Etude sur le changement de saveur du procédé de Fermentation de l’ail noir

L’ail est riche en composés sulfurés organiques tels queallicdansEt en plusS-allyl-L-La cystéine(Le SAC), which are active ingredients thÀ propos dehave antibacterial, antioxidant, anticancer, anti-diabetic Et en plusanti-inflammatory Les effets[1]. However, when Le conseil des ministrescell structure De lal’ailis destroyed, these composésare converted inÀ propos devolatilessubstances such as allyl methyl sulfide Et en plusallyl mercaptan, which give l’ailsonstrong pungent taste Et en plusirritating odor [2].

FermentatiSur lecan effectively réduireLe conseil des ministrespungent odor De lal’ailEt en plusalso make Le conseil des ministrestexture De lal’ailsofter Et en pluschewy, similar À propos dejelly [3]. Black l’ailis fabriquéPar:fermenting fraisl’ailat hautetemperatures Et en plushigh humidity. Studies [4] have found Que celanoirl’ailcan effectively alleviate Le conseil des ministressymptoms De ladiabetes patients, Et en plussonanti-cancer ability Et en pluspotential to reduce Le conseil des ministresrisk De lacardiovascular disease are even stronger than garlic. This article intends to focus Sur leLe conseil des ministresLes changementsdanschemical compositiSur leEt en plussaveurcomposéspendantLe conseil des ministresprocessing De noirgarlic, focusing Sur lethe Clé:factors that affect sonflavor formation, deeply analyze the flavor characteristics De lanoirgarlic, Et en plusprovide a basis pourimproving the La qualitéDe lanoirl’ailproducts.

1 changements dans les principaux composants chimiques pendant le traitement de l’ail noir

L’ail noir est un produit à base d’ail transformé en profondeur fabriqué en fermentant de l’ail frais à une certaine température (50-90 °C) et à l’humidité (70%-90%) pendant une certaine période de temps [5-7]. Ce processus de fermentatiSur lecomprend une variété de réactions chimiques, y compris la réactiSur lede Maillard, la réactiSur lede dégradatiSur lethermique, la réactiSur led’oxydation, la réactiSur lede polymérisation, la réaction de réarrangement et la réaction de catalyse enzymatique. Ces réactions provoquent des changements dans la composition chimique, qui à son tour affectent la saveur, la couleur, et les propriétés nutritionnelles de l’ail. En termes de couleur, la La fermentationchange l’ail du blanc au noir, d’où le nom d’ail noir.

As shown dansFigure 1, aprèsfermentation, the chemical composition De lal’ailchanges. Le conseil des ministres Contenu du siteDe lareducing sugars, organic acids, alkaloids, polyphenols, melanoidins Et en plus5-hydroxymethyl furfural (5-HMF) increases, while the content De lamoisture, lipids, allicdansEt en pluspolysaccharides decreases [8]. Among these, the increase danspolyphenols, 5-HMF, Et en plusalkaloids can give noirl’ailstronger antioxidant, antiviral, Et en plusanticancer effects; the decrease dansallicdansEt en plusgarlicdanscan help reduce the pungent smell De lanoirgarlic; Et en plusthe fermentation-derived melanoidins, thiophenes, furans, Et en pluspyrazines can give noirl’aila unique toasty aroma, sweetness, Et en pluscaramel flavor [9]. 

1.1 changements dans les composés organiques du soufre

Garlic has a unique pungent aroma, which is mainly attributed to the presence De lasubstances such as allicdansEt en plusvolatile sulfur composés[10]. As shown dansFigure 2, the organic sulfur composésdansl’ailare converted Par:deamidation with the action De laγ-glutamyl peptidase to γ-L-glutamyl-S-allyl-L-cysteine, which is converted Par:deamidation or S-oxidation to SAC or γ-L-glutamyl-S-allyl-L-cysteine-S-oxide, Et en plusfinally by S-oxidation or deamidation to S-allyl-L-cysteine sulfoxide (allicin) [11]. Allylthiosulphuric acideis a colorless, odorless substance that is produced when l’ailis mashed or grated Et en plusthen hydrolyzed by alliinase to Les produitsdehydroalanine Et en plusallyl sulfonate. The two allyl sulfonates then spontaneously condense to form allicin, which is the madanssource De lagarlic' S odeur piquante [12]. L’alliine est instable et peut se décomposer en sulfures volatils tels que le sulfure de diallyle, le disulfure de diallyle et le trisulfure de diallyle [13].

