不同预处理对蒜泥风味品质的影响

符旭栋,陈何燊,3,周才琼,2*

1(西南大学 食品科学学院,重庆,400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心,重庆,400715)3(福建省产品质量检验研究院,福建 福州,350002)

大蒜(Alliumsativum)为百合科葱属多年生草本植物,鳞茎为主要食用部位[1]。我国大蒜种植面积大、产量高,平均年产量超过了900万t,是我国主要出口农产品之一[2]。大蒜中的含硫化合物[3]既是大蒜风味主要构成成分,也是大蒜具有抗菌、抗炎、抗氧化和降血压等作用的生物活性成分[4]。作为一种重要的药食两用资源,大蒜传统食用方式有蒜泥、糖醋蒜瓣和腊八蒜等,目前报道的还有蒜粉[5]、脱水蒜片[6]和黑蒜[7]等大蒜深加工产品。其中，蒜泥最为常见，其具有独特的风味和杀菌作用。蒜泥看似制作方便，但由于大蒜含硫化合物的不稳定性和容易引发绿变[8-9]等问题，而影响成菜质量和食用体验。新鲜大蒜不耐贮藏，易发生发芽、干瘪和霉变等特性也会影响制备蒜泥风味。

蒜泥的风味主要来源于具有辛辣和刺激味感的含硫化合物,特别是大蒜素,由于大蒜素类化合物的性质极不稳定,加工过程易引起蒜泥品质的变化。目前，学者采用次氯酸钠和柠檬酸浸泡[10]、微波[11]、高压[12]及烫漂[13-14]处理制备蒜泥，以提高蒜泥稳定性以减少色变，从而抑制绿变并保持蒜泥风味。并认为微波处理大蒜比焯烫效率更高，能控制产品色泽并减少大蒜素破坏，保持大蒜特有的鲜辣味。从这些研究报道中可以发现蒜泥产品食用品质极大程度受到预处理条件的影响。超声作为一种新食品加工技术可通过空穴效应使细胞结构破坏，加速食品化学变化以形成特有风味[15]，微波则是一种通过超高频电磁波快速震荡使分子间相互碰撞、挤压和摩擦重排来快速升温，并对食品进行加热、干燥、膨化和灭菌保鲜等加工处理的技术[8，16]。本研究基于蒜泥加工过程中可能出现的绿变和蒜泥风味品质变化等问题，比较研究了柠檬酸浸泡结合热烫预处理、微波预处理和超声预处理对制备蒜泥品质的影响，以期为改善蒜泥加工工艺、提高蒜泥风味品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

红皮大蒜,巫山紫红天蒜股份合作联合社;玉米胚芽油、食盐、白砂糖,重庆北碚天生永辉超市。

1.2 主要试剂

柠檬酸、Na2CO3、NaH2PO4、Na2HPO4葡萄糖、无水乙醇、铁氰化钾、没食子酸、茚三酮、福林酚,成都科龙化工试剂厂；NaOH、盐酸、H2SO4、氯仿、正丁醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、K2SO4,重庆川东化工试剂厂；蒽酮,国药集团化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。Tris、亮氨酸、5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)[5,5′-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB],合肥新恩源生物技术有限公司。异抗坏血酸,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。L-半胱氨酸,北京索莱宝科技有限公司。

1.3 主要仪器设备

GCMS-2010气相质谱联用仪,日本岛津公司；722 N型可见分光光度计,江阴滨江医疗设备有限公司；SHZ-D(III)循环水式真空泵,上海凌科实业发展有限公司；DHG-9245A电热恒温鼓风干燥箱,上海齐欣科学仪器有限公司；KQ-500DE数控超声清洗器,昆山市超声仪器有限公司；TG16G离心机,常州峥嵘仪器有限公司；LGJ-10冷冻干燥机,北京松原华兴科技发展有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 大蒜预处理及蒜泥制备

蒜瓣预处理：以色变和总硫代亚磺酸酯含量等为评价指标,预实验得3种蒜瓣预处理条件：①柠檬酸浸泡结合热烫(YJ)：100 g蒜瓣置于200 mL添加质量分数0.4%的柠檬酸液中浸泡74 min,于47 ℃热烫5 min。②超声预处理(YC)：100 g蒜瓣在300 W功率、35 ℃下超声4 h。③微波预处理(YW)：100 g蒜瓣在微波功率80 W下处理50 s。以未处理蒜瓣(Y)为对照。

