¿Cuál es el efecto nutricional del extracto de ajo negro?

El ajo (Allium sativum L.) pertenece a la familia Liliaceae y es conocido en todo el mundo como un "antibiótico natural cultivado en la tierra" que puede ser utilizado tanto como un alimento y un ingrediente de cocina, así como una medicina tradicional China. El ajo contiene una variedad de ingredientes bioactivos, que tienen una variedad de efectos, como calentar el bazo, promover la digestión y regular el qi, antibacteriano y anti-inflamatorio, y reducir el azúcar en la sangre y los lípidos en la sangre [1]. El ajo tiene una larga historia de cultivo en China, es ampliamente plantado, tiene un alto rendimiento y ha mantenido un volumen de exportación relativamente alto durante muchos años, ocupando el primer lugar en China#39 exportaciones totales de un solo producto agrícola. Sin embargo, el ajo tiene un olor acre especial y sabor picante, que incluso puede causar malestar gastrointestinal en algunas personas, limitando su aplicación. La gente ha probado varias técnicas de procesamiento para tratar el ajo con el fin de minimizar el olor del ajo, mejorar su palatabilidad, y mantener o mejorar sus funciones biológicas beneficiosas.

Black garlic is made from fresh garlic that is processed under high heat and humidity for a certain period of time. Black garlic was first invented by the Japanese, and gradually developed and spread to the mainland through Korea, Spain, Taiwan, and other places. It is loved by consumers and has become a new favorite health food because of its good taste and strong physiological effects. Black garlic is soft, elastic, sweet and delicious, without the pungent taste and irritating odor of garlic. Compared with fresh garlic, the chemical composition of black garlic has undergone major changes, not only increasing the content of the original nutrients, but also producing some new functional substances, which have better physiological activity, such as anti-oxidation, regulating blood sugar and blood lipids, and anti-tumor.

Este artículo resume principalmente la investigación sobre los principales componentes nutricionales, funciones biológicas, tecnología de procesamiento y bacterias endófitas del ajo negro, y proporciona una perspectiva sobre el futuro desarrollo y aplicación del ajo negro.

1 Main nutritional components in black garlic

Garlic is very nutritious. Each 100 g of fresh garlic contains 63.8 g of water, 577.39 kJ of energy, 7.3 g of sugar, 5.2 g of protein, 0.2 g of fat, 10 mg of calcium, 12.5 mg of phosphorus, iron 1.3 mg, vitamin B1 0.29 mg, vitamin B2 0.06 mg, niacin 0.8 mg, vitamin C 7 mg. It also contains a variety of trace elements essential to the body. After garlic is processed through enzymatic, ripening, and drying processes to become black garlic, its nutritional content is greatly enhanced. The content of compounds such as saccharide compounds, organic acids, and total phenols increases, and new substances such as melanoidin and 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) are also produced, giving it higher nutritional value and physiological activity.

1. 1 hidratos de carbono

Los polisacáridos del ajo son el principal componente del ajo, y tienen diversos efectos fisiológicos como la anticoagulación, la reducción de los lípidos de la sangre, la prevención de la aterosclerosis, anti-cáncer y anti-tumor, la reducción de azúcar en la sangre y anti-envejecimiento. En la actualidad, la investigación relacionada se centra en la extracción, la determinación del contenido y las propiedades antioxidantes de los polisacáridos. El contenido de polisacáridos del ajo negro y el ajo es 98,67 mg/g y 50,33 mg/g respectivamente [2]. Se obtuvieron polisacáridos crudos de ajo negro a través de un proceso de separación y purificación que incluyó extracción de agua caliente, concentración de evaporrot, centrifu, remode proteínas por método Sevag, precipitación y lavado, y secado. La tasa de extracción fue de 8,14%, y la pureza de los polisacáridos crufue de 43,0% según lo determinado por el método de ácido fenol-sulfúrico [3]. Se utilizó papaína para extraer polisacáridos de ajo negro por el método de extracción asistida de agua y precipitación de alcohol, y se optimiel método de extracción. Las condiciones óptimas de extracción fueron: dosis enzim1,5%, acción enzimph 6,5, temperatura de extracción 55°C, tiempo ultrasónico 75 min. Bajo estas condiciones, la tasa de extracción de los polisacáridos de ajo negro puede alcanzar el 10,15% [4]. Los polisacáridos de ajo negro tienen buenas propiedades antioxidantes y sus beneficios para la salud merecen más investigación.

Compared to fresh garlic, black garlic becomes sweet and sour. During the processing, the enzymatic hydrolysis of amylase and fructanase and the heat during the maturing process gradually break down the polysaccharides in the garlic into monosaccharides (mainly glucose and fructose), disaccharides and oligosaccharides, which increases the sweetness of the black garlic. The finished black garlic contains more than 60% reducing sugars by dry weight, which is 30 to 80 times that of fresh garlic [5].

Los componentes de azúcar del ajo negro obtenidos por tratamiento térmico incluyen principalmente la fructosa (57,14%), la sacarosa (7,62%) y la glucosa (6,78%). Entre ellos, el aumento de la fructosa es más significativo [en el ajo negro (0,38 ± 0,06) (44,73 ± 4,41) g/100 g DM)], seguido por la glucosa [(0. 21 ± 0. 02) ~ (2. 51 ± 0. 24) g/100 g DM] [6]. Durante el procesamiento del ajo negro, la tasa de acumulación de azúcares reducestá relacionada con la temperatura. Cuanto más rápido aumenta la temperatura, más rápida es la tasa de acumulación de azúcares reduc, lo que indica que la degradación de los polisacáridos de ajo es principalmente el resultado de las altas temperaturas. Sin embargo, cuando se estudió el efecto de la inactivación enzimsobre el grado de pardeamiento y la reducción del contenido de azúcar del ajo negro a temperatura constante, se encontró que bajo condiciones de 70-90 °C, la glucanasa se inactivcompletamente en muy poco tiempo y no participó en la producción de azúcares reduc[7]. Se puede inferir que existen otras vías para reducir la producción de azúcar durante el procesamiento del ajo negro.