La Fermentation implique une variété de réactions chimiques et peut donc modifier le goût des aliments [14-16]. Pendant la fermentation, le traitement thermique peut conduire à l’inactivation de l’allinase, réduisant ainsi la production d’allicine, de sorte que l’ail noir n’a pas d’odeur piquante [17]. En outre, l’allicine peut être convertie par réaction à la s-allyl-l-cystéine (SAMC) stable et inodore, qui est 6 fois plus élevée dans l’ail noir que dans l’ail [18]. Le disulfure de diallyle, le trisulfure de diallyle et le trisulfure de dipropyle sont présents dans les composés sulfurés de l’ail et de l’ail noir. Seule l’allicine est détectée dans l’ail, tandis que la 2-acétyl-1-pyrroline est détectée dans l’ail noir [18]; La teneur en composés sulfurés comme le trisulfure d’allylméthyle, le sulfure de diallyle, le disulfure de diallyle et le trisulfure de diallyle et d’autres composés contenant du soufre diminue graduellement dans l’ail noir [20].

1.2 changements dans les glucides

The carbohydrate content De lal’ailis about 33%, Et en plusit is mainly composed De lawater-soluble sugars Et en plusfructans. The fructans dansl’ailare keto-sugars composed De lafructose Et en plusglucose dansa ratio De laabout 14:1 [21]. Garlic polysaccharides are degraded pendantfermentation to form various monosaccharides (e.g. glucose, fructose, etc.) or disaccharides [22]. Li et al. [23] showed that pendantthe processing De lanoirgarlic, the total amount De lapolysaccharides decreases by about 30%, Et en plusis converted into monosaccharide components, mainly fructose, galactose Et en plusgalacturonic acid, with a molar ratio De la307:25:32. In addition, high temperatures Et en pluslow pH Hcan promote the hydrolysis De lasucrose Et en plusproduce glucose Et en plusfructose, which give noirl’ailsonsweetness [24]. Black l’ailalso has a sour taste, which is due to the increase dansorganic acid content pendantpolysaccharide dégradation[25].

Les glucides sont les précurseurs de la réaction de Maillard. L’amadori (1-amino-1-désoxycétose n-substitué) et les Heyns(2-amino-2-désoxycétose n-substitué) sont des produits intermédiaires importants de la réaction de Maillard, qui sont souvent utilisés pour évaluer le degré de réaction de Maillard. Ils sont également précurseurs de la Formation des formateursde mélanoïdines.

Amadori et Heyns peuvent également être convertis par hydrolyse acide en acides 2-furanylméthyllysine et 2-furanylméthylamino, qui sont également des indicateurs importants pour l’évaluation de la qualité de l’ail noir [26]. Les mélanoïdines sont les produits finaux de la réaction de Maillard Maillardet sont des glucides bruns de poids moléculaire élevé contenant de l’azote polymérisé. Ils sont également connus sous le nom de pigments bruns et contribuent de façon significative au brunissement de l’ail noir pendant le traitement27. En plus des mélanoïdines, la réaction de Maillard pendant la fermentation peut également produire du 5-HMF, qui peut être utilisé pour évaluer la teneur en glucides des aliments28. En outre, le 5-HMF Fpeut également être formé par caramélisation. Zhang et al. [29] ont souligné que le 5-HMF peut influer sur la couleur de l’ail noir. Lorsque la teneur en 5-HMF est de 4 g/kg, l’ail commence à devenir noir. Plus la teneur en 5-HMF est élevée, plus le brunissement de l’ail noir est profond, et une teneur en 5-HMF trop élevée donnera à l’ail noir un goût amer.

1.3 changements dans d’autres composants chimiques

The Maillard réactionpendantnoirl’ailprocessingPeut provoquer la dénaturation des protéines et la formation de divers acides aminés. Dans des conditions acides, la réaction de Maillard provoque la dégradation de protéines ou de peptides par des réactions enzymatiques ou non enzymatiques, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en certains acides aminés de l’ail noir, tels que la L-alanine, la L-valine, la L-isoleucine, la L-tyrosine et la l-phénylalanine, etc.[24]. Li et al.[23] ont constaté que la teneur en acides aminés des échantillons d’ail noir préparés par congélation était réduite de 50,97%, ce qui indique que la teneur en acides aminés de l’ail noir peut varier selon la méthode de traitement.

Les lipides peuvent changer pendant le traitement de l’ail noir en raison de l’oxydation. Après la fermentation de l’ail en ail noir, les lipides bruts peuvent être convertis en composés tels que des alcools, des aldéhydes, des cétones et des lactones dans des conditions de température élevée et d’humidité élevée, donnant ainsi à l’ail noir une saveur riche, mais la teneur en lipides bruts est considérablement réduite [30].