蒜泥制备：以蒜泥感官品质为主要指标,以色值和总硫代亚磺酸酯含量为评价指标进行预实验,分别按料油比1∶0.5(g∶mL)添加油脂,然后按质量分数分别添加0.1%异抗坏血酸、6%蔗糖和3%食盐,混匀,粉碎得3种蒜泥,依次分别命名为YJ-MG、YC-MG和YW-MG。

1.4.2 分析方法

1.4.2.1 总硫代亚磺酸酯测定[17]

样品处理：取2 g粉碎后样品在10 mL 50 mmol/L的Tris-HCl缓冲液(pH 7.5)中悬浮10 min,过滤。

半胱氨酸溶液初始吸光值测定：取10 mmol/L半胱氨酸溶液5 mL于试管中,加1 mL去离子水,摇匀,取1 mL于100 mL容量瓶中,加水至刻度。取稀释100倍的半胱氨酸溶液4.5 mL与1.5 mmol/L的DTNB溶液0.5 mL,在26 ℃保温15 min,在412 nm波长下测定初始吸光度值(Ao)。

与样品反应后半胱氨酸溶液吸光度测定：取10 mmol/L半胱氨酸溶液5 mL,加入1 mL样品,26 ℃保温15 min后,取1 mL反应混合液于100 mL容量瓶中,加水至刻度。取稀释100倍的反应混合液4.5 mL与DTNB溶液0.5 mL,在26 ℃下保温15 min,在412 nm波长下测定吸光度(A)。硫代亚磺酸酯含量按公式(1)计算：

(1)

式中：C,硫代亚磺酸酯的含量,mmol/mL;ΔA412,硫代亚磺酸酯反应前后半胱氨酸吸光值之差;β,半胱氨酸溶液稀释倍数;162.26,总硫代亚磺酸酯分子质量;14 150,DTNB在412 nm,1 cm光径摩尔消光系数[L/(mol·cm)]。

1.4.2.2 挥发性风味成分分析[18]

样品处理：取20 g样品均匀破碎,准确称取5 g破碎样品于20 mL顶空进样瓶,在40 ℃水浴平衡10 min。插入老化后的75 μm的SPME萃取头,40 ℃下萃取40 min,进样分析。

GC-MS条件：DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm)石英毛细管色谱柱,进样口温度250 ℃；载气He,流速1 mL/min,不分流；进样量2 mL。程序升温：50 ℃保持1 min,以6 ℃/min升温到75 ℃保持1 min,以2 ℃/min升温到110 ℃保持5 min；以5 ℃/min升温到150 ℃保持2 min,最后以10 ℃/min升温到280 ℃保持3 min。采用EI源,70 eV,离子源温度250 ℃,接口温度280 ℃,质量扫描范围40～450 amu。

定性定量分析：通过NIST08和NIST08S质谱数据库检索各组分,参考文献及标准谱图对化合物成分进行核对与确认,按峰面积归一法计算各组分相对含量。设置斜率2 500,报道相似度大于80的鉴定结果。

1.4.2.3 水分和其他成分分析

水分按GB/T 5009.3—2016直接干燥法测定。总酸测定按照GB/T 12456—2008,采用电位滴定法。游离氨基酸测定按照茚三酮比色法(亮氨酸作标准曲线)[19]；总可溶性糖测定按照蒽酮比色法(葡萄糖制备标准曲线)[20]。总酚测定按照福林酚法[21]。

1.4.2.4 色值

测定以标准白板校准,测量时分别记录L*、a*和b*值为所测样品亮度、红度和黄度值,重复测定6次[22]。色差值以ΔE*表示,按公式(2)计算：

(2)

式中：L0、a0、b0,处理前蒜瓣色值;L*、a*、b*,处理后蒜瓣色值。

1.5 数据处理

结果以平均值±标准差表示,采用Origin 2018作图,SPSS 20.0进行单因素方差分析、Pearson相关性分析和主成分分析。P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥含水量及色值变化