Después de la hidrólisis, el peso molecular de los polisacáridos neudel ajo disminuye significativamente, el contenido de oligosacáridos aumenta significativamente, y el contenido de oligosacáridos con un grado de polimeripor debajo de 10 aumenta de 15% a más de 75% [8]. Comparado con los polisacáridos neuen el ajo, el jugo gástrico artificial tiene un efecto más significativo en la hidrólisis de oligosacáridos. Los oligosacáridos tienen baja resistencia, pero pueden promover significativamente la proliferación de cuatro especies de bacterias del ácido lác, reducir el pH del líquido de fermentación, y tienen un efecto prebiótico más fuerte. Los fructooligosacáridos son un oligosacárido funcional que tiene un efecto prebiótico y puede promover el crecimiento y la función de microorganismos intestinales beneficiosos. Sin embargo, el proceso actual utilizado para preparar el ajo negro tiene un contenido limitado de fructooligosacárido, lo que limita enormemente la función prebiótica del ajo negro. Por lo tanto, cómo aumentar el contenido de fructooligosacárido mediante la optimización de la tecnología de procesamiento es también una de las direcciones de investigación.

1. 2 ácidos orgánicos

Los ácidos orgánicos en el ajo juegan un papel importante en la absorción de nutrientes, la digestión y la inmunidad. La acidez del ajo es de 0,4% (en términos de ácido lác), y no tiene sabor amargo. Durante el tratamiento térmico, el contenido ácido total de ajo negro sigue aumentando, dándole un sabor amargo. La reacción de Maillard produce ácidos orgánicos, principalmente ácido fórmico y ácido acético. El pH del ajo cambia de 6.42 (ajo fresco) a 5.00 (40 °C, 45 d) y 3.05 (85 °C, 45 d) [7]. El contenido ácido total del ajo negro varía mucho antes y después del procesamiento, de 4.6 g/kg en ajo fresco a 33.61 (60 °C), 37.50 (70 °C), 30.96 (80 °C) y 36.37 g/kg (90 °C) en ajo negro [6].

Citric acid, lactic acid, tartaric acid, oxalic acid and malic acid are the main organic acids in black garlic. Garlic extract contains organic acids such as citric acid, malic acid, lactic acid and fumaric acid, while black garlic extract loses fumaric acid and produces new acetic acid, formic acid, 3-hydroxypropionic acid and Ácido ácido succínico (black garlic contains more formic acid and acetic acid) [9]. These changes are of great significance. An increase in the content of organic acids not only brings a sweet and sour taste, but also facilitates the hydrolysis of proteins and polysaccharides and the microbiological stability of black garlic. The reason for the increase in acidity after heat treatment of garlic is the consumption of a large number of basic groups (such as the amino group in amino acids) in the Maillard reaction and the formation of short-chain carboxylic acids.

1. 3 compuestos que contienen azufre

Las principales sustancias bioactivas en el ajo son compuestos que contienen azufre. La alicina (sulfóxido de s-alill-cisteína), la aliina (s-alill-cisteína) y la -glutamil-s-alill-cisteína son los principales compuestos que contienen azufre en el ajo. En el ajo negro, los contenidos de alicina, aliina y -glutamilcisteína son 0,36%, 0,90% y 0,36% ~ 0,93% y 0,83% ~ 0,93% respectivamente.

La desoxigalina y la − -glutamilcisteína son 0,36%-0,90%, 0,36% ~ 0,93%, 0,83% ~ 2,83% [10]. El ajo tiene efectos antibacterianos, bajar la presión arterial, bajar la grasa en la sangre, anticancer, antitumor y otros efectos, que están relacionados con los compuestos de azufre en el ajo. Al mismo tiempo, los compuestos de azufre son también las principales sustancias de sabor en el ajo, dándole un sabor picante único. Durante el calentamiento, los aminoácidos alicina y desoxialicina en el ajo se degradan para formar compuestos de azufre como el sulfurde de alilo, algunos de los cuales tienen un ligero aroma.

Black garlic mainly consists of 27 volatile sulfides, of which the higher content is 3-ethylidene-3,4-dihydro-1,2-dithiole (17.56%), diallyl disulfide (17.53%), 2-ethyl tetrahydrothiophene (13.24%), 2-vinyl-1,3-dithiane (8.81%), N,N' dimetiltiourea y otros compuestos (8,00%). Comparado con el ajo, los contenidos de disulfurde de dialilo y trisulfurde de dialilo fueron significativamente más bajos, lo que puede ser la razón principal para la reducción significativa en el olor acre del ajo después del tratamiento térmico. Después del tratamiento térmico, el contenido de 2-etiltetrahidrotiofeno en el ajo negro era significativamente mayor que en el ajo, dando al ajo negro una ligera fragancia. El total de compuestos volátiles de azufre en el ajo negro es ligeramente menor que en el ajo, mientras que las sustancias volátiles picantes como disulfurde de dialil y trisulfurde de dialil se reducen significativamente y los compuestos aromáticos se incrementan [11].

Las características volátiles del ajo y el ajo negro pueden variar debido a las diferencias en la variedad de ajo, método de procesamiento y método analítico, pero todos estos resultados indican que después de que el ajo se procesa a altas temperaturas, el olor acre se reduce en gran medida y el aroma se incrementa. En comparación con el ajo, la cantidad total de compuestos de azufre volátiles en el ajo negro también aumenta, lo que puede inhibir eficazmente la síntesis de sustancias cancerígenas como nitrosaminas en el cuerpo, inhibila formación y el crecimiento de células cancerosas, bajar la presión arterial, resistir el envejecimiento, y prevenir y tratar enfermedades como las enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares.