2 changements dans les composés caractéristiques de saveur pendant le traitement de l’ail noir

Dans les aliments, certains composés aromatiques sont définis comme des composés aromatiques caractéristiques parce qu’ils donnent à l’aliment un arôme unique [31-38].

Table 1 shows that the green Et en plussulphurous flavours De lagarlic are more prominent than those De noirgarlic. Compounds such as diallyl sulphide, 3-vinyl-1,2-thiazole, dimethyl disulphide Et en plusdimethyl trisulphide can all contribute to the sulphurous flavour or caractéristiquesgarlic flavour De lagarlic. In noirgarlic, the content De lasubstances such as torréfiéEt en plussweet aromas increases, which contributes to the unique sweet Et en plussour flavor De lanoirgarlic. Black garlic contains a variety De laaroma components such as aldehydes, alcohols, volatile sulfur compounds, ketones Et en plusorganic acids, while garlic mainly contains volatile sulfur composésEt en plusa small amount De laaldehydes Et en plusketones [10].

The volatile Les sulfuresdansnoirgarlic, such as 2-vinyl-4H-1,3-dithiophene, allyl methyl trisulfide, diallyl trisulfide, 3-vinyl-1,2-thiazole-4-cyclohexene, and diallyl sulfide, together impart the garlic-like aroma characteristics De lanoirgarlic. 3-Vinyl-1,2-thiazol-5-one, diallyl disulfide and diallyl sulfide are characteristic flavour composésDe lagarlic. Allyl methyl trisulfide and allyl methyl disulfide are flavour composéscommon to garlic Et noirgarlic. Volatile sulfur composéssuch as allyl trisulfide and diallyl sulfide have a particularly strong aroma due to leurlow threshold values [34].

En plus des composés sulfurés, les composés hétérocycliques sont également des substances actives aromatiques importantes dans l’ail noir. 2(5H)-furanone (brûlé), furancarbonal (saveur de caramel), 2-acétyl-1-pyrroline (saveur d’amande grillée), 2-furanyléthanone (saveur de vinaigre balsamique), et 5-heptylidène-2 (3H)-furanone (saveur d’amande) ont été détectés. Ces composés sont uniques à l’ail noir et sont principalement responsables de son arôme grillé et de sa douceur. En outre, l’ail noir contient également deux composés carbonyliques uniques: 1-hydroxy-2-butanone (salé) et 3-méthylthiopropanal (saveur de pomme de terre cuite). La formation de composés tels que l’alcool allylique (saveur d’ail cuit) et (E,Z)-2,6-nonadien-1-ol (saveur de concombre) contribue également à la saveur unique de l’ail noir, qui est différente de celle de l’ail. Des composés tels que l’acide 3-méthylbutanoïque (odeur de sueur), l’acide acétique (goût aigre) et l’acide propionique (goût épicé) augmentent l’acidité de l’ail noir. La Fermentation améliore les arômes aigre et umami et réduit le goût salé [37], tout en réduisant considérablement le goût amer de l’ail. Ce changement peut être lié à la diminution de la teneur en composés organiques soufrés.

3 facteurs influençant les caractéristiques de saveur de l’ail noir

Factors such as garlic variety, planting location, and growing conditions have a significant Impact sur l’environnementon its quality, which dansturn Les changementsthe sensorielattributes De lanoirgarlic [38]. In addition, the nutritional composition De lagarlic, the processing La technologieDe lanoirgarlic (e.g., prétraitementmethods, fermentation temperature, fermentation time, and relative humidity), the chemical reactions that occur pendantprocessing (e.g., the Maillard reaction), and endophyteLes bactériesalso affect the flavor La qualitéDe lanoirgarlic [39].

3.1 facteurs nutritionnels

3.1.1 Carbohydrates Fructan is one De lathe important factors affecting La qualitéDe lanoirgarlic. During the processing De lanoirgarlic, its fructan content decreases significantly, by 84.6% to 99.2% [40]. The fructose content dansblack garlic is higher than that De laglucose, and fructose is a ketose that participates Dans leMaillard réactionat a lower rate than glucose, which is an aldose [4]. Therefore, after fermentation, the fructose content De lagarlic increases to a certain extent, which contributes to La formationDe lathe unique sweet aroma De noirgarlic [42]. In addition, the formation De lathe sour taste De noirgarlic is closely liésto the fermentation and degradation De lacarbohydrates Pendant la chaleurLe traitement[42]. Fermentation and degradation De lacarbohydrates can produce organic acids, which can lead to a decrease in pH [42].

