Hàm lượng các hoạt chất hóa học ở trong tỏi nói chung
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam mới chỉ đánh giá chất lượng của tỏi đen bằng hàm lượng Sac và polyphenol tổng số.
Tuy nhiên hàm lượng SAC có mặt trong tỏi đen chỉ từ 20-300 µg/g tỏi, cho nên việc định lượng  hàm lượng SAC cần máy móc có độ chính xác cao và ngay cả yếu tố con người.
Hàm lượng polyphenol tổng số giao động khá lớn: theo tài liệu nước ngoài công bố thì hàm lượng polyphenol từ 485-1001 mg/100 g. Tỏi đen BKST có hàm lượng polyphenol là: 2.04%

 
 Thành phần hóa học của tỏi trắng
Theo tài liệu: Cây thuốc và động vật làm thuốc ở việt nam tâp II – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
Ngoài protein, carbonhydrat, các nguyên tố khoáng thì tỏi trắng có các hợp chất khác quyết định tác dụng sinh học của tỏi.
- Tinh dầu: chiếm 0,06-0,1 % chủ yếu là các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và cho mùi tỏi đặc trưng. Khi các tế bào tỏi bị phá vỡi sẽ có mùi tỏi bốc lên, mùi này là do sự có mặt của các hợp chất sulfua như: S-alkyl –L. cystein sulphoxid (alkyl; methyl propyl, vinyl, allyl.. ) và gama glutamin-S-akyl cystein.
- Thành phần chính trong tỏi chưa bị phá hủy là alliin (S-allyl-L-cystein sulphoxid) chất này bị phân giải bởi men alliinase cho allicin chất này bị oxy hóa thành diallyl disulphid  chất này là thành phần chính trong tinh dầu tỏi. Các sản phẩm ngưng tụ khác của allicin như ajoen, vinyldithiin.

Thành phần chính quyết định hoạt tính của tỏi trắng là allicin nhưng hợp chất này gây mùi hôi khó chịu và vị cay nồng, chất này cũng tương đối không ổn đinh và khi bị biến đổi tạo ra hợp chất mới có tính độc nhẹ và có thể gây kích ứng.
Theo tài liệu nghiên cứu mới đây 2014, Sang Eun Bae và cộng sự Trường đại học Korea, Seoul đã nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng của S-allyl cystein (SAC) trong tỏi trắng và sau khi sử lý nhiệt (chất này được chứng minh có rất nhiều tác dụng dược học). Nhóm tác giả đã đưa ra kết quả nghiên cứu định lượng 19,61 µg/g nguyên liệu khô, và 124,67 µg/g nguyên liệu khô khi đã sử lý nhiệt. Tác giả cho biết SAC cũng thể hiện nhiều tác dụng sinh dược và tương đối bền nhiệt, môi trường pH .., nhưng không độc, không gây kích ứng..
Hàm lượng polyphenol ttrong tỏi trắng không đáng kể.


 Trong quá trình lên men thành Tỏi đen
- Hàm lượng các và thành phần các axit amin dễ hấp thụ đã tăng lên đáng kể so với tỏi trắng.
- Các hợp chất carbonhydrat cũng được chuyển hóa thành đường kiến tỏi có vị ngọt.
- Các tinh dầu một phần được bay ra không khí một phần được chuyển hóa thành các chất không mang mùi vị như tỏi trắng.
- Các tế bào tỏi cũng được phá hủy nhưng trong điều kiện không có oxy nên chất Alliin trong tỏi chuyển hóa thành các hợp chất SAC, Ajoeme, Allylmercaptocysteine.. và hầu như không có allicin. Các chất này cũng đã được khẳng định có nhiều ưu điểm hơn allicin như tác dụng dược học, tính ổn định, và tính tan của chúng. Như vậy , độ ẩm và chất béo trong tỏi đen giảm đi đáng kể, các nguyên tố vi lượng như canxi, sắt, magie, kẽm selen tăng đáng kể, và các vitamin B1, vitaminB6, tăng ít nhất 2 lần so với tỏi tươi. Tỏi đen không những giàu dinh dưỡng mà còn cải thiện được chức năng của các chất dinh dưỡng.
- Một nhóm chất vô cùng quan trọng là polyphenol có tác dụng quan trọng trong các cây thuốc thì trong tỏi sau lên men thành tỏi đen đã tạo ra hàm lượng các chất này khá lớn chiếm từ 0,5 - 2%/ trọng lượng khô, trong khi đó ở tỏi trắng chỉ chiếm 0,08-0,1%.
- Quá trình lên men sẽ xảy ra phản ứng chuyển hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh như Methionin, Cystein, Methanethiol thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh tan được trong nước như S-Allyl-S-Cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, Cycloalliin, Các dẫn chất của Cysteine, dẫn chất Tetrahydro-Β-Carboline. Đây là những hợp chất quang trọng làm tăng tác dụng của tỏi đen thu được. Quy trình lên men tự nhiên cũng làm cho hàm lượng Carbohydrate tăng Từ 28,7% (trong Tỏi tươi) lên tới 47,9% (trong Tỏi đen), nhờ đó Tỏi đen có vị ngọt của trái cây.

