不同热处理条件和破碎方式对蒜泥品质的影响

张铭杰，邱志常，郑振佳，乔旭光

（山东农业大学食品科学与工程学院，山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室，山东泰安271018）

大蒜（Allium sativum L.），是葱科葱属草本植物，药食兼用，主要食用部分为植物蒜的地下鳞茎部分，具有很高的营养价值和药理作用[1-2]，经常食用大蒜能够祛湿抗毒、健脾强身、降低血压、改善新陈代谢[3-4]。蒜泥是一种常见的大蒜加工产品，其风味主要来源于大蒜破碎过程中蒜氨酸与蒜氨酸酶反应生成的辛辣味的大蒜素[5]，由于大蒜素类化合物的性质非常不稳定，加工过程中极易引发蒜泥品质变化[6]。

热处理可以钝化引起酶促褐变的酶类及大蒜中蒜氨酸酶的活性，控制产品的颜色变化，在蒜泥的加工生产过程中，被广泛用作预处理方式来控制原料的品质变化[7-8]。目前，烫漂在果蔬加工中应用较为广泛，但原料在烫漂过程中会损失较多的营养成分和可溶性固形物，不利于最终产品的品质，并且在烫漂和冷却过程中，产生大量的加工废水，造成严重的环境污染[9-11]。近年来，微波加热作为新型预处理方法越来越多的应用于果蔬加工中，该处理方式具有加热效率高、处理时间短、加热均匀且有利于维持果蔬中的营养成分及活性物质等优点[12-13]。前期研究表明，不同的大蒜破碎处理方式能够显著影响蒜泥的绿变程度和大蒜素含量，是蒜泥加工过程中的关键步骤。因此，研究不同热处理条件和不同破碎方式对蒜泥加工过程中品质的影响，探讨控制蒜泥颜色变化和风味劣变的加工工艺，成为大蒜产品开发的亟待突破的重要技术瓶颈。

本试验基于大蒜加工过程中存在的品质劣变问题以及目前大蒜加工产业涉及的热处理方式和破碎方式，以新鲜大蒜为原料，分别采用不同的热处理方法和破碎方式，研究各个处理组样品的大蒜素相对含量、绿变强度和褐变强度随加热时间、温度的变化情况，以期为蒜泥产品的品质提高和工艺改善提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

大蒜：购于山东莱芜；甲醇、乙腈（色谱纯）：山东禹王和天下新材料有限公司；正己烷、甲醇（分析纯）：天津市凯通化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

HH-4 型数显恒温水浴锅：常州华冠仪器有限公司；PJ21C-BF 微波处理器：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司；2521H 粉碎机：芜湖美的生活电器制造有限公司；T6 紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；LC-20AT 高效液相色谱仪：日本岛津公司。

1.2 方法

1.2.1 材料处理

选用完整、无霉变、无腐烂的新鲜大蒜，去皮清洗干净，称取80 g，分别采用整粒热处理冷却后再破碎、先破碎再热处理两种处理方式以蒜水比5 ∶1（质量比）制成蒜泥。

1.2.1.1 烫漂处理方法

分别采用 60、70、80 ℃和 90 ℃烫漂 0、5、10、15、20 min 和25 min，研究各个处理样品品质变化情况，包括：绿变强度440 nm、绿变强度590 nm、褐变强度420 nm 和大蒜素相对含量。

1.2.1.2 微波处理方法

分别采用微波 230、385、540 W 和 700 W 处理 0、30、60 s 和90 s，研究各个处理样品品质变化情况，包括：绿变强度440 nm、绿变强度590 nm、褐变强度420 nm和大蒜素相对含量。

1.2.2 蒜泥绿变强度的测定

参照卢晓明[14]的方法，样品放置24 h 后，取蒜泥10.00 g 加入10 mL 80%的甲醇，超声处理30 min，过滤后取滤液测定440 nm 和590 nm 下的吸光值L，定义：绿变强度=L440(590)×10。

1.2.3 蒜泥褐变强度的测定

参照张丽等[15]的方法，样品放置48 h 后，取蒜泥10.00 g 加入10 mL 去离子水，震荡处理40 min，过滤后取滤液测定420 nm 下的吸光值H，定义：褐变强度=H420×10。

