400 MPa超高压处理对蒜蓉品质及抗氧化特性的影响

龙姣丽，艾民珉，李树长，郭善广，范红，曹媛媛，蒋爱民*

(1.华南农业大学 食品学院，广州 510642；2.畜禽产品精准加工与安全控制技术国家地方联合工程研究中心，广州 510642)

大蒜为多年生百合科葱属植物，是一种广受大众喜爱且营养和医疗价值较高的香辛料[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]，大蒜的生物活性与大蒜中的含硫化合物(硫代磺酸酯、二烯丙基硫化物等)密切相关[4]。传统热加工会破坏大蒜的生物活性及营养成分[5]，因此，为提升大蒜加工产品的营养及功能性，将现代食品加工新技术应用于大蒜产品的加工中具有重要的意义。

超高压技术(ultra-high pressure,UHP)是一种新型非热加工技术，广泛应用于食品加工产业，被誉为21世纪绿色无污染的食品加工技术[6]。UHP能够破坏食品中氢键、离子键等非共价键，对微生物和酶具有杀灭和抑制作用，且对食品中的小分子等热敏性物质具有一定的保护作用[7]。Ma等[8]研究表明200 MPa处理会增强大蒜的风味，而400，600 MPa处理会减弱大蒜的风味，但其仅对大蒜风味变化进行了分析，并未探究超高压处理后大蒜加工产品品质及功能性质的变化。因此，为明确超高压处理后大蒜产品品质变化规律，本试验根据前期预试验结果，采用400 MPa压力处理蒜蓉5，10，15，20，25 min，探究400 MPa下不同处理时间对蒜蓉品质及抗氧化能力的影响，以期为超高压技术在大蒜产品加工中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

山东紫皮大蒜：购于广州市天河区长湴市场；盐、食用油等：均为食品级；蒜氨酸、1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)、L-抗坏血酸(VC)、L-半胱氨酸、葡萄糖、苯酚、丙酮酸钠、FeCl3、FeCl2等试剂：均为分析纯。

1.2 主要仪器

UHP 800 MPa超高压设备 包头文天科技有限责任公司；UV-1800紫外可见分光光度计 日本岛津仪器有限公司；MCR 101流变仪 奥地利安东帕有限公司；P62-162色差仪 美国X-RITE公司；IKA T25 digital高速分散均质机 德国IKA公司；5804R冷冻高速离心机 德国艾本德仪器公司；VPJ-500TS真空包装机 中国艾博公司。

1.3 测定方法

1.3.1 样品制备

选取大小均匀无损伤的蒜瓣→去皮、切端→浮选→清洗→捣碎→加盐、食用油等配料充分混匀→真空包装→超高压处理→检测。

超高压处理条件：采用400 MPa超高压处理蒜蓉5，10，15，20，25 min，以未进行超高压处理的蒜蓉为对照(CK)，样品制作完成后立即进行超高压处理，处理后的试样保存在4 ℃环境中,在12 h内完成检测。

1.3.2 色泽的测定

将蒜蓉置于表面皿中铺平，用色差仪测定蒜蓉表面L*值(亮度值)、a*值(正值表示颜色偏向红色，负值表示颜色偏向绿色)和b*值(正值表示颜色偏向黄色，负值表示颜色偏向蓝色)，每个样品取5个不同部位测定，结果取平均值。

1.3.3 水溶性多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法测定水溶性多糖含量，重复测定3次，结果取平均值。

1.3.4 蒜氨酸酶活性的测定

采用丙酮酸法测定蒜氨酸酶活性，重复测定3次，结果取平均值。酶活力定义：在25 ℃条件下，以蒜氨酸为底物，每分钟反应产生1 μmol丙酮酸所需要的酶量为一个酶活力单位(U)。

1.3.5 大蒜素含量的测定

根据王珏[9]的方法测定蒜蓉中大蒜素的含量，重复测定3次，结果取平均值。

1.3.6 感官评定

蒜蓉经过超高压处理后用于感官评价。挑选20名经过培训的人员对蒜蓉进行感官评定，包括色泽、滋味、口感和可接受度4个指标。各指标的评分采用5分法，结果以平均分表示，具体标准见表1。

表1 蒜蓉感官评定标准Table 1 The sensory evaluation standard of mashed garlic

1.3.7 流变学性质的测定

参考仇记红等[10]的方法进行频率扫描。采用PP50锥板，固定流变仪温度为25 ℃,扫描频率为10～100 rad/s,记录样品在扫描过程中储能模量G′和损失模量G″随频率改变而变化的规律。

