不同預(yù)處理對蒜泥風味品質(zhì)的影響

符旭棟,陳何燊,3,周才瓊,2*

1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心,重慶,400715)3(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院,福建 福州,350002)

大蒜(Alliumsativum)為百合科蔥屬多年生草本植物,鱗莖為主要食用部位[1]。我國大蒜種植面積大、產(chǎn)量高,平均年產(chǎn)量超過了900萬t,是我國主要出口農(nóng)產(chǎn)品之一[2]。大蒜中的含硫化合物[3]既是大蒜風味主要構(gòu)成成分,也是大蒜具有抗菌、抗炎、抗氧化和降血壓等作用的生物活性成分[4]。作為一種重要的藥食兩用資源,大蒜傳統(tǒng)食用方式有蒜泥、糖醋蒜瓣和臘八蒜等,目前報道的還有蒜粉[5]、脫水蒜片[6]和黑蒜[7]等大蒜深加工產(chǎn)品。其中，蒜泥最為常見，其具有獨特的風味和殺菌作用。蒜泥看似制作方便，但由于大蒜含硫化合物的不穩(wěn)定性和容易引發(fā)綠變[8-9]等問題，而影響成菜質(zhì)量和食用體驗。新鮮大蒜不耐貯藏，易發(fā)生發(fā)芽、干癟和霉變等特性也會影響制備蒜泥風味。

蒜泥的風味主要來源于具有辛辣和刺激味感的含硫化合物,特別是大蒜素,由于大蒜素類化合物的性質(zhì)極不穩(wěn)定,加工過程易引起蒜泥品質(zhì)的變化。目前，學者采用次氯酸鈉和檸檬酸浸泡[10]、微波[11]、高壓[12]及燙漂[13-14]處理制備蒜泥，以提高蒜泥穩(wěn)定性以減少色變，從而抑制綠變并保持蒜泥風味。并認為微波處理大蒜比焯燙效率更高，能控制產(chǎn)品色澤并減少大蒜素破壞，保持大蒜特有的鮮辣味。從這些研究報道中可以發(fā)現(xiàn)蒜泥產(chǎn)品食用品質(zhì)極大程度受到預(yù)處理條件的影響。超聲作為一種新食品加工技術(shù)可通過空穴效應(yīng)使細胞結(jié)構(gòu)破壞，加速食品化學變化以形成特有風味[15]，微波則是一種通過超高頻電磁波快速震蕩使分子間相互碰撞、擠壓和摩擦重排來快速升溫，并對食品進行加熱、干燥、膨化和滅菌保鮮等加工處理的技術(shù)[8，16]。本研究基于蒜泥加工過程中可能出現(xiàn)的綠變和蒜泥風味品質(zhì)變化等問題，比較研究了檸檬酸浸泡結(jié)合熱燙預(yù)處理、微波預(yù)處理和超聲預(yù)處理對制備蒜泥品質(zhì)的影響，以期為改善蒜泥加工工藝、提高蒜泥風味品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紅皮大蒜,巫山紫紅天蒜股份合作聯(lián)合社;玉米胚芽油、食鹽、白砂糖,重慶北碚天生永輝超市。

1.2 主要試劑

檸檬酸、Na2CO3、NaH2PO4、Na2HPO4葡萄糖、無水乙醇、鐵氰化鉀、沒食子酸、茚三酮、福林酚,成都科龍化工試劑廠；NaOH、鹽酸、H2SO4、氯仿、正丁醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、K2SO4,重慶川東化工試劑廠；蒽酮,國藥集團化學試劑有限公司；以上試劑均為分析純。Tris、亮氨酸、5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)[5,5′-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB],合肥新恩源生物技術(shù)有限公司。異抗壞血酸,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。L-半胱氨酸,北京索萊寶科技有限公司。