1. 4 polifenoles

Los polifenoles están ampliamente distribuidos en los alimentos diarios como frutas, verduras y cereales, y exhifuertes propiedades antioxidantes. El ajo es una de las fuentes más ricas de compuestos fenólicos en los alimentos. Taninos, flavonoy ácidos fenóson los principales polifenoles del ajo negro. Durante el procesamiento, los polifenoles en el ajo negro se hidrolizan por calentamiento, produciendo un gran número de pequeñas moléculas fenólicas y liberando más grupos hidroxilo fenó, lo que aumenta su contenido relativo. Los derivados del ácido hidroxicinámico son los ácidos fenócon mayor contenido en muestras de ajo procesadas por diferentes procesos, entre los cuales el contenido de ácido p-cumárico y ácido o-cumáriha aumentado más significativamente (14 veces) [12]. Después de que el ajo es procesado en ajo negro, el contenido total de polifenoles aumenta significativamente de 7 a 11 veces, el contenido total de flavonoides y ácido fenótotal aumenta de 1 a 5 veces y 4 a 8 veces, respectivamente, haciendo que el ajo negro tenga una actividad antioxidante más fuerte y capacidad de eliminación de radicales peróxido que el ajo [8].

1. 5 aminoácidos

Amino acids are important nutrients in food. Their composition and content directly affect the nutritional value of food and are closely related to human taste. Garlic contains amino acids. After processing into black garlic, the content and type of free amino acids change significantly. As shown in Table 1 [13]. Fresh garlic is rich in free amino acids such as glutamine, asparagine and glutamic acid, as well as essential amino acids such as lysine, tryptophan and valine. After garlic is processed at high temperatures to make black garlic, the protein may denature, and some amino acids participate in the Maillard reaction, while others exist in a free state and constitute the nutrients in black garlic.

CHOI et al. [14] encontraron que el contenido de todos los aminoácidos excepto leucina, isoleucina, metionina y fenilalanina disminuyó después del procesamiento. La cisteína es un importante precursor de los compuestos de azufre en el ajo y también es el padre de los compuestos que producen olor. El contenido de cisteína en el ajo negro se reduce significativamente después del procesamiento térmico, lo que puede estar relacionado con la formación del sabor bajo en azufre del ajo negro. El contenido de aminoácidos ácidos como la tirosina y el ácido aspártico, así como de aminoácidos básicos como el ácido glutámico, arginy lisina, disminuye con un tiempo de procesamiento prolongado. El contenido de aminoácidos polares como treonina y serina y aminoácidos no polares como glicina y alanina también disminuye. Se especula que la disminución de estos aminoácidos puede estar relacionada con la reacción de Maillard, que ocurre entre las aminas (usualmente aminoácidos) y los compuestos carbonilo (usualmente reducde azúcares).

1. 6 Melanoidins

Las melanoidinson compuestos macromoleculares marrones que contienen nitrógeno que se forman durante las últimas etapas de la reacción por condensy polimeride los intermediarios de la reacción de Maillard. En los últimos años, las melanoidinhan recibido una atención creciente debido a sus efectos antioxidantes, prebióticos y antihiperten.

Las melanoidinas no se detectaron en el ajo fresco, mientras que el contenido total de melanoidinas en el ajo negro aumentó significativamente cuando el ajo fresco se calentaba y se procesaba en ajo negro. La concentración se correlacionpositivamente con el número de días de calentamiento, y el color del ajo aumentó al mismo tiempo. El procesamiento del ajo a 72, 75 o 78 °C por un período de tiempo puede conducir a un aumento en el color del ajo (el valor L del bulentero de ajo disminuyó de 52.05 ± 0.38 a 18.01 ± 0.32, 18.04 ± 0.25 y 19. 06 × 0. 26), mientras que la intensidad y la tasa de Browning son altamente dependientes de la temperatura y el tiempo de procesamiento [15]. La absorbancia se midió a 420 nm, y se observó que la intensidad de pardeamiento de las muestras procesadas a 85 °C aumentó rápidamente hasta alcanzar un estado estable. Al día 15, las muestras de ajo tratadas a 40-70 °C resultaron en cambios mucho más lentos en la intensidad de pardeamiento (0.69 a 40 °C y 2.05 a 85 °C) [16].

El grado de pardeamiento del ajo negro está relacionado con el progreso de la reacción de Maillard. La absorbancia a 280, 320-360 y 420-450 nm corresponde a los productos formados durante la etapa inicial (condensde glucosamina y reordenamiento de Amadori), la etapa intermedia (deshidratdel azúcar, fragmentación y degradación de Strecker) y la etapa final (condensaldólica, polimeriy formación de compuestos nitro heterocíclicos). Los productos formados durante estas tres etapas siguen una distribución similar, con un gran número de productos intermedios, así como compuestos degradcomo proteínas, péptidos y ácidos fenó[17]. La cantidad cada vez mayor de melanoidins hace que la muestra de ajo se vuelva negra gradualmente, hasta que sea de un color marrón oscuro o negro.

Among the black Otras materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias, the relative content of furans is the highest, followed by pyrroles, thiophenes, alkanes, furfural, phenols, etc. Black pigments have high chelating activity and antioxidant capacity, which is positively correlated with molecular weight. In vitro simulated digestion results show that black pigments are almost indigestible. Both α-amylase and hydrochloric acid treatment significantly reduced the metal ion chelating activity and antioxidant capacity of black garlic allicin, which could still be maintained above 60% after in vitro simulated digestion. This indicates that allicin has high bioavailability and bioaccessibility. Tests have shown that oral administration of melanoidins can significantly reduce weight gain and white adipose tissue mass in mice induced by a high-fat diet, and reverse glucose tolerance, especially at high doses. At the same time, after oral administration of melanoidins, the intestinal microbial environment of mice is improved, and bacterial diversity and abundance increase [18]. The above studies all indicate that black garlic black essence has great application potential. At the same time, black garlic black essence has great application potential as a dietary fiber in diabetes and obesity, and as an effective antioxidant, it can also be widely used in food additives or functional foods.

1. 7 5-HMF

5-HMF is a five-carbon cyclic aromatic aldehyde that can be formed by catalytic dehydration of reducing sugars (such as glucose or fructose) and amino acids during the high-temperature Maillard reaction, or by direct degradation of sucrose in an acidic environment. The formation of 5-HMF in food is highly dependent on processing and storage conditions, such as temperature and pH.

