Mục đích của nghiên cứu nhằm xác định thời gian và nhiệt độ tiền xử lý bằng phương pháp lạnh đông để nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn. Trước khi lên men, nguyên liệu tỏi Lý Sơn được xử lý ở các ngưỡng nhiệt độ lạnh đông là -5^oC, -10^oC, -15^oC trong thời gian từ 1 - 4 ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu suất lên men và chất lượng (Đặc biệt hàm lượng một số hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe) của sản phẩm tỏi đen khi được tiền xử lý lạnh đông ở nhiệt độ -10^oC trong thời gian 2 ngày là tốt nhất. Tỏi đen sau lên men có trạng thái mềm dẻo, màu nâu đen, mùi thơm và vị ngọt đặc trưng; hàm lượng Gluxit 52,73%, hàm lượng Polyphenol 268,75 mgGAE/g, hàm lượng S-allyl cysteine 198,73 µg/g, hàm lượng Allicin 22,17 mg/100 g; hiệu suất lên men đạt 32,58%.