大蒜中蒜氨酸及大蒜素检测方法研究进展

◎ 商春锋，周一冉，付 彤

（济宁市食品药品检验检测中心 ，山东 济宁 272100）

大蒜属葱科葱属植物，在我国具有悠久的种植历史。由于其独特的辛辣风味和保健功能，大蒜在国内的产量和销量一直较高，临床对其功能性的研究也非常广泛。几个世纪以来，大蒜都被认为是药用食材，在常见疾病的治疗中作为传统处方药物使用。有报道指出，食用大蒜可降低几种癌症的发病率，并能降低胆固醇、抑制血小板聚集、降血压，从而降低心血管病的风险，同时具有杀菌、抗氧化、消炎等生物活性功效[1-2]。这些治疗功效，主要归因于其含有大量的有机含硫化合物，这也是大蒜和其他葱属植物的特征。

目前普遍认为，大蒜中的大蒜素是由前体物质蒜氨酸在组织破碎时与蒜氨酸酶接触反应产生的二烯丙基硫代亚磺酸酯。这种物质稳定性差，极易被分解为硫醚化合物，部分硫醚化合物能够进一步聚合生成阿霍烯和二噻烯等。因此，对大蒜中含硫风味活性物质的测定，主要集中在蒜氨酸前体和大蒜素两类物质上，而且由于两种物质的极性、挥发性和热稳定性差异较大，其测定方式也有较大差异。本文对近年来蒜氨酸前体物质和大蒜素测定的研究进展分别进行讨论。

1 蒜氨酸的检测方法研究

蒜氨酸（S-烯丙基-L-半胱氨酸亚砜）水溶性强，不溶于甲苯等非极性溶剂。其烯丙基和亚砜的结构决定了蒜氨酸的化学性质，因此可以通过特异反应间接测定蒜氨酸的含量。张文广等[3]使用定硫法测定大蒜中蒜氨酸含量，王岩等[4]通过薄层扫描对蒜氨酸进行测定。另外，苯腙法、茚三酮法等也有应用[5]，但这些方法存在专一性差、结果不准确的问题。

色谱法是测定蒜氨酸更可靠、更准确的手段，其极性的特点适宜采取液相色谱法进行检测。Emiko等[6]首先采用液相色谱法对大蒜和算制品中的蒜氨酸进行测定，将样品水浴加热、均质、离心处理后，将提取液经过C18固相萃取柱净化并上机检测，得到超过90%的回收率。在国内，王伟等[5]利用微波灭酶、水煮灭酶、有机溶剂冷灭酶等手段对大蒜中蒜氨酸进行提取，并发现磷酸吡哆醛能够有效提高蒜氨酸的转化率。由于蒜氨酸的极性特点，将其预先酯化后进行反相色谱分析能够提高分析效率。袁耀佐等[7]采用6-氨基喹啉-N-（羟基琥珀酰亚氨基）氨基甲酸酯将蒜氨酸进行柱前衍生，采用乙酸铵水溶液与乙腈溶液的梯度洗脱程序进行液相色谱分离，并在248 nm波长处进行测定，得到99.1%的回收率与0.15 μg/mL的最小检出浓度。

近年来，液质联用技术由于其超痕量、高通量及准确性等特点，成为食品分析测试的主流手段。苏本玉等[8]采用LC-MS/MS，对灭酶、甲醇提取并使用C18固相萃取柱净化后的大蒜样品进行蒜氨酸含量测定，质谱条件为正离子模式，监测质荷比（m/z）为137、161、178，得到了1.0 ng/mL的最低检出浓度与94.0%的回收率，结果令人满意。李蓓妤等[9]同样采用LC-MS/MS对大蒜中提取净化的蒜氨酸进行测定，检测条件为负离子模式选择离子监测（m/z=160、176），方法检出限为0.01 μg/mL。