1.3 主要儀器設(shè)備

GCMS-2010氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀,日本島津公司；722 N型可見分光光度計,江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司；SHZ-D(III)循環(huán)水式真空泵,上海凌科實業(yè)發(fā)展有限公司；DHG-9245A電熱恒溫鼓風干燥箱,上海齊欣科學儀器有限公司；KQ-500DE數(shù)控超聲清洗器,昆山市超聲儀器有限公司；TG16G離心機,常州崢嶸儀器有限公司；LGJ-10冷凍干燥機,北京松原華興科技發(fā)展有限公司。

1.4 實驗方法

1.4.1 大蒜預(yù)處理及蒜泥制備

蒜瓣預(yù)處理：以色變和總硫代亞磺酸酯含量等為評價指標,預(yù)實驗得3種蒜瓣預(yù)處理條件：①檸檬酸浸泡結(jié)合熱燙(YJ)：100 g蒜瓣置于200 mL添加質(zhì)量分數(shù)0.4%的檸檬酸液中浸泡74 min,于47 ℃熱燙5 min。②超聲預(yù)處理(YC)：100 g蒜瓣在300 W功率、35 ℃下超聲4 h。③微波預(yù)處理(YW)：100 g蒜瓣在微波功率80 W下處理50 s。以未處理蒜瓣(Y)為對照。

蒜泥制備：以蒜泥感官品質(zhì)為主要指標,以色值和總硫代亞磺酸酯含量為評價指標進行預(yù)實驗,分別按料油比1∶0.5(g∶mL)添加油脂,然后按質(zhì)量分數(shù)分別添加0.1%異抗壞血酸、6%蔗糖和3%食鹽,混勻,粉碎得3種蒜泥,依次分別命名為YJ-MG、YC-MG和YW-MG。

1.4.2 分析方法

1.4.2.1 總硫代亞磺酸酯測定[17]

樣品處理：取2 g粉碎后樣品在10 mL 50 mmol/L的Tris-HCl緩沖液(pH 7.5)中懸浮10 min,過濾。

半胱氨酸溶液初始吸光值測定：取10 mmol/L半胱氨酸溶液5 mL于試管中,加1 mL去離子水,搖勻,取1 mL于100 mL容量瓶中,加水至刻度。取稀釋100倍的半胱氨酸溶液4.5 mL與1.5 mmol/L的DTNB溶液0.5 mL,在26 ℃保溫15 min,在412 nm波長下測定初始吸光度值(Ao)。

與樣品反應(yīng)后半胱氨酸溶液吸光度測定：取10 mmol/L半胱氨酸溶液5 mL,加入1 mL樣品,26 ℃保溫15 min后,取1 mL反應(yīng)混合液于100 mL容量瓶中,加水至刻度。取稀釋100倍的反應(yīng)混合液4.5 mL與DTNB溶液0.5 mL,在26 ℃下保溫15 min,在412 nm波長下測定吸光度(A)。硫代亞磺酸酯含量按公式(1)計算：

(1)

式中：C,硫代亞磺酸酯的含量,mmol/mL;ΔA412,硫代亞磺酸酯反應(yīng)前后半胱氨酸吸光值之差;β,半胱氨酸溶液稀釋倍數(shù);162.26,總硫代亞磺酸酯分子質(zhì)量;14 150,DTNB在412 nm,1 cm光徑摩爾消光系數(shù)[L/(mol·cm)]。

1.4.2.2 揮發(fā)性風味成分分析[18]

樣品處理：取20 g樣品均勻破碎,準確稱取5 g破碎樣品于20 mL頂空進樣瓶,在40 ℃水浴平衡10 min。插入老化后的75 μm的SPME萃取頭,40 ℃下萃取40 min,進樣分析。