5-HMF, as a key intermediate product of the Maillard reaction, not only affects the biological activity of black garlic, but also its sensory effects. It can be used as an important indicator for predicting the processing rate of black garlic. Nuclear magnetic resonance hydrogen spectrum analysis showed that 5-HMF was not found in fresh garlic, while black garlic produces a large amount of 5-HMF during processing. The content of 5-HMF in black garlic extract obtained after heat treatment for 90 d increased by more than 6 times compared with that after heating for 25 d. LIANG et al. [9] used the amount of 5-HMF as a differential marker for fresh garlic and black garlic extracts obtained after heating for 5 and 25 d. The 5-HMF content in black garlic increases significantly during heat treatment, and the actual increase depends on the processing temperature. The higher the processing temperature, the faster the 5-HMF content increases. The 5-HMF level in black garlic prepared at 60 °C increases at a slow rate to 1.88 g/kg (about 0.39 to 0.46 times the 5-HMF in black garlic prepared at 70 °C, 80 °C and 90 °C). The 5-HMF content increases rapidly at 80 or 90 °C, but black garlic produces a bitter taste [19]. Freezing pretreatment can increase the 5-HMF content in black garlic by 25% (from 208.5 μg/g to 260.7 μg/g) [20].

Sin embargo, todavía hay un debate considerable sobre la seguridad del 5-HMF. Altas concentraciones de 5-HMF son citotóxicas, irria los tejidos humanos y órganos internos, y carcinogénico en el cuerpo. La vía de formación de 5-HMF durante el procesamiento de ajo negro aún no se conoce bien, y los métodos eficaces para detectar los niveles de 5-HMF durante el procesamiento de ajo fresco en ajo negro requieren más investigación.

2 funciones biológicas del ajo negro

Después de ser tratado con calor y procesado en ajo negro, el ajo es fácilmente absorbido por el cuerpo humano. El ajo negro es rico en ingredientes funcionales como polifenoles, compuestos que contienen azufre y melanoidinas. Bajo la acción combinada de estos compuestos, el ajo negro tiene funciones biológicas más poderosas que el ajo fresco.

2.1 efectos antioxidantes y antienvejecimiento

La actividad antioxidante es la característica más prominente del ajo negro. El ajo negro tiene un alto nivel de radicales DPPH, radicales catiónicos ABTS, ·OH y ·O2- actividades de búsqueda, por lo tanto ejerce un efecto antioxidante. El aumento de la capacidad antioxidante del ajo negro está estrechamente relacionado con la producción de nuevos compuestos antioxidantes. Durante el procesamiento del ajo negro, el aumento o producción de polifenoles (incluyendo flavono), alcaloides de -carbolina, 5-HMF, melanoidin, etc., todos juegan un papel efectivo en la mejora de sus propiedades antioxidantes [21].

La alicina en el ajo negro se puede combinar con lípidos, y el producto combinado tiene la misma función que la vitamina E, es decir, antienvejecimiento y prevención de la aterosclerosis; La allinasa en el ajo negro y su extracto de etanol también tienen un cierto efecto antienvejecimiento; La cisteína en el ajo negro puede promover la proliferación celular, y tiene un efecto desintoxicy embelle; El ajo negro es rico en germanio, que tiene un buen efecto anti-envejecimiento [13].

LEE et al. [21] alimentaron a ratones diabéticos de 3 semanas de edad con alimento normal y ajo ordinario liofilizado y ajo negro, respectivamente, y midieron los peróxidos lipídicos y la actividad de las enzimas antioxidantes en el hígado después de 7 semanas. La capacidad antioxidante del ajo negro era más de cuatro veces la del ajo ordinario. En comparación con el grupo de control de ratones, el nivel de sustancias reactivas del ácido tiobarbitúrico en los ratones alimentados con ajo negro fue significativamente menor, y las actividades de la superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa y catalasa fueron significativamente mayores. CHOI et al. [14] encontraron que el contenido de polifenoles y flavonoen el ajo negro aumentó significativamente en 21 días. Se encontró que la capacidad antioxidante del ajo negro fue significativamente mejorada por el radical libre DPPH y la capacidad de eliminación de radicales del catión ABTS. Los experimentos in vitro e in vivo han demostrado que el ajo negro tiene una fuerte capacidad antioxidante y efecto anti-envejecimiento.

2. 2 efectos antibacterianos y antiinflamatorios

La alicina y el sulfurde de alilo tienen un efecto significativo en la esterilidel ajo negro y tienen un efecto antibacteriano de amplio espectro. Además, los componentes volátiles y lixiviados en el ajo negro tienen un efecto significativo inhibidor o asesino en una variedad de bacterias patógenas. La concentración mínima inhibitoria (Staphylococcus aureus y Escherichia coli) se redujo significativamente, observándose un efecto sinérgico [22]. KIM et al. [23] extrajeron 5-HMF del ajo negro con cloroformy estudiaron su efecto en la expresión de los factores de adhesión de células endoteliy la adhesión de monocitos en las células endotelide las venas umbilicales estimuladas por TNF-α. Los resultados mostraron que el ajo negro 5-HMF tiene efectos antiinflamatorios y puede ser utilizado como un potencial fármaco terapéutico para enfermedades vasculares como la aterosclerosis.

2. 3 efecto de la regulación de la presión arterial, los lípidos en la sangre y el azúcar en la sangre

Con la mejora de los niveles de vida, el problema de los "tres altos" ha surgido gradualmente y se ha convertido en el "asesino número uno" de los seres humanos. Los estudios han encontrado que el ajo negro tiene varios efectos tales como la disminución de la presión arterial, los lípidos en la sangre y el azúcar en la sangre.