2 大蒜素的检测方法研究

大蒜中蒜氨酸在组织破碎时与液泡中的蒜酶接触而发生酶促反应，产生辛辣气味的物质二烯丙基硫代亚磺酸酯，这种物质常被称为大蒜辣素。这种含硫化合物不仅具有明显的辛辣味，其化学性质十分不稳定，在常温下极易脱去氧和硫原子，形成DADS（二烯丙基二硫醚）、DATS（二烯丙基三硫醚）及DAS（二烯丙基硫醚），这也是大蒜素在组织破碎的大蒜中的主要活性存在形式。这些低碳硫醚化合物能够进一步聚合成为链式或杂环化合物，即阿霍烯和二噻烯。几种物质的结构式和相互转化关系见图1。

图1 大蒜辣素及分解、聚合产物的结构式和转化关系图

大蒜素能够与某些化合物产生反应从而显色，可利用这种特性进行分光光度法检测。有报道指出,大蒜素能与半胱氨酸定量反应，可以通过DTNB（二硫代二硝基苯甲酸）测定过量的半胱氨酸，间接测得大蒜素的含量[10]。唐辉等[11]采用4-巯基吡啶与大蒜素的显色反应来测定大蒜素总量。但这类测定方法只能够分析大蒜素总量，对每种分解物质的具体含量仍需要有效的分离和检测手段。

在20世纪60年代，研究者首先通过GC法对这类硫醚化合物进行分离并检测[12]。随后，Brodnitz[13]提出了基于气质联用对大蒜素检测的方法，并证实了大蒜素在气相色谱中会产生热分解。尽管GC和GC-MS对稳定的挥发性成分有着良好的鉴别和分辨能力，但由于热不稳定性，这类分离技术被证明不适用于大蒜素的检测。

由于从GC-MS检测中发现的矛盾问题，研究者们开始使用HPLC对大蒜提取物中不稳定的成分进行检测，以避免其发生热分解而无法测定。Jansen等[14]人在1987年报道了使用反相HPLC技术检测大蒜水提液中的大蒜素。Boccini等[15]通过柱后光化学衍生反应，对提取和净化后的大蒜样品中大蒜素进行分析。在国内，洪亮等[16]使用正己烷溶解大蒜油，通过反相C18色谱柱进行分离，得到满意的测定条件。

对于阿霍烯和二噻烯等聚合产物，与大蒜素类似的结构特点也适合采用类似的检测手段。Brodinitz等[13]人使用GC-MS分析，检测出大蒜素及另外几种分解产物，分别是3-乙烯基-3.4-二氢-1.2-二噻烯和3-乙烯基-3.6-二氢-1.2-二噻烯。Daniela等[17]使用分散液-液微萃取前处理，并使用HPLC-UV对大蒜中的多种阿霍烯、二噻烯及硫醚化合物进行分析。

尽管液相萃取法已经成为蒜氨酸的主流检测方式，但从破碎程度较高的大蒜样品中提取大蒜素，仍需要借助一些传统的蒸馏方法，如水蒸馏、微波辅助蒸馏或共蒸馏萃取。近年来，一些环保的萃取工艺，包括超临界CO2，固相微萃取和分散液液微萃取等手段，被许多研究者采用[17]。另外，郑永军[18]通过构筑选择性识别大蒜素的分子印迹聚合物模型，制备了大蒜素配位的MIP微球，从水中提取大蒜素。

3 结论

鉴于蒜氨酸和大蒜素两类大蒜中风味活性物质的显著差异，本文分别对这两类化合物的国内外检测方法的研究进展进行了综述。对于蒜氨酸来说，在薄层色谱法的成熟应用基础上，LC及LC-MS检测手段的发展使得检测灵敏度和辨识度更进一步，但通过灭酶等手段确保蒜氨酸不被酶解是前处理过程中的关键操作。对于大蒜素来说，热不稳定性是难以避免的问题，这也促使萃取工艺的不断改进，在仪器分析方面也有液相色谱逐渐取代气相色谱分析的趋势。

综上所述，无论是对于蒜氨酸还是大蒜素，大蒜中含硫活性成分的准确分析测定手段的发展是对于大蒜种植、加工、产品开发等环节的技术支撑，均能够更客观地了解作物和产品中的活性成分含量，对于保健价值开发和医学药用具有重要的意义。