Quá trình lên men tỏi đen BKST
 
 Các chất chống oxy hóa là các chất thuộc nhóm polyphenol
- Polyphenol là một trong các lớp chất chính có mặt trong cây và quyết định tác dụng dược lý của cây.
- Các thảo dược phòng ngừa ung thư đều giàu polyphenol, tỏi đen có hàm lượng polyphenol cao nhất cao hơn cả Nho.
- So sánh hàm lượng acid phenoliccủa tỏi đen trong các giai đoạn gia nhiệt đã công bố các hợp chất thuộc nhóm polyphenol có hoạt tính chống ung thư cũng có mặt trong tỏi đen như: Catechin, epicatechin, epicatechin gallate, quercetin, myricetin, resveratrol. Các thành phần này cũng có mặt trong chè xanh, táo, cam chanh, nho, việt quất …
- Catechin là một hợp chất không màu tan trong nước, có vị đắng ở các mức độ khác nhau và có khả năng chống oxy hóa. Catechin chiếm khoảng 85-90% tổng lượng polyphenol trong chè xanh, chúng dễ dàng bị oxy hóa và tạo ra nhiều chất phức tạp như methylxanthine. Các hợp chất catechin như: Catechin, Gallocatechin, Epicatechin, Epigallocatechin, Epigallocatechin-gallategallate (EGCG), Epicatechin 3-gallate.

Vai trò sinh học của các hợp chất này là:
- Chống xơ cứng, xơ vữa động mạch, bảo vệ tim mạch.
- Là các hợp chất chống oxy hóa hiệu quả.
- Chống thoái hóa thần kinh (hỗ trợ điều trị Alzeimer, parkinson).
- Kháng khuẩn, kháng virut
- Hỗ trợ tốt cho điều trị tiểu đường
- Có tác dụng giảm cân.

Quercetin: Là một flavonoit bền vững và hoạt tính nhất, nhiều chế phẩm từ thảo dược có hoạt tính cao nhờ có hàm lượng quercetin cao. Quercetin có khả năng chống oxy hóa và tiết kiệm lượng VTM C sử dụng, giúp tích lũy VTM C trong các tổ chức mô. 
Quercetin kháng viêm, ức chế  trực tiếp hàng loạt phản ứng khởi phát hiện tượng này, ức chế sự phóng thích histamin và các chất trung gian khác trong quá trình viêm và dị ứng.
Quercetin ức chế men aldose reductase rất mạnh, men này có nhiệm vụ chuyển glucose máu thành sorbitol một hợp chất có liên quan chặt chẽ đến sự tiến triển các biến chứng của đái tháo đường như đục thủy tinh thể, thương tổn thần kinh, bệnh võng mạc.
Myricetin: là một polyphenol có nhiều trong nho, hoa quả và thảo dược, được sử dụng như chất chống oxy hóa, hạ cholessterol, chữa trị một số bệnh ung thư: ung thư da, ung thư ruột kết, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư gan, ung thư vú..
Tỏi đen  giúp chống mệt mỏi, hồi phục sức khỏe,  nhuận táo, nhuận gan, cải thiện hoạt động của tuyến tiền liệt, thúc đẩy giấc ngủ và các chức năng khác.

 Thành phần hóa học chính của tỏi đen
- Trong quá trình lên men, hàm lượng các và thành phần các axit amin dễ hấp thụ đã tăng lên đáng kể so với tỏi trắng.
- Các hợp chất carbonhydrat cũng được chuyển hóa thành đường kiến tỏi có vị ngọt.
- Các tinh dầu một phần được bay ra không khí một phần được chuyển hóa thành các chất không mang mùi vị như tỏi trắng.
- Trong quá trình lên men, các tế bào tỏi cũng được phá hủy nhưng trong điều kiện không có oxy nên chất Alliin trong tỏi chuyển hóa thành các hợp chất SAC, Ajoeme, Allylmercaptocysteine.. và hầu như không có allicin. Các chất này cũng đã được khẳng định có nhiều ưu điểm hơn allicin như tác dụng dược học, tính ổn định, và tính tan của chúng.
- Một nhóm chất vô cùng quan trọng là polyphenol có tác dụng quan trọng trong các cây thuốc thì trong tỏi sau lên men thành tỏi đen đã tạo ra hàm lượng các chất này khá lớn chiếm từ 0,5 - 2%/ trọng lượng khô, trong khi đó ở tỏi trắng chỉ chiếm 0,08-0,1%.
 
 Những hoạt chất hóa học trong tỏi đen có tác dụng tốt như thế nào đối với con người?
“ Các thành phần và hoạt tính sinh học của tỏi và vai trò sinh lý của chúng  đối với sức khỏe: Một tổng quan, Tạp chí khoa học sinh học thực phẩm ( năm 2013) trang 65”
- Các hợp chất chứa sulfur trong tỏi đen có tác dụng ức chế các dòng tế bào ung thư như: ung thư ruột kết, ung thư bạch cầu, ung thư tiền liệt tuyến, các chất này còn làm cho tế bào chết theo chương trình (các tế bào ung thư mất kiểm soát về chết theo chương trình và trở nên bất tử).

 
 Tên các chất sulfur hữu cơ Loại ung thư và cơ chế hoạt động
- S-Allyl cystein Phong tỏa sự hình thành nitrosamine và kích hoạt hoạt tính sinh học Dion etal (1997)
- Di-allyl Disulfide Ung thư ruột kết: Ức chế sự phát triển của tế bào ung thư CMT-13, và hoạt hóa enzim N-acetyltransferase Chen, Chung, Hsieh, và Lin 1998
- Allicin Ức chế sự phát triển tế bào ung thư, và dẫn dắt tế bào chết theo chương trình bằng sự hoạt hóa caspases Oommen, Anto Srinivar và Karungaran 2004
- Ajoene Bệnh bạch cầu: ức chế sự phát triển và dẫn dắt tế bào chết theo chương trình, phong tỏa pha G2/M của chu trình tế bào Ahmed và cộng sự 2001
- Di-allyl-Tri-sulphide Ung thư tiền liệt tuyết: Dẫn dắt tế bào chết theo chương trình bằng cảm ứng enzim protein Bax và Bak.