1.2.4 蒜泥中大蒜素相对含量的测定

大蒜素相对含量/%=处理组样品的大蒜素峰面积/对照组样品的大蒜素峰面积×100

1.2.4.1 样品前处理

称取10.0 g 蒜泥样品置于100 mL 烧杯中，加入10 mL 正己烷，剧烈震荡，160 r/min 摇床震摇2 h，5 000 r/min 离心 15 min，取上层有机层，贮存于-20 ℃冰箱。将上述提取步骤重复两次，合并有机层，35 ℃真空浓缩后，20 mL 乙腈复溶，0.25 μm 滤膜过滤待测。

1.2.4.2 色谱条件

参照文献[16-18]中的方法并进行优化，确立的液相色谱条件如下：色谱柱：Agilent Plus C-18 色谱柱（4.6 mm ×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈-甲醇-水（55∶10∶35，体积比）；流速：1.0 mL/min；柱温：25 ℃；进样量：10 μL。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 软件进行数据预处理，SPSS 16.0 软件进行平均值、标准差及显著性统计分析，Origin Pro8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 烫漂处理对蒜泥品质的影响

2.1.1 大蒜破碎后烫漂处理对蒜泥品质的影响

不同烫漂温度和时间对破碎后烫漂处理的蒜泥的品质影响结果见图1。

图1 大蒜破碎后烫漂处理对蒜泥品质的影响Fig.1 Effect of blanching treatment after garlic crushing on the quality of garlic puree

据图1A、1B 可知，随着烫漂处理时间的增加和处理温度的升高蒜泥的绿变强度明显增大，不同处理组的蒜泥在放置24 h 后均发生绿变，其中，蒜泥在60 ℃下烫漂处理5 min 时，与对照组相比绿变强度变化不明显，其余处理时间和温度下的蒜泥的绿变程度明显增强，烫漂25 min 时蒜泥出现严重的绿变，原因可能为大蒜破碎过程会产生大量大蒜素，加热导致大蒜素与二丙烯基硫代亚磺酸酯、游离的氨基酸等物质反应加剧，生成大量蓝色物质[19-20]，一部分蓝色物质由于不稳定的特性逐渐分解成黄色物质，两者混合在一起，形成肉眼可见的绿色物质，致使蒜泥发生严重绿变。

据图1C 可知，各温度处理的蒜泥的褐变强度明显下降，褐变强度均小于0.5，并且5 min 后随着加热时间的增加不同温度处理的蒜泥褐变强度变化较小。

据图1D 可知，大蒜素的相对含量随着烫漂处理时间的增加呈下降趋势。60、70、80 ℃和90 ℃下烫漂处理5 min 时蒜泥的大蒜素相对含量分别为93.23 %、87.56%、78.65%、70.84%，表明短时间的烫漂处理对大蒜素的破坏较小，之后，由于大蒜素在高温下不稳定[21]，并且蒜氨酸酶在高温下快速失活，80 ℃和90 ℃烫漂处理的蒜泥中大蒜素相对含量急剧下降，90 ℃烫漂25 min 时蒜泥的大蒜素相对含量仅有9.76%，失去了大蒜原有的辛辣味，而80 ℃及以下温度处理的蒜泥大蒜素相对含量均能保持40%以上，感官上具有明显的鲜蒜味。

结果表明，大蒜先破碎再经烫漂的处理方式能够有效抑制蒜泥的褐变，并且低温度的烫漂处理能够较好的保持蒜泥中大蒜素的含量。但是由于大蒜在破碎过程中释放出大量的大蒜素和游离氨基酸，这些物质在加热过程中发生反应，进而加速蒜泥绿变，因此这种破碎方式达不到理想的品质控制效果。

2.1.2 整粒烫漂处理对蒜泥品质的影响

不同烫漂温度和时间对整粒烫漂后破碎的蒜泥的品质影响结果见图2。

图2 整粒烫漂处理对蒜泥品质的影响Fig.2 Effect of blanching treatment of garlic granules on the quality of garlic puree