Ried et al. [24] usaron extracto de ajo negro para ayudar a juzgar el efecto de disminución de la presión arterial de los medicamentos para bajar la presión arterial, los resultados mostraron que el ajo negro tenía un mejor efecto de disminución de la presión arterial. JUNG et al. [25] ajo negro fermentusando Saccharomyces cerevisiae y luego se alimentó con tres dosis diferentes de ajo negro fermentado a ratones con alto contenido graso y obesos. La misma dosis de Saccharomyces cerevisiae fermentajo negro fue más eficaz que el ajo negro ordinario en la lucha contra las complicaciones de la obesidad inducida por una dieta alta en grasas. Ratas altas en grasa alimentcon diferentes dosis de extracto de ajo negro se encontró que tienen una menor expresión del gen SREBP-1C, que a su vez disminuye el metabolismo de lípidos y colesterol, lo que resulta en niveles más bajos en la sangre de lípidos totales, triglicériy colesterol [26].

El ajo negro es eficaz en la reducción de azúcar en la sangre, tiene ventajas excepcionales, no tiene efectos secundarios, y también es altamente antioxidante. Puede prevenir las complicaciones de la diabetes y es una de las primeras opciones para los medicamentos hipoglicémicos. SI et al. [27]usaron Lactobacillus bulgaricus para preparar ajo negro y realizaron un ensayo clínico para la diabetes gestacional. Después de 40 semanas, se midieron la glucemia en ayunas y los niveles de glucemia 1 y 2 h después de una prueba oral de tolerancia a la glucosa. Los resultados mostraron que Lactobacillus bulgaricus promovió la conversión de piranosa a glucósido furanoso, redujo la glucosa en sangre en ayunos y los niveles de hemoglobina de 1 y 2 h, y mejoró efectivamente la diabetes gestacional.

2. 4 efectos contra el cáncer y los tumores

Los estudios han encontrado que el ajo negro también tiene efectos antitumorales. El ajo negro ha demostrado excelentes efectos terapéuticos in vitro e in vivo en cánceres como el cáncer de estómago, cáncer de hígado, cáncer de pulmón, leucemia, cáncer de mama y cáncer de colon.

In vitro tests have shown that black garlic extract causes dose-dependent apoptosis of GC-7901 human gastric cancer cells and can inhibit the in vivo growth of tumors in tumor-bearing mice. The increase in serum superoxide dismutase, glutathione peroxidase, IL-2 and spleen and thymus indices indicates that the anti-tumor effect of black garlic may be related to its antioxidant and immunomodulatory effects [28]. Black garlic aqueous extract has a significant growth inhibitory effect on liver tumors. After transplanting Kunming mice with H22 liver cancer cells, black garlic has an effective tumor inhibition rate of over 40% [29]. Black garlic hexane extract can significantly inhibit the proliferation of leukemia cells U937. The inhibitory effect is positively correlated with the concentration and the effect of apoptosis is positively correlated with the concentration of the active ingredient, and there is a certain dose-effect relationship. After treating U937 cells with 10 μg/mL black garlic hexane extract for 24 hours, the cell survival rate decreased by 60% [30].

Entre los compuestos que contienen azufre en el ajo negro, la s-alilcisteína (SAC) y la s-alilmercapto-cisteína tienen una función importante en su efecto contra el cáncer. Además, el procesamiento del ajo negro convierte las proteínas del ajo en aminoácidos, lo que promueve la absorción por el cuerpo y tiene un cierto efecto en la mejora del cuerno's aliviar la fatiga y prevenir el cáncer y el cáncer. Los oligoelementos como selenio y germanio en el ajo negro también tienen efectos importantes contra el cáncer.

2. 5 efecto protector sobre el hígado y el corazón

Tanto in vitro como in vivo, el ajo negro tiene mayor actividad antioxidante y antiinflamatoria que el ajo, que puede proporcionar un cierto grado de protección al hígado y el corazón. Estudios han encontrado que el ajo negro tiene un efecto protector en el hígado en ratas con daño crónico de alcohol. El ajo negro puede mejorar la distribución lipídica y reducir significativamente los niveles de aspartato aminotransferasa, alanina aminotransferasa, fosfatasa alcalina y lactato deshidrogenasa en el plasma sanguíneo [31]. Además, el ajo negro es rico en saco y polifenoles, los cuales pueden ejercer un efecto cardioprotector al relajla arteria corondurante la isquemia - reperfusión, previniendo así el descenso de la contractilidad miocárdica inducido por isquemia - reperfusión [32].

2. 6 mejora inmune

El cuerpo y#39;s la función inmune se logra a través de la interacción de linfocitos, monociy otras células relacionadas y sus productos. El aceite volátil soluble en grasa en el ajo negro puede mejorar significativamente la función fagocíde macrófagos en el cuerpo, mejorando eficazmente el sistema inmunológico. Al mismo tiempo, debido a que la proteína se convierte en aminoácidos durante el procesamiento, también puede mejorar eficazmente el body's función inmune. Un aumento en el contenido de vitamina C también puede mejorar el cuerpo's inmunidad.

Feng Yonghui et al. [33] administraron ratones intraperitonealesinjections of black garlic extract solution for 5 consecutive days, and after killing the mice on the 6th day, they isolated and cultured their splenocytes and natural killer cell killing activity, the secretion level of NO in the spleen cell culture supernatant, and the levels of IL-2, IL-4, IFN-γ and TNF-α were measured, etc., to verify that black garlic extract can significantly increase the killing activity of natural killer cells and enhance the ability to monitor and remove abnormal cells in the body. In addition, black garlic extract can also increase the content of white blood cells, lymphocytes, and Lactobacillus rhamnosus, thereby enhancing the body's inmunidad [34].

2. Otras 7 funciones

El ajo negro también puede aumentar el número total de neuronpiramidales en el hipocampo de las ratas y mejorar la memoria espacial [35]; Aumentar el número de células de Pucken en ratas y mejorar la coordinación motora [36]; Y ajustar el equilibrio de las respuestas Th1/Th2, inhibir la vía de señalización IG- 33-ST2, y mejorar el asma alérgico en ratones [37].

