400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉品質(zhì)及抗氧化特性的影響

龍姣麗，艾民珉，李樹長(zhǎng)，郭善廣，范紅，曹媛媛，蔣愛民*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，廣州 510642；2.畜禽產(chǎn)品精準(zhǔn)加工與安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，廣州 510642)

大蒜為多年生百合科蔥屬植物，是一種廣受大眾喜愛且營(yíng)養(yǎng)和醫(yī)療價(jià)值較高的香辛料[1]。研究表明大蒜具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗癌、降血脂等生物活性[2-3]，大蒜的生物活性與大蒜中的含硫化合物(硫代磺酸酯、二烯丙基硫化物等)密切相關(guān)[4]。傳統(tǒng)熱加工會(huì)破壞大蒜的生物活性及營(yíng)養(yǎng)成分[5]，因此，為提升大蒜加工產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)及功能性，將現(xiàn)代食品加工新技術(shù)應(yīng)用于大蒜產(chǎn)品的加工中具有重要的意義。

超高壓技術(shù)(ultra-high pressure,UHP)是一種新型非熱加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品加工產(chǎn)業(yè)，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色無(wú)污染的食品加工技術(shù)[6]。UHP能夠破壞食品中氫鍵、離子鍵等非共價(jià)鍵，對(duì)微生物和酶具有殺滅和抑制作用，且對(duì)食品中的小分子等熱敏性物質(zhì)具有一定的保護(hù)作用[7]。Ma等[8]研究表明200 MPa處理會(huì)增強(qiáng)大蒜的風(fēng)味，而400，600 MPa處理會(huì)減弱大蒜的風(fēng)味，但其僅對(duì)大蒜風(fēng)味變化進(jìn)行了分析，并未探究超高壓處理后大蒜加工產(chǎn)品品質(zhì)及功能性質(zhì)的變化。因此，為明確超高壓處理后大蒜產(chǎn)品品質(zhì)變化規(guī)律，本試驗(yàn)根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，采用400 MPa壓力處理蒜蓉5，10，15，20，25 min，探究400 MPa下不同處理時(shí)間對(duì)蒜蓉品質(zhì)及抗氧化能力的影響，以期為超高壓技術(shù)在大蒜產(chǎn)品加工中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

山東紫皮大蒜：購(gòu)于廣州市天河區(qū)長(zhǎng)湴市場(chǎng)；鹽、食用油等：均為食品級(jí)；蒜氨酸、1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)、L-抗壞血酸(VC)、L-半胱氨酸、葡萄糖、苯酚、丙酮酸鈉、FeCl3、FeCl2等試劑：均為分析純。

1.2 主要儀器

UHP 800 MPa超高壓設(shè)備 包頭文天科技有限責(zé)任公司；UV-1800紫外可見分光光度計(jì) 日本島津儀器有限公司；MCR 101流變儀 奧地利安東帕有限公司；P62-162色差儀 美國(guó)X-RITE公司；IKA T25 digital高速分散均質(zhì)機(jī) 德國(guó)IKA公司；5804R冷凍高速離心機(jī) 德國(guó)艾本德儀器公司；VPJ-500TS真空包裝機(jī) 中國(guó)艾博公司。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 樣品制備

選取大小均勻無(wú)損傷的蒜瓣→去皮、切端→浮選→清洗→搗碎→加鹽、食用油等配料充分混勻→真空包裝→超高壓處理→檢測(cè)。

超高壓處理?xiàng)l件：采用400 MPa超高壓處理蒜蓉5，10，15，20，25 min，以未進(jìn)行超高壓處理的蒜蓉為對(duì)照(CK)，樣品制作完成后立即進(jìn)行超高壓處理，處理后的試樣保存在4 ℃環(huán)境中,在12 h內(nèi)完成檢測(cè)。

1.3.2 色澤的測(cè)定

將蒜蓉置于表面皿中鋪平，用色差儀測(cè)定蒜蓉表面L*值(亮度值)、a*值(正值表示顏色偏向紅色，負(fù)值表示顏色偏向綠色)和b*值(正值表示顏色偏向黃色，負(fù)值表示顏色偏向藍(lán)色)，每個(gè)樣品取5個(gè)不同部位測(cè)定，結(jié)果取平均值。