1.3.8 抗氧化试验

样品制备：蒜蓉与水按1∶9 (m/V)混合匀浆，用4层纱布过滤后以5000 r/min离心30 min，上清液即为样品液。以0.05 mol/L VC溶液作为对照，重复测定3次，结果取平均值。

1.3.8.1 DPPH·清除率的测定

取2 mL样品液，加入2 mL 0.16 mmol/L DPPH溶液，于25 ℃水浴中反应15 min，在517 nm处测定样品吸光值(Ai)，取2 mL蒸馏水代替样品液测得空白吸光值(A0)，用蒸馏水代替DPPH溶液测得样品本底吸光值(Aj)。DPPH·清除率按下式计算：

1.3.8.2 Fe3+还原力的测定

将2 mL样品液与2 mL 0.2 mL/L磷酸缓冲液(pH 6.6)、2 mL 1%的铁氰化钾溶液混合，50 ℃保温20 min，加入2 mL 10%的三氯乙酸溶液混合均匀，以3000 r/min离心10 min，取上清液2 mL，加入2 mL蒸馏水和0.4 mL 0.1%的三氯化铁溶液，室温反应10 min后，在700 nm处测定吸光值。Fe3+还原力以吸光值表示。

1.3.8.3 Fe2+络合能力的测定

取样品液5 mL，加入0.1 mL 2 mmol/L FeCl2溶液和0.2 mL 5 mmol/L Ferrozine溶液，摇匀，室温下反应10 min后测定在562 nm处的吸光值(A0)，用蒸馏水代替Ferrozine溶液做空白对照得到吸光值(A1)，用蒸馏水代替样品做阴性对照得到吸光值(A2)。Fe2+络合能力按下式计算：

1.3.9 数据分析

使用Microsoft Excel 2016软件对各指标进行数据分析，计算误差及平均值。使用Origin 8.5软件作图及SPSS 20.0软件进行差异显著性分析，P<0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 色泽

色泽是影响食品食用品质的主要指标。400 MPa超高压处理后蒜蓉的色泽变化见表2。

表2 400MPa超高压处理对蒜蓉色泽的影响Table 2 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the color of mashed garlic

随着处理时间的延长，色泽L*值呈先增大后减小的趋势，400 MPa处理15 min时L*值和a*值显著大于其他超高压处理组(P<0.05)，a*值最大表明此时蒜蓉绿变程度最低；400 MPa处理20 min时色泽b*值最小，说明此时蒜蓉褐变程度最低，这与王治同等[11]研究超高压对辣白菜色泽的影响结果一致。

2.2 水溶性多糖含量

多糖是参与机体供能的营养物质，研究表明大蒜多糖具有抗凝血、降血脂和预防动脉粥样硬化等生理功能[12]。400 MPa超高压不同时间处理对蒜蓉水溶性多糖含量的影响见图1。

图1 400 MPa超高压处理对蒜蓉水溶性多糖含量的影响Fig.1 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the content of water-soluble polysaccharide of mashed garlic

随着处理时间的延长，蒜蓉中水溶性多糖含量增加显著(P<0.05)，从处理5 min的80.97 mg/g增加到处理25 min的217.665 mg/g，增加了约1.7倍，原因是随着超高压处理时间的延长，大蒜细胞破裂程度增加，细胞内多糖溶出，水溶性多糖含量增加[13]。

2.3 蒜氨酸酶活性

图2 400 MPa超高压处理对蒜氨酸酶活性的影响Fig.2 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the alliinase activity

蒜氨酸酶又称烷基半胱氨酸亚砜酶,可与大蒜素的前体物质蒜氨酸反应生成风味物质大蒜素[14]。由图2可知，超高压处理组蒜蓉的蒜氨酸酶活性显著高于对照组(P<0.05)，可能是因为在蒜蓉制作过程中还存在未被破碎的细胞，压力作用改变了细胞膜的通透性，使细胞内部的蒜氨酸酶被释放出来，酶活性提高。400 MPa处理10 min内，蒜蓉的蒜氨酸酶活性下降显著(P<0.05)，这与江霆等[15]研究洋葱蒜氨酸酶活性的结果类似，处理时间大于10 min时蒜氨酸酶活性没有显著变化，可能的原因是在初始阶段，酶对压力敏感，短时间内迅速失活，当延长处理时间时，对压力敏感的氢键、离子键等非共价键几乎被完全破坏，而处于结合态的酶较为稳定，因此酶活性的降低缓慢。

2.4 大蒜素含量

大蒜素是蒜氨酸酶与蒜氨酸发生反应的产物，是大蒜的主要风味物质。400 MPa超高压处理不同时间对蒜蓉中大蒜素含量的影响见图3。

图3 400 MPa超高压处理对蒜蓉中大蒜素含量的影响Fig.3 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the content of allicin in mashed garlic