如图1所示,鲜蒜中含水量为65.3%,3种预处理蒜瓣中含水量在64.7%～66.5%,预处理含水量变化不大,但YJ含水量相对较高(P<0.05)；经添加油脂和调味处理后制备蒜泥含水量在40.4%～41.2%,即不同预处理方式对蒜泥含水量无显著影响(P>0.05)。

图1 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥含水量变化Fig.1 Variation of water content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree注:不同小写字母表示各组蒜瓣间差异显著，不同大写字母表示各组蒜泥间差异显著(下同)

进一步分析了3种预处理蒜瓣和制备蒜泥色值(图2),3种预处理蒜瓣色值均高于新鲜蒜瓣,YW远高于YJ和YC(P<0.05),表明微波预处理导致蒜瓣色泽显著变化；3种预处理蒜瓣经进一步制备成蒜泥后色值在1.37～1.08,差异不明显(P>0.05),以YJ最高。3种预处理中YJ和YC色值低于有感觉范围,YW属于感觉有差异范围(ΔE1.5～3.0为加工保藏中样品变色感觉有差异范围[22])。

图2 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥ΔE变化Fig.2 Changes of ΔE in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

实验结果发现,以色值最高的微波预处理制备的蒜泥色值最低,这可能与3种预处理传热方式及引发的蒜瓣酶活性及细胞破坏等有关。微波通过超高频电磁波可快速升温并钝化酶活性[16],使微波预处理后制备蒜泥中色变较小。

2.2 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥滋味成分分析

如图3～图5所示,3种预处理蒜瓣可溶性总糖和总酸均高于对照,3种预处理之间可溶性总糖含量无差异(P>0.05),YC总酸显著低于其他2种预处理方式(P<0.05),YW游离氨基酸显著低于其他2个处理(P<0.05),也低于对照。表明预处理可提升蒜瓣甜和酸的滋味,浸泡结合热烫处理甜酸和鲜味总体优于超声和微波预处理。

图3 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥可溶性总糖含量Fig.3 Total soluble sugar content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

图4 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥总酸含量Fig.4 Total acid content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

图5 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥游离氨基酸含量Fig.5 Free amino acid content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

经添加油脂和调味料制备成蒜泥后,3种预处理蒜瓣制备蒜泥可溶性总糖、总酸和游离氨基酸含量均下降,但总糖和总酸无差异(P<0.05),游离氨基酸以超声预处理蒜泥最高,这可能与超声预处理使细胞破碎导致蛋白质降解有关[22]。

2.3 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥特征功能成分分析

如图6～图7所示,和未处理对照相比,3种预处理蒜瓣总硫代亚磺酸酯含量略有升降,YW和YC显著高于YJ(P<0.05)；预处理使总酚升高为对照的1.3～1.6倍,YJ和YC处理高于YW(P<0.05)；表明超声预处理有利于硫代亚磺酸酯和多酚的保留。进一步制备成蒜泥后,由于稀释作用，2种功能性成分含量均下降,YW-MG有较高的总硫代亚磺酸酯含量,YJ-MG有较高的总酚含量,表明采用超声或微波预处理可提升特征功能成分含量。

图6 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥总硫代亚磺酸酯含量Fig.6 Total thiosulfinate content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

图7 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥总酚含量Fig.7 Total phenol content in different pretreated garlic cloves and prepared garlic puree

2.4 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥挥发性含硫化合物的变化

鲜蒜、预处理蒜瓣及制备蒜泥共检出27种含硫化合物(表1)。鲜蒜检出13种,主要含硫醚类化合物,最高的是二烯丙基硫醚(30.85%)。经不同方式预处理及制备成蒜泥后,含硫化合物种类增加,二烯丙基硫醚下降；二烯丙基三硫醚在预处理后占比增加,在YW和YC中占比分别为31.47%和26.88%,均高于YJ(11.53%),表明微波和超声预处理可显著改变大蒜含硫化合物降解。在经不同预处理制备的蒜泥中产生了多种鲜蒜中未检出的硫醚类,YJ-MG、YC-MG和YW-MG中相对含量最高的是具有蒜辣味的3-乙烯基-4-烯-1,2-环己硫醚,分别达37.09%、37.18%和33.75%,以YC-MG最高,赋予了蒜泥强烈的刺鼻感。蒜泥中还检出了蒜氨酸的同分异构体[23]——L-半胱亚磺酸和磺基丙氨酸,表明调味和粉碎处理也可影响大蒜含硫化合物降解。