1.3.3 水溶性多糖含量的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法測(cè)定水溶性多糖含量，重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 蒜氨酸酶活性的測(cè)定

采用丙酮酸法測(cè)定蒜氨酸酶活性，重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。酶活力定義：在25 ℃條件下，以蒜氨酸為底物，每分鐘反應(yīng)產(chǎn)生1 μmol丙酮酸所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位(U)。

1.3.5 大蒜素含量的測(cè)定

根據(jù)王玨[9]的方法測(cè)定蒜蓉中大蒜素的含量，重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.6 感官評(píng)定

蒜蓉經(jīng)過超高壓處理后用于感官評(píng)價(jià)。挑選20名經(jīng)過培訓(xùn)的人員對(duì)蒜蓉進(jìn)行感官評(píng)定，包括色澤、滋味、口感和可接受度4個(gè)指標(biāo)。各指標(biāo)的評(píng)分采用5分法，結(jié)果以平均分表示，具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 蒜蓉感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard of mashed garlic

1.3.7 流變學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

參考仇記紅等[10]的方法進(jìn)行頻率掃描。采用PP50錐板，固定流變儀溫度為25 ℃,掃描頻率為10～100 rad/s,記錄樣品在掃描過程中儲(chǔ)能模量G′和損失模量G″隨頻率改變而變化的規(guī)律。

1.3.8 抗氧化試驗(yàn)

樣品制備：蒜蓉與水按1∶9 (m/V)混合勻漿，用4層紗布過濾后以5000 r/min離心30 min，上清液即為樣品液。以0.05 mol/L VC溶液作為對(duì)照，重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.8.1 DPPH·清除率的測(cè)定

取2 mL樣品液，加入2 mL 0.16 mmol/L DPPH溶液，于25 ℃水浴中反應(yīng)15 min，在517 nm處測(cè)定樣品吸光值(Ai)，取2 mL蒸餾水代替樣品液測(cè)得空白吸光值(A0)，用蒸餾水代替DPPH溶液測(cè)得樣品本底吸光值(Aj)。DPPH·清除率按下式計(jì)算：

1.3.8.2 Fe3+還原力的測(cè)定

將2 mL樣品液與2 mL 0.2 mL/L磷酸緩沖液(pH 6.6)、2 mL 1%的鐵氰化鉀溶液混合，50 ℃保溫20 min，加入2 mL 10%的三氯乙酸溶液混合均勻，以3000 r/min離心10 min，取上清液2 mL，加入2 mL蒸餾水和0.4 mL 0.1%的三氯化鐵溶液，室溫反應(yīng)10 min后，在700 nm處測(cè)定吸光值。Fe3+還原力以吸光值表示。

1.3.8.3 Fe2+絡(luò)合能力的測(cè)定

取樣品液5 mL，加入0.1 mL 2 mmol/L FeCl2溶液和0.2 mL 5 mmol/L Ferrozine溶液，搖勻，室溫下反應(yīng)10 min后測(cè)定在562 nm處的吸光值(A0)，用蒸餾水代替Ferrozine溶液做空白對(duì)照得到吸光值(A1)，用蒸餾水代替樣品做陰性對(duì)照得到吸光值(A2)。Fe2+絡(luò)合能力按下式計(jì)算：

1.3.9 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2016軟件對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算誤差及平均值。使用Origin 8.5軟件作圖及SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 色澤

色澤是影響食品食用品質(zhì)的主要指標(biāo)。400 MPa超高壓處理后蒜蓉的色澤變化見表2。

表2 400MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉色澤的影響Table 2 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the color of mashed garlic

隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，色澤L*值呈先增大后減小的趨勢(shì)，400 MPa處理15 min時(shí)L*值和a*值顯著大于其他超高壓處理組(P<0.05)，a*值最大表明此時(shí)蒜蓉綠變程度最低；400 MPa處理20 min時(shí)色澤b*值最小，說(shuō)明此時(shí)蒜蓉褐變程度最低，這與王治同等[11]研究超高壓對(duì)辣白菜色澤的影響結(jié)果一致。

2.2 水溶性多糖含量

多糖是參與機(jī)體供能的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，研究表明大蒜多糖具有抗凝血、降血脂和預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等生理功能[12]。400 MPa超高壓不同時(shí)間處理對(duì)蒜蓉水溶性多糖含量的影響見圖1。