GC-MS條件：DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm)石英毛細管色譜柱,進樣口溫度250 ℃；載氣He,流速1 mL/min,不分流；進樣量2 mL。程序升溫：50 ℃保持1 min,以6 ℃/min升溫到75 ℃保持1 min,以2 ℃/min升溫到110 ℃保持5 min；以5 ℃/min升溫到150 ℃保持2 min,最后以10 ℃/min升溫到280 ℃保持3 min。采用EI源,70 eV,離子源溫度250 ℃,接口溫度280 ℃,質(zhì)量掃描范圍40～450 amu。

定性定量分析：通過NIST08和NIST08S質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索各組分,參考文獻及標準譜圖對化合物成分進行核對與確認,按峰面積歸一法計算各組分相對含量。設(shè)置斜率2 500,報道相似度大于80的鑒定結(jié)果。

1.4.2.3 水分和其他成分分析

水分按GB/T 5009.3—2016直接干燥法測定?？偹釡y定按照GB/T 12456—2008,采用電位滴定法。游離氨基酸測定按照茚三酮比色法(亮氨酸作標準曲線)[19]；總可溶性糖測定按照蒽酮比色法(葡萄糖制備標準曲線)[20]?？偡訙y定按照福林酚法[21]。

1.4.2.4 色值

測定以標準白板校準,測量時分別記錄L*、a*和b*值為所測樣品亮度、紅度和黃度值,重復測定6次[22]。色差值以ΔE*表示,按公式(2)計算：

(2)

式中：L0、a0、b0,處理前蒜瓣色值;L*、a*、b*,處理后蒜瓣色值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值±標準差表示,采用Origin 2018作圖,SPSS 20.0進行單因素方差分析、Pearson相關(guān)性分析和主成分分析。P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥含水量及色值變化

如圖1所示,鮮蒜中含水量為65.3%,3種預(yù)處理蒜瓣中含水量在64.7%～66.5%,預(yù)處理含水量變化不大,但YJ含水量相對較高(P<0.05)；經(jīng)添加油脂和調(diào)味處理后制備蒜泥含水量在40.4%～41.2%,即不同預(yù)處理方式對蒜泥含水量無顯著影響(P>0.05)。

圖1 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥含水量變化Fig.1 Variation of water content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree注:不同小寫字母表示各組蒜瓣間差異顯著，不同大寫字母表示各組蒜泥間差異顯著(下同)

進一步分析了3種預(yù)處理蒜瓣和制備蒜泥色值(圖2),3種預(yù)處理蒜瓣色值均高于新鮮蒜瓣,YW遠高于YJ和YC(P<0.05),表明微波預(yù)處理導致蒜瓣色澤顯著變化；3種預(yù)處理蒜瓣經(jīng)進一步制備成蒜泥后色值在1.37～1.08,差異不明顯(P>0.05),以YJ最高。3種預(yù)處理中YJ和YC色值低于有感覺范圍,YW屬于感覺有差異范圍(ΔE1.5～3.0為加工保藏中樣品變色感覺有差異范圍[22])。

圖2 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥ΔE變化Fig.2 Changes of ΔE in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),以色值最高的微波預(yù)處理制備的蒜泥色值最低,這可能與3種預(yù)處理傳熱方式及引發(fā)的蒜瓣酶活性及細胞破壞等有關(guān)。微波通過超高頻電磁波可快速升溫并鈍化酶活性[16],使微波預(yù)處理后制備蒜泥中色變較小。

2.2 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥滋味成分分析

如圖3～圖5所示,3種預(yù)處理蒜瓣可溶性總糖和總酸均高于對照,3種預(yù)處理之間可溶性總糖含量無差異(P>0.05),YC總酸顯著低于其他2種預(yù)處理方式(P<0.05),YW游離氨基酸顯著低于其他2個處理(P<0.05),也低于對照。表明預(yù)處理可提升蒜瓣甜和酸的滋味,浸泡結(jié)合熱燙處理甜酸和鮮味總體優(yōu)于超聲和微波預(yù)處理。

圖3 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥可溶性總糖含量Fig.3 Total soluble sugar content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