据图2A、2B 可知，不同处理温度和时间对蒜泥的绿变强度影响显著，随着烫漂温度的升高和时间的延长呈降低趋势。不同温度烫漂处理时蒜泥的绿变强度迅速下降，其原因为烫漂处理破坏了大蒜细胞中的蒜氨酸酶[22-23]，导致破碎后生成的大蒜素以及发生反应的大蒜素含量减少，因此绿变程度降低。烫漂处理时间的增加加剧了大蒜中蒜氨酸酶的失活，导致蒜泥的绿变强度进一步降低，烫漂至20 min 时，80 ℃和90 ℃烫漂处理的大蒜在破碎后无明显绿变现象。

据图2C 可知，蒜泥的褐变强度随着加热时间的增加而迅速减小，并且烫漂处理温度越高，效果越明显。大蒜在 70、80 ℃和 90 ℃烫漂 5 min 时，破碎后得到的蒜泥的褐变强度明显降低，这是由于烫漂处理导致大蒜细胞中的氧化酶失活，因此褐变强度降低，此后，随着氧化酶被进一步破坏，蒜泥的褐变强度继续下降，烫漂至25 min 时，不同温度烫漂处理时蒜泥的褐变强度均低于0.17。

据图2D 可知，不同温度烫漂处理时蒜泥的大蒜素相对含量在烫漂过程中剧烈降低。其原因与绿变强度下降原因一样，导致大蒜素的含量迅速下降到70%以下，烫漂处理时间的增加加剧了大蒜中蒜氨酸酶的失活，蒜泥的大蒜素的含量进一步减少，烫漂至20 min时，80 ℃和90 ℃烫漂处理的大蒜在破碎后由于高温处理导致大蒜中大部分的细胞和酶类被破坏，此时的蒜泥的大蒜素相对含量均降低至10%以下，蒜泥具有明显的水煮味。

结果显示，整粒蒜烫漂过程中大蒜细胞被破坏，蒜氨酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶等酶类失活，导致破碎后蒜泥的绿变和褐变被抑制，并且温度越高、加热时间越长效果越好，但是由于蒜氨酸酶过度失活，破碎后生成的大蒜素含量较少，蒜泥无法保留大蒜的鲜香味。

2.2 微波处理对蒜泥品质的影响

2.2.1 大蒜破碎后微波处理对蒜泥品质的影响

不同加热功率和时间对破碎后微波处理的蒜泥的品质影响结果见图3。

据图3A、3B 可知，蒜泥经过微波处理后，绿变强度呈上升趋势，微波处理功率越高，上升越明显。不同处理组的蒜泥在放置24 h 后均发生绿变，表明破碎后微波处理的方式不能有效控制蒜泥的绿变，蒜泥微波处理30 s 时，处理组蒜泥的绿变强度与对照组相比差异不明显，随着微波处理时间的增加，蒜泥的绿变强度显著增强，在90 s 时高功率处理的蒜泥在加工过程中由于过度熟化颜色严重变黄，并且伴有焦糊的现象。

图3 大蒜破碎后微波处理对蒜泥品质的影响Fig.3 Effect of microwave treatment after garlic crushing on the quality of garlic puree

据图3C 可知，蒜泥的褐变强度和大蒜素相对含量随着加热时间的增加而迅速减小，并且不同微波功率处理的蒜泥之间具有显著性差异（P＜0.05）。不同微波功率烫漂处理30 s 时，蒜泥的褐变强度迅速降低，表明微波处理能够破坏引起蒜泥褐变的氧化酶，烫漂处理60 s 后，不同处理组的蒜泥的褐变强度基本不变，表明此时蒜泥中大部分的氧化酶已经失活。

据图 3D 可知，230、385、540 W 和 700 W 微波功率处理30s 时，各样品中大蒜素的含量分别为84.79%、58.91%、37.00%、29.53%，具有显著性差异（P＜0.05），表明不同微波功率对大蒜素的破坏程度显著不同，随着微波处理时间的增加，样品中大蒜素的含量进一步下降，540 W 和700 W 微波处理60 s 时样品中大蒜素的相对含量下降到30%以下，700 W 处理90 s 时蒜泥的大蒜素相对含量仅为9.48 %，感官上蒜泥的风味较差。

结果说明，大蒜破碎后再微波处理的方式能够有效控制蒜泥的褐变，并且处理效率明显高于烫漂处理，然而蒜泥加工24 h 后会发生明显的绿变，并且大蒜素的含量下降明显，因此这种破碎方式达不到理想的品质控制效果。