圖1 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉水溶性多糖含量的影響Fig.1 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the content of water-soluble polysaccharide of mashed garlic

隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蒜蓉中水溶性多糖含量增加顯著(P<0.05)，從處理5 min的80.97 mg/g增加到處理25 min的217.665 mg/g，增加了約1.7倍，原因是隨著超高壓處理時(shí)間的延長(zhǎng)，大蒜細(xì)胞破裂程度增加，細(xì)胞內(nèi)多糖溶出，水溶性多糖含量增加[13]。

2.3 蒜氨酸酶活性

圖2 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜氨酸酶活性的影響Fig.2 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the alliinase activity

蒜氨酸酶又稱烷基半胱氨酸亞砜酶,可與大蒜素的前體物質(zhì)蒜氨酸反應(yīng)生成風(fēng)味物質(zhì)大蒜素[14]。由圖2可知，超高壓處理組蒜蓉的蒜氨酸酶活性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，可能是因?yàn)樵谒馊刂谱鬟^程中還存在未被破碎的細(xì)胞，壓力作用改變了細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)胞內(nèi)部的蒜氨酸酶被釋放出來(lái)，酶活性提高。400 MPa處理10 min內(nèi)，蒜蓉的蒜氨酸酶活性下降顯著(P<0.05)，這與江霆等[15]研究洋蔥蒜氨酸酶活性的結(jié)果類似，處理時(shí)間大于10 min時(shí)蒜氨酸酶活性沒有顯著變化，可能的原因是在初始階段，酶對(duì)壓力敏感，短時(shí)間內(nèi)迅速失活，當(dāng)延長(zhǎng)處理時(shí)間時(shí)，對(duì)壓力敏感的氫鍵、離子鍵等非共價(jià)鍵幾乎被完全破壞，而處于結(jié)合態(tài)的酶較為穩(wěn)定，因此酶活性的降低緩慢。

2.4 大蒜素含量

大蒜素是蒜氨酸酶與蒜氨酸發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，是大蒜的主要風(fēng)味物質(zhì)。400 MPa超高壓處理不同時(shí)間對(duì)蒜蓉中大蒜素含量的影響見圖3。

圖3 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉中大蒜素含量的影響Fig.3 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the content of allicin in mashed garlic

當(dāng)處理時(shí)間小于15 min時(shí)，大蒜素含量降低緩慢(P>0.05)；當(dāng)處理時(shí)間大于15 min時(shí)，大蒜素含量顯著降低(P<0.05)，從15 min的0.103 mg/mL降低到25 min的0.052 mg/mL，降低了約1.98倍。大蒜素含量降低一方面與蒜氨酸酶活性有關(guān)，蒜氨酸酶活性隨超高壓時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，導(dǎo)致生成的大蒜素減少；另一方面是因?yàn)榇笏馑夭环€(wěn)定會(huì)降解為多種揮發(fā)性含硫化合物，使大蒜素的含量降低[16]。

2.5 感官評(píng)定

本試驗(yàn)選取了4項(xiàng)指標(biāo)(色澤、滋味、口感、可接受度)對(duì)各處理組蒜蓉進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果見表3。

表3 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉感官評(píng)定的影響Table 3 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the sensory evaluation of mashed garlic

蒜蓉滋味評(píng)分隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)下降明顯(P<0.05)，且均低于對(duì)照組滋味評(píng)分，這與大蒜素的濃度測(cè)定結(jié)果一致，大蒜素是大蒜的主要風(fēng)味物質(zhì)，大蒜素濃度降低使蒜蓉風(fēng)味受到影響，風(fēng)味評(píng)分下降。隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，蒜蓉的色澤、口感及可接受度評(píng)分均呈先上升后下降的趨勢(shì)，處理15 min時(shí)評(píng)分最高，說(shuō)明400 MPa處理15 min時(shí)蒜蓉感官更易被消費(fèi)者所接受。

2.6 流變

圖4 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉儲(chǔ)能模量G′(A)和損失模量G″ (B)的影響Fig.4 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the storage modulus G′(A)and loss modulus G″(B)of mashed garlic