圖4 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥總酸含量Fig.4 Total acid content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

圖5 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥游離氨基酸含量Fig.5 Free amino acid content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

經(jīng)添加油脂和調(diào)味料制備成蒜泥后,3種預(yù)處理蒜瓣制備蒜泥可溶性總糖、總酸和游離氨基酸含量均下降,但總糖和總酸無差異(P<0.05),游離氨基酸以超聲預(yù)處理蒜泥最高,這可能與超聲預(yù)處理使細胞破碎導致蛋白質(zhì)降解有關(guān)[22]。

2.3 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥特征功能成分分析

如圖6～圖7所示,和未處理對照相比,3種預(yù)處理蒜瓣總硫代亞磺酸酯含量略有升降,YW和YC顯著高于YJ(P<0.05)；預(yù)處理使總酚升高為對照的1.3～1.6倍,YJ和YC處理高于YW(P<0.05)；表明超聲預(yù)處理有利于硫代亞磺酸酯和多酚的保留。進一步制備成蒜泥后,由于稀釋作用，2種功能性成分含量均下降,YW-MG有較高的總硫代亞磺酸酯含量,YJ-MG有較高的總酚含量,表明采用超聲或微波預(yù)處理可提升特征功能成分含量。

圖6 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥總硫代亞磺酸酯含量Fig.6 Total thiosulfinate content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

圖7 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥總酚含量Fig.7 Total phenol content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

2.4 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥揮發(fā)性含硫化合物的變化

鮮蒜、預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥共檢出27種含硫化合物(表1)。鮮蒜檢出13種,主要含硫醚類化合物,最高的是二烯丙基硫醚(30.85%)。經(jīng)不同方式預(yù)處理及制備成蒜泥后,含硫化合物種類增加,二烯丙基硫醚下降；二烯丙基三硫醚在預(yù)處理后占比增加,在YW和YC中占比分別為31.47%和26.88%,均高于YJ(11.53%),表明微波和超聲預(yù)處理可顯著改變大蒜含硫化合物降解。在經(jīng)不同預(yù)處理制備的蒜泥中產(chǎn)生了多種鮮蒜中未檢出的硫醚類,YJ-MG、YC-MG和YW-MG中相對含量最高的是具有蒜辣味的3-乙烯基-4-烯-1,2-環(huán)己硫醚,分別達37.09%、37.18%和33.75%,以YC-MG最高,賦予了蒜泥強烈的刺鼻感。蒜泥中還檢出了蒜氨酸的同分異構(gòu)體[23]——L-半胱亞磺酸和磺基丙氨酸,表明調(diào)味和粉碎處理也可影響大蒜含硫化合物降解。

2.4.1 不同預(yù)處理對揮發(fā)性成分種類及含量變化的影響

進一步分析不同預(yù)處理后蒜瓣及蒜泥含硫化合物種類和相對含量變化(圖8～圖9)。大蒜含硫化合物可分為硫醚類、噻吩類、噻烷類、磺酸類和其他類,主要是硫醚類化合物。鮮蒜硫醚類占比58.35%。經(jīng)預(yù)處理后YJ、YC和YW相對含量分別增至59.73%、63.92%和71.74%,以YW最高；進一步制備成蒜泥后硫醚類占比繼續(xù)增加,YJ-MG、YC-MG和YW-MG分別達79.17%、72.03%和74.35%,以YJ-MG最高,其次是YW-MG。與此同時,噻吩類、噻烷類和其他類含量占比均下降。

從含硫化合物種類看,鮮蒜主要含硫醚類(5種)以及噻吩、噻烷等含硫化合物,經(jīng)預(yù)處理后YJ、YC和YW含硫醚類分別為5、7和5種,進一步制備成蒜泥后,YJ-MG、YC-MG和YW-MG分別檢出硫醚類7、7和9種,并檢出了磺酸類。

