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

L’ail est riche en composés organiques sulfurés tels que l’allicine et le s-allyl-l-cystéine (SAC), qui sont des ingrédients actifs qui ont des effets antibactériens, antioxydants, anticancéreux, antidiabétiques et anti-inflammatoires [1]. Cependant, lorsque la structure cellulaire de l’ail est détruite, ces composés sont transformés en substances volatiles telles que le sulfure d’allylméthyle et l’allylmercaptan, qui donnent à l’ail sSur legoût fort piquant et sSur leodeur irritante [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’ailÀ propos dehautetemperatures 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 À propos dereduce 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 leLe conseil des ministresClé:factors that affect sonflavor formation, deeply analyze the flavor characteristics De lanoirgarlic, Et en plusprovide a basis pourimproving the La qualitéDe laProdusond’ail noir.

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

Black garlic is a deep-processed l’ailproduct made Par:fermenting fraisl’ailat a certadansLa température(50–90°C) Et en plushumidity (70%–90%) for a certadansperiod De latime [5–7]. This La fermentationLe processusinvolves a variety De lachemical reactions, including the Maillard Maillardreaction, thermiquedegradatiSur lereaction, oxidatiSur lereaction, polymerizatiSur lereaction, rearrangement reaction, Et en plusenzymatic catalysis reaction. These reactions cautilisationLes changementsdansthe chemical composition, which dansturn affect the flavor, color, Et en plusnutritional propriétésDe lathe garlic. In terms De lacolor, fermentatiSur lechanges l’ailfrom white to black, hence the name noirgarlic.

Comme le montre la Figure 1, après la fermentation, la composition chimique de l’ail change. La teneur en sucres réducteurs, acides organiques, alcaloïdes, polyphénols, mélanoïdes et 5-hydroxyméthyl furfural (5-HMF) augmente, tandis que la teneur en humidité, en lipides, en allicine et en polysaccharides diminue [8]. Parmi ceux-ci, l’augmentation des polyphénols, du 5-HMF Fet des alcaloïdes peut donner à l’ail noir des effets antioxydants, antiviraux et anticancéreux plus forts; La diminution de l’allicine et de la garlicdanspeut aider à réduire l’odeur piquante d’ail noir; Et les mélanoïdines, les thiophènes, les furanes et les pyrazines dérivées de la fermentation peuvent donner à l’ail noir un arôme grillé unique, une douceur et une saveur de caramel [9]. 

1.1 changements dans les composés organiques du soufre

L’ail a un arôme piquant unique, qui est principalement attribué à la présence de substances telles que l’allicine et les composés volatils du soufre [10]. Comme le montre la Figure 2, les composés organiques sulfurés de l’ail sont convertis par désamordation sous l’action de la γ-glutamyl peptidase en γ-l-glutamyl-s-allyl-l-cystéine, qui est convertie par désamordation ou s-oxydation en SAC ou en γ-l-glutamyl-s-allyl-l-cystéine-s-oxyde, et enfdanspar s-oxydation ou désamordation en sulfoxyde de s-allyl-l-cystéine (allicine) [11]. L’acide allylthiosulfurique est une substance incolore et inodore qui est produite lorsque l’ail est écrasé ou râpé, puis hydrolysé par l’alliinase pour produire de la déhydroalanine et du sulfonate d’allyle. Les deux sulfonates d’allyle se condensent alors spontanément pour former l’allicine, qui est la principale source d’acide.#39; 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 Contenu du siteDe 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 Par: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 plusLes produitsglucose Et en plusfructose, which give noirl’ailsonsweetness [24]. Black l’ailalso has a sour taste, which is due to the increase dansorganic acidecontent 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 et 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 peut 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

La réaction de Maillard lors du traitement de l’ail noir peut 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.

Lipids can change pendantthe processing De lanoirl’aildue to oxidation. After l’ailis fermentéinto noirgarlic, crude lipids can be converted into composéssuch as alcohols, aldehydes, ketones Et en pluslactones under high La températureEt en plushigh humidity conditions, thereby giving noirl’aila rich flavor, but the crude lipid content is significantly reduced [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].

Le tableau 1 montre que les arômes verts et sulfureux de l’ail sont plus marqués que ceux de l’ail noir. Des composés tels que le sulfure de diallyle, le 3-vinyl-1,2-thiazole, le disulfure de diméthyle et le trisulfure de diméthyle peuvent tous contribuer à la saveur sulfureuse ou à la saveur d’ail caractéristique de l’ail. Dans l’ail noir, la teneur en substances telles que les arômes torréfiés et sucrés augmente, ce qui contribue à la saveur aigre-douce unique de l’ail noir. L’ail noir contient une variété de composants aromatiques tels que des aldéhydes, des alcools, des composés sulfurés volatils, des cétones et des acides organiques, tandis que l’ail contient principalement des composés sulfurés volatils et une petite quantité d’aldéhydes et de cétones [10].