2.2.2 整粒微波处理对蒜泥品质的影响

不同加热功率和时间对整粒微波处理后破碎的蒜泥的品质影响结果见图4。

图4 整粒微波处理对蒜泥品质的影响Fig.4 Effect of microwave treatment of garlic granules on the quality of garlic puree

蒜泥的褐变强度、绿变强度及大蒜素的相对含量均随着加热功率和时间的增加而减小，这与大蒜整粒热水处理后破碎的蒜泥品质变化趋势基本一致。

据图4A、4B 可知，绿变强度变化较小，这是由于整粒大蒜在该条件下微波处理过程中加热不充分，对蒜氨酸酶的活性破坏较小。385、540 W 和770 W 微波处理大蒜时，破碎后蒜泥的绿变强度随着加热时间急剧降低，表明较高的微波处理功率使蒜氨酸酶大量失活，大蒜破碎后生成的大蒜素及参与绿变反应的大蒜素迅速减少，因此绿变强度降低，540 W 和770 W 微波处理60 s 时蒜泥在放置24 h 后无明显绿变，表明微波处理效果明显好于烫漂处理，能够控制蒜泥的绿变。

据图4C 可知，在230 W 微波处理大蒜30 s 时，蒜泥的褐变强度变化较小，这是由于整粒大蒜在该条件下微波加热过程中烫漂不充分，对氧化酶的活性破坏较小。高微波功率处理时蒜泥的褐变强度迅速降低，表明大蒜中的氧化酶迅速失活，540 W 和770 W 微波处理30 s 时蒜泥无肉眼可见褐变现象。

据图4D 可知，大蒜素的相对含量变化较小，这也是由于整粒大蒜在该条件下微波加热过程中烫漂不充分，对蒜氨酸酶的活性破坏较小；较高微波功率加热处理大蒜时，破碎后蒜泥的大蒜素的相对含量随着加热时间急剧降低，大蒜素的相对含量减少到75%以下，微波处理时间的增加导致蒜氨酸酶的进一步失活，540 W 和770 W 微波处理60 s 时蒜泥的大蒜素含量保持在20%以上，表明微波处理效果明显好于烫漂处理，能够控制蒜泥的绿变，同时保持较高的大蒜素含量。

大蒜在540 W 微波功率处理60 s 时，破碎后的蒜泥既不发生褐变也不发生绿变，并且大蒜素的含量保持在40%以上，随着加热功率和时间的增大，虽然蒜泥的绿变和褐变得到了较好的控制，但是大蒜中的蒜氨酸酶严重失活，蒜泥中的大蒜素的相对含量减少到30%以下，失去了大蒜特有的鲜辣味。

综合分析，低微波功率及短时间处理能够较大程度的保持蒜泥中的大蒜素含量，但是产品容易发生褐变；处理功率过高或者时间过长，蒜泥产品的颜色控制效果较好，但是蒜氨酸酶失活严重且大蒜素分解和反应较多，产品中大蒜素含量较低，并且产品易发生焦糊。采用540 W 微波处理大蒜60 s 冷却后破碎的方法，能够较好的控制蒜泥的颜色，又能较好的保持蒜泥的风味。与烫漂方式相比，微波处理大蒜效率更高、加热更均匀，其既能控制产品的颜色变化，又能减少对大蒜素的破坏，保持大蒜特有的鲜辣味。

3 结论

蒜泥的热处理条件对蒜泥品质影响显著，在热加工过程中，褐变强度和大蒜素含量明显下降，其中，烫漂处理方式无法同时控制蒜泥的颜色变化及风味劣变，微波处理方式能够有效控制蒜泥的褐变和绿变，同时又较少的破坏大蒜素，其处理效果明显优于烫漂处理。不同的破碎处理方式对蒜泥的颜色和风味影响显著，先破碎再热处理的蒜泥极易发生绿变，并且蒜泥的大蒜素含量损失较多，整粒蒜米热处理后再破碎的蒜泥颜色控制效果较好，同时大蒜素的损失在可接受的范围内。试验研究表明，采用540 W、60 s 的微波处理条件结合整粒蒜米微波处理后再破碎的加工方法，能够有效控制样品的颜色变化，又能较好的保持蒜泥的风味，此研究为蒜泥加工过程中的保质减损及后续蒜泥产品的开发提供了良好的理论依据。