2.4.2 特征性揮發(fā)風味化合物在蒜泥中的變化

特征性風味成分變化分析顯示,YJ生蒜味、汽油味的風味物質(zhì)值占主導位置,和鮮蒜Y基本一致,說明浸泡結(jié)合熱燙處理對大蒜風味影響不大；YC和YW生蒜味下降,產(chǎn)生了一些具有青草氣味和洋蔥、芥末等風味的成分。經(jīng)制備成蒜泥后,YJ-MG、YC-MG和YW-MG特征風味均顯示主要為洋蔥、大蒜和芥末的香味(圖10)。

表1 不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥揮發(fā)性含硫化合物組成及相對含量 單位：%

圖8 不同處理方式下含硫化合物種類的變化Fig.8 Variation of sulfur compound types under different treatment

圖9 不同處理方式下含硫化合物含量的變化Fig.9 Changes in sulfur compound content under different treatment

圖10 不同處理方式下?lián)]發(fā)性物質(zhì)特征風味變化Fig.10 Characteristic flavor changes of volatile substances under different treatment

進一步分析不同預(yù)處理蒜瓣及制備蒜泥風味變化(表2),鮮蒜主要特征性風味物質(zhì)為二烯丙基硫醚和3,4-二甲基噻吩,賦予大蒜獨特的生蒜味和辛辣味[24]；經(jīng)不同方式預(yù)處理并制備成蒜泥后,二烯丙基硫醚和3,4-二甲基噻吩氣味值(smell value,SV)逐漸下降,YJ-MG的SV較高,在鮮蒜中未檢出具有洋蔥、大蒜和芥末香味的二烯丙基二硫醚的SV增加,YJ-MG的SV較高,表明采用YJ預(yù)處理可較多保留蒜的辛辣風味和提升蒜泥風味；YW-MG和YC-MG中具有韭菜花味的二甲基三硫醚占據(jù)主導。

表2 不同處理方式下的大蒜及蒜泥的氣味值及其風味描述Table 2 Odor activity value and flavor description of garlic and garlic paste under different treatments

圖11 不同處理方式下幾種含硫化合物的氣味貢獻值(OCV)Fig.11 The odor contribution value of several sulfur containing compounds in different treatment注:氣味貢獻值OCV(%)=(某樣品成分SV/該樣品有閾值物質(zhì)總的SV)×有閾值物質(zhì)相對總含量×100

對閾值成分在蒜泥制備中風味貢獻進一步分析,結(jié)果見圖11,鮮蒜主要受具有汽油味和生蒜味的二烯丙基硫醚影響,氣味貢獻值(odor contribution value,OCV)達37.09%,經(jīng)不同方式預(yù)處理后,二烯丙基硫醚OCV有所下降,YJ、YW和 YC分別為30.91%、21.27%和9.45%,YW增加了具有洋蔥、大蒜和芥末香味的二烯丙基二硫醚(OCV 0.50%),制備成蒜泥后,YJ-MG、YW-MG和 YC-MG中二烯丙基硫醚的OCV分別降至13.13%、0.92%和0.91%,同時,具有韭菜花味的二甲基三硫醚的OCV則分別為0、14.63%和13.04%。表明采用超聲和微波預(yù)處理可大大降低大蒜主體風味成分占比并改變制備蒜泥的風味。

2.4.3 制備蒜泥特征性揮發(fā)風味化合物主成分分析

通過SPSS 20.0軟件對3種蒜泥產(chǎn)品的7類香氣成分構(gòu)成3×7矩陣對揮發(fā)性物質(zhì)進行主成分分析(表3),提取出2個主成分,由相關(guān)矩陣特征值及貢獻率可知,第1主成分貢獻率為67.445%,第2主成分貢獻率為32.555%,兩者特征值均>1,累計貢獻率100%,說明前2個主成分能客觀反應(yīng)蒜泥中揮發(fā)性物質(zhì)風味的變化趨勢。