2.4.1 不同预处理对挥发性成分种类及含量变化的影响

进一步分析不同预处理后蒜瓣及蒜泥含硫化合物种类和相对含量变化(图8～图9)。大蒜含硫化合物可分为硫醚类、噻吩类、噻烷类、磺酸类和其他类,主要是硫醚类化合物。鲜蒜硫醚类占比58.35%。经预处理后YJ、YC和YW相对含量分别增至59.73%、63.92%和71.74%,以YW最高；进一步制备成蒜泥后硫醚类占比继续增加,YJ-MG、YC-MG和YW-MG分别达79.17%、72.03%和74.35%,以YJ-MG最高,其次是YW-MG。与此同时,噻吩类、噻烷类和其他类含量占比均下降。

从含硫化合物种类看,鲜蒜主要含硫醚类(5种)以及噻吩、噻烷等含硫化合物,经预处理后YJ、YC和YW含硫醚类分别为5、7和5种,进一步制备成蒜泥后,YJ-MG、YC-MG和YW-MG分别检出硫醚类7、7和9种,并检出了磺酸类。

2.4.2 特征性挥发风味化合物在蒜泥中的变化

特征性风味成分变化分析显示,YJ生蒜味、汽油味的风味物质值占主导位置,和鲜蒜Y基本一致,说明浸泡结合热烫处理对大蒜风味影响不大；YC和YW生蒜味下降,产生了一些具有青草气味和洋葱、芥末等风味的成分。经制备成蒜泥后,YJ-MG、YC-MG和YW-MG特征风味均显示主要为洋葱、大蒜和芥末的香味(图10)。

表1 不同预处理蒜瓣及制备蒜泥挥发性含硫化合物组成及相对含量 单位：%

图8 不同处理方式下含硫化合物种类的变化Fig.8 Variation of sulfur compound types under different treatment

图9 不同处理方式下含硫化合物含量的变化Fig.9 Changes in sulfur compound content under different treatment

图10 不同处理方式下挥发性物质特征风味变化Fig.10 Characteristic flavor changes of volatile substances under different treatment

进一步分析不同预处理蒜瓣及制备蒜泥风味变化(表2),鲜蒜主要特征性风味物质为二烯丙基硫醚和3,4-二甲基噻吩,赋予大蒜独特的生蒜味和辛辣味[24]；经不同方式预处理并制备成蒜泥后,二烯丙基硫醚和3,4-二甲基噻吩气味值(smell value,SV)逐渐下降,YJ-MG的SV较高,在鲜蒜中未检出具有洋葱、大蒜和芥末香味的二烯丙基二硫醚的SV增加,YJ-MG的SV较高,表明采用YJ预处理可较多保留蒜的辛辣风味和提升蒜泥风味；YW-MG和YC-MG中具有韭菜花味的二甲基三硫醚占据主导。

表2 不同处理方式下的大蒜及蒜泥的气味值及其风味描述Table 2 Odor activity value and flavor description of garlic and garlic paste under different treatments

图11 不同处理方式下几种含硫化合物的气味贡献值(OCV)Fig.11 The odor contribution value of several sulfur containing compounds in different treatment注:气味贡献值OCV(%)=(某样品成分SV/该样品有阈值物质总的SV)×有阈值物质相对总含量×100

对阈值成分在蒜泥制备中风味贡献进一步分析,结果见图11,鲜蒜主要受具有汽油味和生蒜味的二烯丙基硫醚影响,气味贡献值(odor contribution value,OCV)达37.09%,经不同方式预处理后,二烯丙基硫醚OCV有所下降,YJ、YW和 YC分别为30.91%、21.27%和9.45%,YW增加了具有洋葱、大蒜和芥末香味的二烯丙基二硫醚(OCV 0.50%),制备成蒜泥后,YJ-MG、YW-MG和 YC-MG中二烯丙基硫醚的OCV分别降至13.13%、0.92%和0.91%,同时,具有韭菜花味的二甲基三硫醚的OCV则分别为0、14.63%和13.04%。表明采用超声和微波预处理可大大降低大蒜主体风味成分占比并改变制备蒜泥的风味。