3.1.2 protéines et acides aminés

L’ail est riche en protéines et en acides aminés essentiels. Le traitement à haute température peut dénaturer la protéine de l’ail noir et produire une variété d’acides aminés libres. Lors du traitement de l’ail noir, les acides aminés tels que la tyrosine, l’arginine et l’acide glutamique sont réduits parce qu’ils participent à la réaction de Maillard pour synthétiser des substances aromatiques [43]. En outre, la teneur en acides aminés à chaîne ramifiée tels que la leucine et l’isoleucine augmente de manière significative pendant le traitement de l’ail noir. Ces acides aminés libres peuvent subir une réaction de Maillard avec les sucres pour produire une variété de substances volatiles [39].

3.2 caractéristiques de qualité

Factors such as garlic variety, growing location, climatic conditions, soil characteristics, rainfall and cultivation management can all affect the quality, aroma and organoleptic propriétésDe lagarlic and its black garlic Produits produits[44]. The quality and physiologically active compounds of garlic from différentorigins may differ significantly in composition and content [45]. Compared with black garlic fermentéfrom ordinary garlic, black garlic fermentéfrom organic garlic contains more organic sulfur compounds [45], and the content of 5-HMF in black garlic increases with the extension of garlic La croissancetime [6].

3.3 facteurs de processus

3.3.1 méthodes de prétraitement

Common preLe traitementmethods include freezing, high pressure and ultrasonic pretreatment, and the influencemechanisms of each prétraitementmethod are différent[46]. Freezing prétraitementcan destroy the cell structure of garlic and promote the production of more characteristic flavor compounds, thereby enhancing the sweetness and quality of black garlic. High-pressure preLe traitementcan help to maintain or améliorerspecific flavor substances, making the taste of black garlic richer and more balanced. Ultrasonic pretreatment enhances the permeability of the cell walls of garlic through sound energy, which helps to Extrait extraitand transform the ingredients and promote the formation of aroma and flavor substances.

La teneur en SAC d’ail a été augmentée respectivement de 6, 4 et 10 fois après cryoconservation (-20°C pendant 30 h), prétraitement par ultrasons (28 kHZ zpendant 2 h) et prétraitement à haute pression hydrostatique (300 MPa pendant 15 min) [47]. Par rapport à la cryoconservation et au prétraitement à ultra-haute pression, le prétraitement ultrasonique peut considérablement améliorer la perméabilité de la paroi cellulaire d’ail, favoriser la sortie d’un plus grand nombre de transpeptidase de γ-glutamyl sérique de la cellule et la réaction avec γ-l-glutamyl-s-allyl-l-cystéine, ce qui entraîne une teneur en SAC plus élevée dans le produit d’ail noir [46]. De plus, le prétraitement par congélation peut gravement endommager la structure cellulaire de l’ail, accélérant ainsi la réaction de Maillard et produisant plus de 5-HMF. L’effet non thermique du chauffage ohmique (110-130 V, 60-80 °C) aide à hydrolyser les fructans en fructose, ce qui à son tour accélère la réaction de Maillard et augmente l’accumulation de 5-HMF [48].

3.3.2 température de Fermentation

La température de Fermentation a un effet significatif sur le goût et l’arôme des produits à l’ail noir [29]. À mesure que la température de fermentation augmente, la teneur en précurseurs d’arômes tels que l’allicine, le SAC et le γ-l-glutamyl-s-allyl-l-cystéine diminue graduellement [49]. Lorsque la température de fermentation est de 60°C, l’ail n’a pas encore complètement noirci et son arôme piquant ne s’est pas encore complètement dissipé. Lorsque la température de fermentation est de 70°C, la qualité et le goût de l’ail noir sont meilleurs [49]. Lorsque la température de fermentation est de >90°C, les réactions chimiques dans l’ail s’accélèrent, la teneur en sucre réducteur diminue, et un goût amer et brûlé peut se développer, ou même des substances nocives peuvent se former [39]. Dans des conditions de température de fermentation de 75°C et d’humidité relative de 85%, la teneur en précurseurs d’arômes tels que l’acide γ-aminobutyrique, le SAC et le γ-l-glutamyl-s-allyl-l-cystéine a beaucoup changé, ce qui a contribué à améliorer la qualité de saveur de l’ail noir [50].