特征向量與載荷值如表4所示,第1主成分與其他類、硫醇類及硫醚類呈高度正相關(guān),其他類對第1主成分貢獻最大；第2主成分與噻吩類物質(zhì)高度正相關(guān),噻吩類對第2主成分貢獻最大。根據(jù)主成分分析綜合得分結(jié)果見表5,YJ-MG得分最高,其次YW-MG。

綜上,硫醚類及噻吩類是影響蒜泥風味品質(zhì)的主要成分,賦予蒜泥蒜辣味、洋蔥芥末香味及韭菜花味,與前述分析結(jié)果相似。

表3 不同預(yù)處理方式制備蒜泥主成分的特征值及貢獻率Table 3 Characteristic value and contribution rate of principal components of garlic puree prepared by different methods

表4 不同預(yù)處理方式制備蒜泥主成分的特征向量與載荷Table 4 Characteristic vectors and loadings of principal components of garlic puree prepared by different methods

表5 不同預(yù)處理方式主成分綜合得分Table 5 Principal component comprehensive scores of different processing methods

3 結(jié)論

本文比較了3種不同預(yù)處理方式下制備蒜泥的風味品質(zhì)特點。結(jié)果顯示,不同預(yù)處理方式對蒜瓣和制備蒜泥含水量影響均較小。色變分析顯示,3種預(yù)處理方式都會導致蒜瓣色變,以YW蒜瓣色變最大；經(jīng)制備成蒜泥后,色變無差異(P>0.05)。滋味成分分析顯示預(yù)處理對可溶性總糖影響較小,YJ和YW總酸含量顯著高于YC(P<0.05),YJ和YC游離氨基酸顯著高于YW(P<0.05)；制備成蒜泥后,總糖和總酸無顯著差異(P>0.05),游離氨基酸則以YC-MG較高。以YJ-MG甜、酸和鮮味總體優(yōu)于YC-MG和YW-MG。特征功能成分分析顯示預(yù)處理可提升多酚含量,以YJ最高,總硫代亞磺酸酯含量則以YW和YC較高；經(jīng)制備成蒜泥后YW-MG有較高的總硫代亞磺酸酯含量,而YJ-MG有較高的總酚含量。從蒜泥色變和特征功能成分考慮,以微波預(yù)處理較好,從蒜泥滋味品質(zhì)考慮以浸泡結(jié)合熱燙預(yù)處理較好。

揮發(fā)性風味物質(zhì)分析顯示,鮮蒜主要含硫醚類(檢出5種,占比58.35%),其中具有汽油味和生蒜味的二烯丙基硫醚達30.85%。經(jīng)不同方式預(yù)處理并制備成蒜泥后,二烯丙基硫醚下降,含硫化合物種類增加,檢出了多種鮮蒜中未檢出的硫醚類,如具有洋蔥、大蒜和芥末香味的二烯丙基二硫醚、具有蒜辣味的3-乙烯基-4-烯-1,2-環(huán)己硫醚和磺酸類,YC-MG和YW-MG還產(chǎn)生了具有韭菜花風味的二甲基三硫醚,其中YJ-MG硫醚類相對含量最高達79.17%,YW-MG硫醚類種類最多(檢出9種),這表明不同預(yù)處理方式及調(diào)味和粉碎處理均可影響大蒜含硫化合物降解途徑,采用超聲和微波預(yù)處理均可改變制備蒜泥的風味。3種蒜泥含硫化合物主成分分析顯示,硫醇類、硫醚類和噻吩類是影響蒜泥風味品質(zhì)的主要成分,綜合得分YJ-MG最高,其次是YW-MG。

綜上,微波和超聲波預(yù)處理可改變蒜泥風味。檸檬酸浸泡結(jié)合熱燙預(yù)處理制備蒜泥風味更佳,微波預(yù)處理制備蒜泥可有效控制色變和提升蒜泥特征功能成分含量和硫醚種類。