The volatilesLes sulfuresdansnoirgarlic, such as 2-vinyl-4H-1,3-dithiophene, allyl methyl trisulfide, diallyl trisulfide, 3-vinyl-1,2-thiazole-4-cyclohexene, Et en plusdiallyl sulfide, together impart the garlic-like aroma characteristics De lanoirgarlic. 3-Vinyl-1,2-thiazol-5-one, diallyl disulfide Et en plusdiallyl sulfide are caractéristiquesflavour composésDe lagarlic. Allyl methyl trisulfide Et en plusallyl methyl disulfide are flavour composéscommon to l’ailEt en plusnoirgarlic. Volatile sulfur composéssuch as allyl trisulfide Et en plusdiallyl 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 l’ailvariety, planting location, Et en plusgrowing conditions have a significant Impact sur l’environnementon its quality, which dansturn changes the sensorielattributes De noirl’ail[38]. In addition, the nutritional composition De lagarlic, the processing La technologieDe lanoirgarlic (e.g., prétraitementmethods, fermentation temperature, fermentation time, Et en plusrelative humidity), the chemical reactions that occur pendantprocessing (e.g., the Maillard reaction), Et en plusendophyteLes bactériesalso affect the flavor La qualitéDe lanoirgarlic [39].

3.1 facteurs nutritionnels

3.1.1 glucides le Fructan est l’un des facteurs importants affectant la qualité de l’ail noir. Lors de la transformation de l’ail noir, sa teneur en fructan diminue considérablement, de 84,6 % à 99,2 % [40]. La teneur en fructose de l’ail noir est plus élevée que celle du glucose, et le fructose est un kétose qui participe à la réaction de Maillard à un taux plus faible que le glucose, qui est une aldose [4]. Par conséquent, après la fermentation, la teneur en fructose de l’ail augmente dans une certaine mesure, ce qui contribue à la formation de l’arôme doux unique de l’ail noir [42]. De plus, la formation du goût aigre de l’ail noir est étroitement liée à la fermentation et à la dégradation des hydrates de carbone pendant le traitement thermique [42]. La Fermentation et la dégradation des hydrates de carbone peuvent produire des acides organiques, ce qui peut entraîner une diminution du 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

Des facteurs comme la variété d’ail, l’emplacement de croissance, les conditions climatiques, les caractéristiques du sol, les précipitations et la gestion des cultures peuvent tous influer sur la qualité, l’arôme et les propriétés organoleptiques de l’ail et de ses produits à base d’ail noir [44]. La qualité et les composés physiologiquement actifs de l’ail d’origines différentes peuvent différer considérablement dans la composition et la teneur [45]. Comparativement à l’ail noir fermenté à partir de l’ail ordinaire, l’ail noir fermenté à partir de l’ail biologique contient plus de composés organiques sulfurés [45], et la teneur en 5-HMF de l’ail noir augmente avec la prolongation du temps de croissance de l’ail [6].

3.3 facteurs de processus

3.3.1 méthodes de prétraitement

Les méthodes courantes de prétraitement comprennent la congélation, la haute pression et le prétraitement par ultrasons, et les mécanismes d’influencede chaque méthode de prétraitement sont différents [46]. Le prétraitement par congélation peut détruire la structure cellulaire de l’ail et favoriser la production de composés aromatiques plus caractéristiques, améliorant ainsi la douceur et la qualité de l’ail noir. Le prétraitement à haute pression peut aider à maintenir ou à améliorer des substances aromatiques spécifiques, ce qui rend le goût de l’ail noir plus riche et plus équilibré. Le prétraitement ultrasonique améliore la perméabilité des parois cellulaires de l’ail grâce à une énergie sonore qui aide à extraire et transformer les ingrédients et favorise la formation de substances aromatiques et aromatiques.