3.3.3 temps de Fermentation

Un temps de fermentation approprié améliore non seulement l’efficacité des réactions chimiques, mais augmente également la richesse des composants arômes de l’ail noir et maintient un goût équilibré. Après une fermentation à 70-80 °C pendant 10 jours, la teneur en allicine de l’ail est passée de 11,3 g/kg à 2,3 g/kg, et l’allicine a été réduite à un niveau indétectable [51]. La diminution de l’allicine était principalement attribuable à sa conversion en SAMC, tandis que la diminution de la teneur en alliine a été attribuée à sa conversion en substances comme le sulfure de diallyle, le disulfure de diallyle et le trisulfure de diallyle. Après 45 jours de fermentation à 40 °C, la teneur en SAC de l’ail noir est passée de 19,6 μg/g à 124,7 μg/g [52]. De plus, la teneur en glucose et en fructose de l’ail noir a atteint un sommet au 45e jour de fermentation [9].

3.3.4 humidité Relative

The appearance and browning degree of black garlic are closely liésto the relative humidity. High humidity slows down browning, so that black garlic is sweeter and more humid, and the content of organic acids decreases. On the other hand, low humidity may inhibit the chemical reaction and prevent the formation of flavor compounds, resulting in a hard texture [53]. The optimum humidity for black garlic processing is 80% [49]. In addition, the water activity also affects the Maillard reaction, which in turn affects the formation of Composés aromatiquesin black garlic [53].

3.4 réaction de Maillard

La réaction de Maillard produit diverses substances hétérocycliques telles que les mélanoïdines, les thiophènes, les pyrazines, les furanes et les furanones [54], ainsi que le 5-HMF et d’autres composés furfuraux [55]. Les composés aromatiques produits par la réaction de Maillard sont principalement responsables de l’arôme rôti de l’ail noir. Par exemple, la 2(5H)-furanone produite par la réaction de Maillard peut donner à l’ail noir un arôme grillé, tandis que le 3-méthylthiopropanal produit une saveur semblable à celle des pommes de terre cuites [10]. La réaction de Maillard est étroitement liée à l’oxydation des lipides, et la réaction synergique entre les deux favorise l’interaction des intermédiaires de réaction, enrichissant ainsi le goût de l’ail noir.

Najman et al. [37] identified various flavor compounds in black garlic, such as carbon disulfide, 2-methylthioethanol, 2-methyl-2-propyl mercaptan, 2-octanone, 2-furancarboxaldehyde, α-pinene, 2,3-dimethylpyrazine, 5-methylfurfural and 4-hydroxy-5-methyl-3-furanone, which together give black garlic a complex aroma of toasting, caramel, burning and fruit. In addition, 5-methylfurfural and 2-acetylfuran can give black garlic a unique sweet aroma [3]. The intermediate product of the Maillard reaction, 2-acetylpyrroline, is the main substance that gives black garlic its pleasant aroma [56]. Furfuryl compounds produced by the Maillard reaction have a sweet characteristic and are key markers that distinguish black garlic from garlic [20]. Organic sulfur compounds in garlic are mainly converted into volatile nitrogen-containing compounds such as alkyl sulfides, pyridines, and pyrazines during fermentation, and these compounds do not exist in garlic [12].

3.5 bactéries endophytes

Endophytic bacteria not only have biological control functions, but also promote plant growth. Spontaneous fermentation of garlic to form black garlic is related to the activity of its endophytic bacteria [57]. Endophytic bacteria can speed up the fermentation of garlic, improve its taste and form more fonctionnelcompounds, thereby extending the shelf life [58]. Suharti et al. [59] isolated endophytic bacteria such as Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Agrobacterium, Rhodostominia, Xylella, Pantoea, Acidiphilus, Burkholderia, Corynebacterium, and Streptomyces, which can promote the degradation of glucose to produce organic acid compounds such as tartaric acid, succinic acid, malic acid, and acetic acid, thereby giving black garlic an acidic taste. In addition, the genus Bacillus, which is also an endophytic bacterium, can promote the conversion of inulin-type fructans to fructose [27]; at the same time, the number of Bacillus species decreases with increasing levels of organic Les sulfuresand 5-HMF.

4 Conclusion

The fermentation Le processusof garlic involves a variety of chemical reactions, which not only help to reduce the pungent odor, but also help to form the unique sweet and sour aroma of black garlic. At the same time, fermentation can promote the formation of more functional active substances in black garlic, which endows it with antioxidant, antiviral and anticancer effects. Therefore, as a deep processing product of garlic, black garlic has good market prospects and development potential. With the development of flavoromics, research on the flavor substances of black garlic has gradually deepened, but there are still many problems. Subsequently, standardized indicators and testing methods for black garlic flavor substances can be established; the production pathways and interactive relationships of characteristic flavor substances in black garlic can be further explored in depth; and the flavor and nutritional quality of black garlic can be precisely controlled according to consommateurpreferences.

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