖尿病动物的血糖有降低作用,提高机体免疫力,抵御艾滋病,排铅,大蒜注射液对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬机能有明显促进作用,而且淋巴细胞转化率和玫瑰花瓣状反应均显著提高。同时,大蒜所含的有效成分可增加物质代谢、能量转换和促进血液循环,改善体质,这对于恢复和重建艾滋病患者的免疫系统功能有很大益处,国内外均有报道给铅作业工人口服大蒜，对治疗慢性铅中毒有较好的疗效。一是大蒜本身含有的能直接与铅反应的物质, 如果胶、半胧氨酸、葫蒜素、三硫醚等二是某些含硫化合物如硫醚、硫肤等进入人体后, 可释放出活性的琉基物质, 这些琉基物质再与铅反应生成配合物。,16,4.我国大蒜产品的加工研究现状,4.1 保健食品,大蒜保健饮料,大蒜啤酒,蒜芽酒,风味独特、原料易得、工艺简单、成本低廉。含蛋白质和多种维生素、微量元素及其他有效成分,是一种营养型多功能饮料,具有增强人体生理机能和免疫能力、促进新陈代谢、延缓衰老的功能。,大蒜汁的制取：选大蒜,脱皮,分选,清洗,在9095热烫3min5min,加清水,捣碎后,按料液比加入食用酒精,室温下浸泡脱臭,离心分离,过滤即得大蒜汁,用大蒜汁与普通啤酒勾配即成蒜味啤酒,此酒能降血压治疗胃寒和失眠。,取完整、无病害、无虫蛀、无机械损伤的大蒜头分瓣,剥皮,让其吸收水份发芽,待蒜芽露出蒜瓣的长度小于0. 3cm时,将其净化处理置于酒中浸泡, 可获得具有天然碧绿透明,蒜味适口的蒜芽酒。,17,此外,大蒜经粉碎、浆液脱水、湿粉烘干、粉碎装囊等工序处理,可以制成食用携带方便的大蒜胶囊,这种产品具有预防和治疗糖尿病、防癌抗癌及抗衰老的功效。,4.2 食品调味品,用脱臭大蒜可制成色泽雪白、质地晶莹、口感香甜的蒜米,大蒜,大蒜绞制成蒜乳液后加入添加剂,搅匀可制得口感滑腻、辣味柔和的蒜乳,将脱水蒜经粉碎、过筛、包装处理、干燥后可制得蒜精,大蒜还可以制成纯天然的食用调味蒜油,19,这些全天然的绿色大蒜系列调味品均保留了鲜蒜的有效成分和独特香味,不含任何有害的化学合成物质,无毒副作用,食用方便,营养丰富,是餐厅、家庭、宴席、旅游的佐餐佳品。大蒜还可用来制作大蒜调料粉、蒜泥、蒜膏、蒜酱、糖醋蒜头、蒜蜜调味品及蒜汁醋调味品等。 蒜汁醋制作工艺:大蒜 去皮 清洗 破碎 混合 加入灭菌醋浸泡 过滤 杀菌 灌装 成品,20,4.3 食品防腐剂、保鲜剂,用大蒜为主要原料可制成食品防腐剂,其制法是将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,以去除大蒜的特殊气味,再与聚赖氨酸混合制成食品防腐剂。这种食品防腐剂使用时加入或喷淋到食品表面,均具有显著的抗菌防腐作用,能够杀死或抑制食品内部或表面的病原微生物。,21,4.4 饲料添加剂,在新鲜大蒜中,没有游离的大蒜素,只有它的前体物质蒜氨酸,约占大蒜总量的0.24% ,它在新鲜大蒜中以无臭的形式存在。当大蒜组织受损后,蒜中的蒜酶被激活,催化分解蒜氨酸,从而生成大蒜素而使蒜具有辣味。 大蒜素不稳定,在一定条件下分解生成多种烯丙基硫化物,而使蒜具有强烈的蒜臭味。采用溶剂萃取法从大蒜中提取大蒜素,可以制成改性大蒜素饲料添加剂。,含大蒜油%的饲料添加剂，已被农业部批准。调味诱食，改善饲料品质降毒驱虫，防霉保鲜无毒、无副作用、无药残留、无耐药性。,22,经过鱼类和禽类的饲喂试验表明,饲料中添加大蒜素,在提高重量、成活率等方面都获得了良好的效果。 