儲(chǔ)能模量(G′)又稱彈性模量，G′越大，說(shuō)明樣品的彈性越好；損失模量(G″)又稱黏性模量，G″越大，說(shuō)明樣品的黏度越大[17]。由圖4可知，隨著超高壓處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蒜蓉的G′和G″逐漸增大，同一超高壓處理時(shí)間下蒜蓉的G′大于G″，即蒜蓉的彈性和黏性隨超高壓處理時(shí)間的增加而增大，同一超高壓處理時(shí)間下蒜蓉表現(xiàn)出較強(qiáng)的彈性行為，這與蒜蓉中添加的黃原膠有關(guān)，黃原膠可在體系中形成彈性凝膠，使體系表現(xiàn)出以彈性為主的特征[18]。15 min處理組的蒜蓉儲(chǔ)能模量和損失模量低于20，25 min處理組，高于5，10 min處理組，感官評(píng)定結(jié)果顯示15 min時(shí)蒜蓉評(píng)分最佳，表明400 MPa 15 min處理?xiàng)l件下，蒜蓉的黏彈性最易被消費(fèi)者所接受。

2.7 抗氧化試驗(yàn)

2.7.1 DPPH·清除率

400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉DPPH·清除率的影響見圖5。

圖5 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉DPPH·清除率的影響Fig.5 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the DPPH· clearance rate of mashed garlic

超高壓處理后蒜蓉的DPPH·清除率顯著低于對(duì)照組和0.05 mol/L VC溶液(P<0.05)，隨著超高壓處理時(shí)間的延長(zhǎng)，DPPH·清除率先上升后下降，這與鐘成等[19]研究保壓時(shí)間對(duì)黑蒜DPPH·清除率的影響結(jié)果一致，400 MPa處理15 min時(shí)蒜蓉清除DPPH·能力最強(qiáng)，達(dá)33.13%。

2.7.2 Fe3+還原力

Fe3+還原力是反映抗氧化能力的一個(gè)重要指標(biāo)。Fe3+還原力用樣品液在700 nm處的吸光值來(lái)表示，吸光值越大表明樣品的Fe3+還原能力越強(qiáng)。Fe3+還原力受400 MPa超高壓處理的影響見圖6。

圖6 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉Fe3+還原力的影響Fig.6 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on Fe3+ reducing ability of mashed garlic

超高壓處理組和對(duì)照組蒜蓉的Fe3+還原力顯著高于0.05 mol/L VC(P<0.05)，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，F(xiàn)e3+還原力先增強(qiáng)后減弱，400 MPa處理15 min時(shí)Fe3+還原力最強(qiáng)，約為對(duì)照組的1.4倍。

2.7.3 Fe2+絡(luò)合能力

400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉Fe2+絡(luò)合能力的影響見圖7。

圖7 400 MPa超高壓處理對(duì)蒜蓉Fe2+絡(luò)合能力的影響Fig.7 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the Fe2+complexing ability of mashed garlic

由圖7可知，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，F(xiàn)e2+絡(luò)合能力先上升后下降，400 MPa處理15 min時(shí)蒜蓉對(duì)Fe2+的絡(luò)合能力顯著高于其他處理組(P<0.05)，說(shuō)明400 MPa處理15 min時(shí)蒜蓉具有最佳抗氧化能力，這與大蒜素降解產(chǎn)生的硫醚類物質(zhì)有關(guān)[20]，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，大蒜素降解加快，硫醚類物質(zhì)含量增加，抗氧化能力增強(qiáng)；當(dāng)進(jìn)一步延長(zhǎng)處理時(shí)間(>15 min)時(shí)，硫醚類物質(zhì)及其他抗氧化物質(zhì)活性受到了影響，抗氧化能力下降。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)探討了400 MPa超高壓處理不同時(shí)間對(duì)蒜蓉品質(zhì)及抗氧化能力的影響。結(jié)果表明，處理15 min時(shí)蒜蓉亮度最大，綠變程度最低，感官更易被消費(fèi)者所接受；延長(zhǎng)處理時(shí)間可顯著增加蒜蓉中水溶性多糖含量；大蒜素含量和蒜氨酸酶活性隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低；經(jīng)超高壓處理后，蒜蓉的彈性和黏性增強(qiáng)?？寡趸囼?yàn)表明，15 min處理組蒜蓉的DPPH·清除率、Fe3+還原力和Fe2+絡(luò)合能力最強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果可為超高壓技術(shù)在大蒜產(chǎn)品加工方面的應(yīng)用提供支撐。