3 tecnología de procesamiento de ajo negro

Actualmente, el ajo negro comercialmente disponible se forma principalmente de forma natural a través de una serie de reacciones químicas y la reacción de Maillard bajo condiciones de alta temperatura y humedad. La fermentación microbiana tiene las características de ser verde y segura. Con personas 's cada vez más conciencia sobre la salud, la tecnología de bioconversión verde se ha convertido gradualmente en un foco de investigación. Algunos investigadores también han utilizado la fermentación microbiana en el procesamiento del ajo negro para darle una mejor actividad biológica y efectos fisiológicos.

3.1 tecnología de procesamiento no fermentada

Actualmente, China's la tecnología de procesamiento del ajo negro se introduce principalmente desde Japón y Corea del sur, y se hacen mejoras a la tecnología de procesamiento original. En la actualidad, la tecnología de procesamiento del ajo negro es principalmente un proceso de no fermentación, que se divide en procesamiento en estado sólido y procesamiento líquido.

3.1.1 procesamiento de estado sólido

El procesamiento de estado sólido es actualmente el método más común para producir ajo negro. El ajo fresco, gordo y entero es seleccionado y cultivado sin la adición de ninguna sustancia bajo altas temperaturas y ciertas condiciones de humedad. El flujo del proceso de procesamiento en estado sólido incluye: selección de ajo, pelado y eliminación de las primeras 1 a 2 capas de la raíz, limpieza, clasificación y selección, procesamiento de alta temperatura y alta humedad, esteriliy desinfección, embalaje y otros procesos. Algunos estudios han encontrado que el ajo negro procesado durante 90 días es más rico en nutrientes que el ajo negro cultivado durante 30 días. Esto puede ser debido a que el corto tiempo de cultivo significa que hay menos acumulación de principios activos. Aunque el período de incubde 30 días acorta el ciclo de producción, el contenido de sustancias como azúcares y polifenoles es ligeramente inferior al del ajo negro incubado durante 90 días. Sin embargo, el ciclo de producción de ajo negro incubado durante 90 días es largo, ineficiy aumenta los costos de producción. Por lo tanto, cómo ajustar el proceso para obtener ajo negro con alto contenido de nutrientes y acortar el ciclo de producción se ha convertido en un problema urgente a resolver. Pretratamiento y alta temperatura y humedad son dos métodos comúnmente utilizados.

El efecto del pretratamiento de alta presión sobre el contenido de nutrientes del ajo negro es significativo, pero el contenido total de azúcar y la capacidad de eliminación de radicales libres de DPPH del ajo negro después del pretratamiento de retención de presión se reducen, y el efecto no es bueno [38]. El ajo fue pretratado usando dos métodos: baja temperatura de congelación y alta temperatura de ebulli. Se compararon las características de calidad nutricional de los diferentes procesos de pretratamiento. Los resultados mostraron que en comparación con el pretratamiento con ebullia alta temperatura y el grupo de control del ajo negro, el tiempo de maduración del ajo negro pretratado con congelación a baja temperatura puede acortarse en 4 d. Además, el contenido reductor de azúcar, fenol total y nitrógeno amino en el ajo negro obtenido con congelación a baja temperatura es mayor, lo cual es mejor que el del ajo negro pretratado con ebullia alta temperatura y ajo negro no tratado [39].

Therefore, black garlic pretreated by low-temperature freezing has better quality. Zhu Xinpeng et al. [40] used microwave pretreatment to prepare black garlic and optimized the pretreatment process. Compared with black garlic without microwave pretreatment, black garlic prepared under optimal pretreatment conditions has significantly higher total phenol, reducing sugar and total acid content, no significant change in allicin, and a higher sensory evaluation. The use of methods such as respiratory inhibition, low-temperature freezing, and ultrasound to treat garlic can effectively increase the content of reducing sugars and amino nitrogen in black garlic, shorten the processing time of black garlic, reduce energy consumption, and improve functional ingredients.

Aunque los métodos de pretratamiento para el ajo negro no son los mismos, todos pueden acortar efectivamente el tiempo de procesamiento del ajo negro, mejorar la eficiencia de procesamiento, y al mismo tiempo aumentar los ingredientes funcionales en el ajo negro y mejorar el efecto funcional. Por lo tanto, el pretratamiento del ajo es necesario en la producción y aplicación del ajo negro.

3. 1. 2 tecnología de procesamiento de líquidos

El procesamiento líquido se refiere a la trituración de ajo fresco en una pasta y la adición de una cierta proporción de agua como base para el procesamiento. El proceso de procesamiento de líquidos incluye los siguientes pasos: selección de ajo, pelado, limpieza, trituración, sellado al vacío, incuben una incubadora, secado y envasado.

El cultivo de ajo negro bajo condiciones de cultivo líquido tiene un tiempo de procesamiento más corto. En comparación con el ajo y el ajo negro cultivados en forma sólida, el contenido total de aminoácidos y el contenido individual de aminoácidos del ajo negro cultivado en forma líquida se incrementa, y el contenido de polifenoles también se incrementa significativamente. Esto muestra que el ajo negro procesado en forma líquida tiene una mejor capacidad antioxidante, como también se demuestra por los resultados de la prueba DPPH tasa de eliminación de radicales. Luo Xue-cang et al. [41] encontraron que el mejor proceso para el cultivo líquido es una relación de masa de pasta de ajo a agua de 2:1, un tamaño de partícula de 4 mm, y una temperatura variable de 70-80 °C. Bajo estas condiciones, el contenido total de fenol del ajo negro aumenta 5 veces, y la actividad de superóxido dismutasa aumenta 15 veces. El ajo negro es de color marrón oscuro y no tiene olor a ajo.

En la actualidad, hay relativamente poca investigación sobre la fermentación líquida del ajo negro, pero en comparación con los métodos tradicionales, el método de procesamiento líquido tiene las ventajas de ser simple, corto tiempo de procesamiento, bajo costo, alto valor nutricional y fuerte función biológica.

Tecnología de procesamiento de la fermentación 3.2

En los últimos años, más y más investigadores han cambiado su enfoque hacia la biotransformación. Es verde y saludable, no tiene efectos secundarios de productos sintéticos, y también tiene una variedad de actividades biológicas y efectos fisiológicos. La tecnología de fermentación microbiana puede aumentar el contenido de componentes funcionales en los productos de fermentación, como polifenoles, proteínas y péptidos, fibra dietética, etc., y es un medio ecológico y respetuoso con el medio ambiente de bioconversión.