2.4.3 制备蒜泥特征性挥发风味化合物主成分分析

通过SPSS 20.0软件对3种蒜泥产品的7类香气成分构成3×7矩阵对挥发性物质进行主成分分析(表3),提取出2个主成分,由相关矩阵特征值及贡献率可知,第1主成分贡献率为67.445%,第2主成分贡献率为32.555%,两者特征值均>1,累计贡献率100%,说明前2个主成分能客观反应蒜泥中挥发性物质风味的变化趋势。

特征向量与载荷值如表4所示,第1主成分与其他类、硫醇类及硫醚类呈高度正相关,其他类对第1主成分贡献最大；第2主成分与噻吩类物质高度正相关,噻吩类对第2主成分贡献最大。根据主成分分析综合得分结果见表5,YJ-MG得分最高,其次YW-MG。

综上,硫醚类及噻吩类是影响蒜泥风味品质的主要成分,赋予蒜泥蒜辣味、洋葱芥末香味及韭菜花味,与前述分析结果相似。

表3 不同预处理方式制备蒜泥主成分的特征值及贡献率Table 3 Characteristic value and contribution rate of principal components of garlic puree prepared by different methods

表4 不同预处理方式制备蒜泥主成分的特征向量与载荷Table 4 Characteristic vectors and loadings of principal components of garlic puree prepared by different methods

表5 不同预处理方式主成分综合得分Table 5 Principal component comprehensive scores of different processing methods

3 结论

本文比较了3种不同预处理方式下制备蒜泥的风味品质特点。结果显示,不同预处理方式对蒜瓣和制备蒜泥含水量影响均较小。色变分析显示,3种预处理方式都会导致蒜瓣色变,以YW蒜瓣色变最大；经制备成蒜泥后,色变无差异(P>0.05)。滋味成分分析显示预处理对可溶性总糖影响较小,YJ和YW总酸含量显著高于YC(P<0.05),YJ和YC游离氨基酸显著高于YW(P<0.05)；制备成蒜泥后,总糖和总酸无显著差异(P>0.05),游离氨基酸则以YC-MG较高。以YJ-MG甜、酸和鲜味总体优于YC-MG和YW-MG。特征功能成分分析显示预处理可提升多酚含量,以YJ最高,总硫代亚磺酸酯含量则以YW和YC较高；经制备成蒜泥后YW-MG有较高的总硫代亚磺酸酯含量,而YJ-MG有较高的总酚含量。从蒜泥色变和特征功能成分考虑,以微波预处理较好,从蒜泥滋味品质考虑以浸泡结合热烫预处理较好。

挥发性风味物质分析显示,鲜蒜主要含硫醚类(检出5种,占比58.35%),其中具有汽油味和生蒜味的二烯丙基硫醚达30.85%。经不同方式预处理并制备成蒜泥后,二烯丙基硫醚下降,含硫化合物种类增加,检出了多种鲜蒜中未检出的硫醚类,如具有洋葱、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-环己硫醚和磺酸类,YC-MG和YW-MG还产生了具有韭菜花风味的二甲基三硫醚,其中YJ-MG硫醚类相对含量最高达79.17%,YW-MG硫醚类种类最多(检出9种),这表明不同预处理方式及调味和粉碎处理均可影响大蒜含硫化合物降解途径,采用超声和微波预处理均可改变制备蒜泥的风味。3种蒜泥含硫化合物主成分分析显示,硫醇类、硫醚类和噻吩类是影响蒜泥风味品质的主要成分,综合得分YJ-MG最高,其次是YW-MG。

综上,微波和超声波预处理可改变蒜泥风味。柠檬酸浸泡结合热烫预处理制备蒜泥风味更佳,微波预处理制备蒜泥可有效控制色变和提升蒜泥特征功能成分含量和硫醚种类。