大蒜素常用的提取方法有溶剂浸提法和CO2流体萃取法,其中CO2流体萃取法工艺较为先进。 CO2流体萃取法工艺：大蒜 去皮 清洗 破碎或切片 CO2流体萃取 蒜素液,23,4.5 医药制品,大蒜精油是1种抗菌杀菌的药物,对多种球菌和大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、百日咳菌及霉菌、病毒、阿米巴虫、晓虫等都有良好的抑制和杀灭作用。 此外,还有降低胆固醇、三酸甘油酯和脂蛋白的功能,可以制成片剂、口服液或葡萄糖注射液临床使用,蒜精口服液日常食用也可增强人体的抗病能力。 大蒜油可通过抑制自由基的形成及肝微粒体脂质过氧化作用,而起到保护肝脏、提高肝脏解毒能力,同时还起到抗氧化、抗衰老及杀菌消炎、抗血小板聚集等作用。,传统水蒸汽蒸馏法,大蒜精油,超临界CO2萃取法,其主要生产工序有使用优质麻油做溶剂、融取大蒜素而制成,其间经过筛选、浸泡、去皮、打浆、液化、恒温、离心、蒸馏、过滤等多道工序制备,超临界CO2萃取的主要工艺为大蒜经去皮、清洗、破碎或切片再超临界CO2萃取得到大蒜油,25,4.6 速冻产品,主要是指速冻蒜米。近年来在国际市场上速冻产品颇为畅销,日本、新加坡等国需求量很大。工艺流程如下：大蒜 去皮 漂烫 冷却 甩干 速冻 包装 低温贮藏,4.7 脱水制品,大蒜脱水制品主要指蒜片、蒜粉、蒜粒（米）等,不仅保持了大蒜特殊风味,而且贮运、食用方便。,加工方法,热风干燥法,微波法,冻干法,高压膨化法,真空干燥法,4.8 发酵制品-黑蒜,黑蒜又名发酵黑蒜，是用新鲜的生蒜，带皮放在高温高湿的发酵箱理经自然发酵制成的食品。 发酵成熟的黑蒜经特殊制程发酵后，将生蒜中含有的造成刺激的蒜素转化为无蒜臭、低刺激性的含硫化合物；多酚类物质含量和SOD活性比生蒜多10倍以上，抗氧化能力也增强，因此，食用黑蒜不会产生难闻气味及刺激肠胃的感觉，是无任何添加剂、营养成分丰富、美味可口的纯绿色食品。,28,5 发展前景,国际市场对大蒜深加工产品需求潜力很大。在英国大蒜制剂每年的销售量在一亿片左右；美国每年消费价值一亿美元以上的大蒜制剂；在德国药物销售量最大的就是大蒜制剂。据美国南佛罗里达州大学网站上公布的信息, 1998-1999年大蒜制剂在全美保健药品销售榜上排列在人参、银杏叶制剂等10个品种中的第一位。我国是世界上大蒜重要的生产国与出口国, 但是进行深加工的大蒜产品比较少,主要出口初级产品和原料性产品。因此我国要加快大蒜深加工产品的开发,尤其是开发耐贮运,不褐变,无臭味,高营养,高疗效,食用方便,味道鲜美的大蒜保健食品,使大蒜产业向精细化和高附加值方向发展。,29,5.1 蒜氨酸的提取、纯化,据了解，美、德、瑞士、日本和加拿大等发达国家均利用“超低温冷冻加工技术”（68）先将蒜头在低温中粉碎，再用离心分离技术得到其中所含的蒜氨酸成分。此法对设备要求极高，因此，生产出的蒜氨酸成品的价格普遍较高。国际市场上每克蒜氨酸按含量的高低售价在12万1万多美元。目前美国、德国、加拿大、瑞士和日本等西方国家市场上均有各种蒜氨酸类保健产品销售，平均价格为每盒（瓶）4050美元。,5.1.1 提取溶剂,常用的有机溶剂：甲醇、乙醇、丙酮等5.1.2 提取方法 浸渍法：渗漉法：回流提取法：超声提取法：,5.1.3 粗提物的纯化方法醇沉法：超滤法：吸附澄清法,5.2 大蒜加工废水、废弃物的综合利用,每加工一吨蒜片，可产生4-6吨废水，此废水中含有大量的含硫化合物。 2008年“蒜片加工废水的M-MIT多级处理及综合利用新技术”（曲阜师范大学）采用分子印迹分离技术和膜