La actividad biológica del ajo negro se ve reforzada por el proceso de fermentación. JUNG et al. [25] usaron un método de fermentación de dos etapas.

En la primera etapa, Saccharomyces cerevisiae fue inoculado en un medio conteniendo extracto de ajo negro para aumentar la concentración de sustancias bioactivas. Después de la filtración, la solución de cultivo se calentó para extraer y eliminar las células. La solución se evaporó y se congeló para su almacenamiento. En experimentos con ratones, se encontró que el ajo negro fermentado con Saccharomyces cerevisiae tenía propiedades antioxidantes In vitro más fuertes que el ajo negro preparado usando métodos tradicionales. También mostró mayor protección hepática, protección renal, disminución de lípidos en sangre y efectos de pérdida de peso en ratones diabéticos y obesos. Además, se encontró que el ajo fermentado con Bacillus subtilis contiene un alto nivel de nitrito estable [42]. La alimentación aguda con diferentes dosis de ajo fermentconcentrado puede efectivamente reducir la presión arterial sistólica de ratas espontáneamente hiperten, y el efecto es dependiente de la dosis.

Si et al. [27] usaron Lactobacillus búlgaro para fermentar ajo negro. Después de la fermentación, el ajo se enjuagaba con agua estéril y se secaba en una incuba 50 °C. Las propiedades antioxidantes del ajo negro fermentcon bacterias lácse mejoraron significativamente, y fue eficaz en la prevención de la diabetes gestacional.

Bacillus species (e.g. Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis) have strong acid-producing abilities. Adding a certain amount of Bacillus to the fermentation liquid can give foods unique flavours such as mellow, floral and fruity aromas [43]. Lactobacillus, the most common probiotic in the food fermentation industry, is already widely used in the food industry. Lactic acid bacteria can regulate the intestinal microecology in the human body, improve human cholesterol, regulate blood pressure, etc. After lactic acid bacteria fermentation, the ingredients in the raw materials will be biotransformed by lactic acid bacteria, which not only enhances the nutritional value of the raw materials (such as increasing the content of polyphenols, acids, dietary fiber, soluble protein and polypeptide content), improve the flavor and quality of the food (e.g., reduce the content of phytic acid), and also enhance the physiological activity of the functional ingredients in the raw materials (e.g., reduce blood sugar, blood pressure, and fight cancer) [44 - 45].

Cómo utilizar el efecto probiótico de los microorganismos para mejorar la actividad biológica del ajo negro, mejorar el sabor y la calidad del ajo negro, la selección de cepas bacterianas, la determinación y optimización del proceso de fermentación, y cuestiones de seguridad, todos requieren más investigación.

4 bacterias endófitas en ajo negro

Los endfitos son microorganismos que viven en los tejidos de las plantas durante parte o todo su ciclo de vida. Todos los cuerpos sanos de plantas en los ecosistemas naturales coexisten con las endofitas, que secretan una variedad de metabolisecundarios para inducir resistencia sistémica en las plantas. Por lo tanto, las plantas endfitas pueden desempeñar una variedad de funciones tales como el control biológico y agentes que aumentan el rendimiento.

Ji Yanru et al. [46] usaron métodos convencionales de aislamiento y cultivo para estudiar la ley de cambio en el número total de bacterias y bacterias endofíticas en el ajo negro durante el procesamiento. No hay hongos estrictamente significativos en la superficie o dentro del ajo, pero hay un gran número de bacterias aerobias y anaeróbicas. Durante el procesamiento del ajo negro, la flora bacteriana y endofítica total del ajo primero aumentó rápidamente, luego cayó bruscamente, y finalmente el número de microorganismos tendió gradualmente a cero. Cuando la temperatura alcanzó por encima de 60 °C, las bacterias en la superficie del ajo básicamente perdieron su vitalidad, y sólo algunas bacterias endófitas sobrevivieron. Sin embargo, repetidas subidas y bajde temperatura inhigradualmente la actividad de las bacterias endofíticas hasta que pierden su vitalidad. Una bacteria productora de melanina fue aislada A las 96 horas de procesamiento con ajo negro e identificada como Bacillus subtilis S8nyzx-1[47]. Esta bacteria puede crecer en un medio de jugo de ajo, crecer vigorosamente, ser resistente al calor y producir melanina. Fue inoculado en dientes de ajo crudos, y después de 48 horas a 50 °C, los dientes se volvieron negros, mientras que los clavos no inoculeran de color amarillo páli, lo que indica que la solución bacteriana tenía un cierto efecto al convertir el ajo de blanco a negro.

Qiu et al. [48]usaron métodos de cultivo tradicionales para aislar e identificar las bacterias endófitas del ajo y el ajo negro. El número de colonias de ajo fue mayor que el del ajo negro, lo que indica que la comunidad microbiana ha sufrido algunos cambios durante el procesamiento del ajo negro, con una ligera disminución en el número, y que las bacterias endófitas (Bacillus subtilis, Bacillus methylotrophicus, Bacillus amyloliquefaciens) son las bacterias dominantes en el ajo y el ajo negro. Este resultado es similar al de Ji Yanru et al. [46].