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 grEt en plusnombre 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

Fermentation temperature has a significant effect on the taste Et en plusaroma De lanoirgarlic products [29]. As the fermentation temperature increases, the content De laaroma precursors such as allicin, SAC Et en plusγ-L-glutamyl-S-allyl-L-La cystéinegradually decreases [49]. When the fermentation temperature is <60°C, the garlic has not yet completely blackened Et en plusits pungent aroma has not yet completely dissipated. When the fermentation temperature is 70°C, La qualitéEt en plusflavour De lathe noirgarlic are better [49]. When the fermentation temperature is >90°C, the chemical reactions Dans legarlic accelerate, the reducing Le sucrecontent decreases, Et en plusa bitter Et en plusburnt flavour may develop, or even harmful substances may form [39]. Under conditions De laa fermentation temperature De la75°C Et en plusa relative humidity De la85%, the content De laaroma precursor substances such as γ-aminobutyric acid, SAC Et en plusγ-L-glutamyl-S-allyl-L-cysteine changed most significantly, which helped to améliorerthe flavor quality De lanoirgarlic [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

L’apparence et le degré de brunissement de l’ail noir sont étroitement liés à l’humidité relative. Une humidité élevée ralentit le brunissement, de sorte que l’ail noir est plus sucré et plus humide, et la teneur en acides organiques diminue. D’autre part, une faible humidité peut inhiber la réaction chimique et empêcher la formation de composés aromatiques, ce qui donne une texture dure [53]. L’humidité optimale pour le traitement de l’ail noir est de 80% [49]. De plus, l’activité de l’eau influe également sur la réaction de Maillard, qui à son tour influe sur la formation de composés aromatiques dans l’ail noir [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 composésdansnoirgarlic, such as carbon disulfide, 2-methylthioethanol, 2-methyl-2-propyl mercaptan, 2-octanone, 2-furancarboxaldehyde, α-pinene, 2,3-dimethylpyrazine, 5-methylfurfural Et en plus4-hydroxy-5-methyl-3-furanone, which together give noirgarlic a complex aroma De latoasting, caramel, burning and fruit. In addition, 5-methylfurfural and 2-acetylfuran can give black garlic a unique sweet aroma [3]. The intermediate product De lathe Maillard reaction, 2-acetylpyrroline, is the madanssubstance that gives black garlic its pleasant aroma [56]. Furfuryl composésproduced by the Maillard réactionhave a sweet characteristic and are key markers that distinguish black garlic from garlic [20]. Organic sulfur composésdansgarlic are mainly converted into volatile nitrogen-containing compounds such as alkyl sulfides, pyridines, and pyrazines during fermentation, and these compounds do not exist dansgarlic [12].

3.5 bactéries endophytes

Les bactéries endophytesont non seulement des fonctions de contrôle biologique, mais favorisent également la croissance des plantes. La fermentation spontanée de l’ail pour former de l’ail noir est liée à l’activité de ses bactéries endophytes [57]. Les bactéries endophytes peuvent accélérer la fermentation de l’ail, améliorer son goût et former des composés plus fonctionnels, prolongeant ainsi la durée de conservation [58]. Suharti et al. [59] ont isolé des bactéries endophytes telles que Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Agrobacterium, Rhodostominia, Xylella, Pantoea, Acidiphilus, Burkholderia, Corynebacterium et Streptomyces, qui peuvent favoriser la dégradation du glucose pour produire des composés acides organiques tels que l’acide tartrique, l’acide succinique, l’acide malique et l’acide acétique, ce qui donne à l’ail noir un goût acide. De plus, le genre Bacillus, qui est également une bactérie endophyte, peut favoriser la conversion de fructans de type inuline en fructose [27]; Dans le même temps, le nombre d’espèces de Bacillus diminue avec l’augmentation des niveaux de sulfures organiques et de 5-HMF.

4 Conclusion

Le processus de fermentation de l’ail implique une variété de réactions chimiques, qui non seulement aident à réduire l’odeur piquante, mais aident également à former l’arôme doux et aigre unique de l’ail noir. En même temps, la fermentation peut favoriser la formation de substances actives plus fonctionnelles dans l’ail noir, ce qui lui confère des effets antioxydants, antiviraux et anticancéreux. Par conséquent, en tant que produit de transformation profonde de l’ail, l’ail noir a de bonnes perspectives de marché et un potentiel de développement. Avec le développement de la flavoromique, la recherche sur les substances aromatiques de l’ail noir s’est progressivement approfondie, mais il y a encore beaucoup de problèmes. Par la suite, des indicateurs normalisés et des méthodes d’essai pour les substances d’arômes d’ail noir peuvent être établis; Les voies de production et les relations interactives des substances aromatiques caractéristiques de l’ail noir peuvent être explorées plus en profondeur; Et la saveur et la qualité nutritionnelle de l’ail noir peuvent être contrôlées avec précision en fonction des préférences des consommateurs.

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