Sin embargo, el método tradicional de cultivo de bacterias endofíticas tiene algunas limitaciones, y algunas bacterias tienen una culturabilidad y reproducibilidad limitadas. Por lo tanto, la tecnología de secuenciillumina MiSeq (16S rRNA V3-V4 región hipervariable de las bacterias) fue utilizada para aumentar la comprensión de las bacterias endofitas en ajo y ajo negro [49]. Los resultados mostraron que la comunidad microbiana en ajo negro se dividió en 1.125 géneros diferentes en 45 phyla, dominados por cuatro géneros diferentes: Thermus, Corynebacterium, Streptococcus y Brevundimonas. En el día 0 de la fermentación de ajo negro, proteobacteri, Firmicutes y Actinobacteria fueron los filos dominantes, representando el 96.86% del total. A medida que el proceso progres, el phyla dominante se mantuvo básicamente igual, pero las abundancias relativas cambiaron significativamente. Específicamente, las proteobacteridisminude 96.86% a 0 da 44.53% a 12 d, pero las Firmicutes, Actinobacteria y Bacteroidetes phyaumentaron de 1.04%, 0.67% y 0.18% a 20.47%, 8.84% y 8.54% respectivamente, indicando que la estructura de la comunidad microbiana cambió significativamente después de 12 días de tratamiento térmico. Durante este proceso, la diversidad microbiana y la abundancia de las muestras de ajo negro aumentaron significativamente. Este resultado difiere mucho de los resultados obtenidos por los métodos tradicionales de cultivo, lo que demuestra que hay diferencias directas significativas entre los dos métodos.

La predicción de la ruta metabólica basada en KEGG para 16S rRNA secuencias de genes marcados indicó que el metabolismo de aminoácidos, el metabolismo de carbohidratos y el transporte de membrana juegan un papel importante durante la fermentación de ajo negro. Los nutrientes y sustancias bioactivas en el sistema del ajo están involucrados en las rutas metabólicas de las comunidades microbien diferentes etapas, e interactúan directa o indirectamente con sustancias producidas por microorganismos. Estos efectos están muy influenciados por las condiciones de procesamiento y finalmente determinan las características del producto de ajo negro. Los compuestos funcionales recién formados (como los oligosacáridos) juegan diferentes papeles en el crecimiento de microorganismos beneficiosos y nocivos. En resumen, hay una amplia interacción entre los compuestos clave en el sistema del ajo y los microorganismos coexistentes, y se necesita más investigación, ya que estas interacciones complican aún más los cambios de composición en el ajo durante la conversión a ajo negro.

Las bacterias endofíticas del ajo pueden fermentar glucosa, lactosa, sacarosa y polisacáridos de ajo, son altamente resistentes al calor, y producen una gran cantidad de ácidos orgánicos y sustancias biológicamente activas (tales como polisacáridos extracelulares). Estas sustancias activas pueden mejorar significativamente la función del ajo negro, ampliar su período de almacenamiento y mejorar su seguridad. Lo que indica que la capacidad metabólica de las bacterias endofíticas del ajo tiene un importante valor de aplicación biotecnológica. Sin embargo, el número de bacterias endófitas típicas en el ajo es relativamente pequeño, y es necesario aislarlas y expandirlas in vitro para explorar sus funciones.

Por lo tanto, el uso de bacterias endófitas para acelerar el procesamiento del ajo negro, mejorar su sabor y sustancias funcionales, y extender su período de almacenamiento se convertirá en un punto caliente de investigación en el futuro. El análisis correlativo también mostró que la diversidad de la comunidad microbiana y algunos géneros (como Thermus y Bacillus) estaban significativa y positivamente correlacionados con el azúcar reduc, fenol total y contenido ácido total del ajo negro. Sin embargo, el papel de los microorganismos en la formación de la calidad del ajo negro aún necesita ser estudiado. En el futuro, el papel de las reacciones químicas y las comunidades microbien la formación de la calidad del ajo negro durante el proceso de cultivo de ajo negro será una de las prioridades de investigación a través de la metabolómica y las modernas técnicas de análisis instrumental y detección.

5 resumen y perspectivas

Después de que el ajo se procesa en ajo negro, los componentes principales como azúcares, ácidos orgánicos y polifenoles se incrementan significativamente. La recién formada esencia negra y el 5-HMF hacen que el ajo negro tenga mayor valor nutricional y eficacia que el ajo. El ajo negro no sólo tiene buenos efectos antioxidantes y anti-envejecimiento, pero también tiene efectos protectores sobre la memoria y el sistema nervioso. También tiene efectos anti-cáncer, anti-inflam, anti-alérgicos, hipoglic, de protección del hígado y el corazón. El ajo negro se está volviendo gradualmente popular como un alimento saludable emergente, y tiene una buena perspectiva de mercado.

En la actualidad, el principal método de elaboración del ajo negro es el cultivo natural en condiciones de alta temperatura y humedad, principalmente en estado sólido. Algunos investigadores se han dado cuenta de que la biotransformación no sólo no tiene los efectos secundarios de los productos sintéticos, sino que también aumenta la actividad biológica y los efectos fisiológicos del producto. El uso de la tecnología de fermentación microbiana hace que el contenido nutricional del ajo negro sea mayor, mejora las funciones fisiológicas del ajo negro, y proporciona nuevas ideas para el desarrollo de la industrialización del ajo negro.

Sin embargo, es necesario seguir resolviendo los siguientes problemas: (1) la selección de cepas, el método de adición y el proceso de adición durante la fermentación son todavía inmaduros, y el impacto de las diferentes cepas en los nutrientes y las funciones fisiológicas del ajo negro y sus mecanismos aún no están claros; (2) el ciclo de procesamiento del ajo negro tradicional es largo, generalmente requiere de 2 a 3 meses o incluso más bajo condiciones de alta temperatura y humedad. ¿Cómo se puede reducir el tiempo de procesamiento del ajo negro, mejorar la eficiencia de producción y lograr la conservación de energía y la reducción de emisiones durante el proceso de bioconversión? (3) los investigadores han utilizado una combinación de cultivo tradicional y tecnología de secuenciación Illumina MiSeq para aislar e identificar las bacterias endófitas en el ajo negro, y entender las tendencias cambiantes de las bacterias endófitas durante el cultivo del ajo negro. Sin embargo, el impacto de la presencia de bacterias endófitas del ajo negro en los nutrientes, sustancias aromatizantes y actividad biológica del ajo negro necesita ser explorado más a fondo; (4) como nuevo producto de ajo de elaboración profunda, también es urgente resolver cuestiones como la formulación de especificaciones de producción, normas de calidad e indicadores de seguridad para la elaboración de ajo negro.

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