当处理时间小于15 min时，大蒜素含量降低缓慢(P>0.05)；当处理时间大于15 min时，大蒜素含量显著降低(P<0.05)，从15 min的0.103 mg/mL降低到25 min的0.052 mg/mL，降低了约1.98倍。大蒜素含量降低一方面与蒜氨酸酶活性有关，蒜氨酸酶活性随超高压时间的延长逐渐降低，导致生成的大蒜素减少；另一方面是因为大蒜素不稳定会降解为多种挥发性含硫化合物，使大蒜素的含量降低[16]。

2.5 感官评定

本试验选取了4项指标(色泽、滋味、口感、可接受度)对各处理组蒜蓉进行感官评定，结果见表3。

表3 400 MPa超高压处理对蒜蓉感官评定的影响Table 3 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the sensory evaluation of mashed garlic

蒜蓉滋味评分随处理时间的延长下降明显(P<0.05)，且均低于对照组滋味评分，这与大蒜素的浓度测定结果一致，大蒜素是大蒜的主要风味物质，大蒜素浓度降低使蒜蓉风味受到影响，风味评分下降。随着处理时间延长，蒜蓉的色泽、口感及可接受度评分均呈先上升后下降的趋势，处理15 min时评分最高，说明400 MPa处理15 min时蒜蓉感官更易被消费者所接受。

2.6 流变

图4 400 MPa超高压处理对蒜蓉储能模量G′(A)和损失模量G″ (B)的影响Fig.4 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the storage modulus G′(A)and loss modulus G″(B)of mashed garlic

储能模量(G′)又称弹性模量，G′越大，说明样品的弹性越好；损失模量(G″)又称黏性模量，G″越大，说明样品的黏度越大[17]。由图4可知，随着超高压处理时间的延长，蒜蓉的G′和G″逐渐增大，同一超高压处理时间下蒜蓉的G′大于G″，即蒜蓉的弹性和黏性随超高压处理时间的增加而增大，同一超高压处理时间下蒜蓉表现出较强的弹性行为，这与蒜蓉中添加的黄原胶有关，黄原胶可在体系中形成弹性凝胶，使体系表现出以弹性为主的特征[18]。15 min处理组的蒜蓉储能模量和损失模量低于20，25 min处理组，高于5，10 min处理组，感官评定结果显示15 min时蒜蓉评分最佳，表明400 MPa 15 min处理条件下，蒜蓉的黏弹性最易被消费者所接受。

2.7 抗氧化试验

2.7.1 DPPH·清除率

400 MPa超高压处理对蒜蓉DPPH·清除率的影响见图5。

图5 400 MPa超高压处理对蒜蓉DPPH·清除率的影响Fig.5 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the DPPH· clearance rate of mashed garlic

超高压处理后蒜蓉的DPPH·清除率显著低于对照组和0.05 mol/L VC溶液(P<0.05)，随着超高压处理时间的延长，DPPH·清除率先上升后下降，这与钟成等[19]研究保压时间对黑蒜DPPH·清除率的影响结果一致，400 MPa处理15 min时蒜蓉清除DPPH·能力最强，达33.13%。

2.7.2 Fe3+还原力

Fe3+还原力是反映抗氧化能力的一个重要指标。Fe3+还原力用样品液在700 nm处的吸光值来表示，吸光值越大表明样品的Fe3+还原能力越强。Fe3+还原力受400 MPa超高压处理的影响见图6。

图6 400 MPa超高压处理对蒜蓉Fe3+还原力的影响Fig.6 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on Fe3+ reducing ability of mashed garlic

超高压处理组和对照组蒜蓉的Fe3+还原力显著高于0.05 mol/L VC(P<0.05)，随着处理时间延长，Fe3+还原力先增强后减弱，400 MPa处理15 min时Fe3+还原力最强，约为对照组的1.4倍。

2.7.3 Fe2+络合能力

400 MPa超高压处理对蒜蓉Fe2+络合能力的影响见图7。

图7 400 MPa超高压处理对蒜蓉Fe2+络合能力的影响Fig.7 Effect of 400 MPa ultra-high pressure treatment on the Fe2+complexing ability of mashed garlic

由图7可知，随着处理时间延长，Fe2+络合能力先上升后下降，400 MPa处理15 min时蒜蓉对Fe2+的络合能力显著高于其他处理组(P<0.05)，说明400 MPa处理15 min时蒜蓉具有最佳抗氧化能力，这与大蒜素降解产生的硫醚类物质有关[20]，随着处理时间的延长，大蒜素降解加快，硫醚类物质含量增加，抗氧化能力增强；当进一步延长处理时间(>15 min)时，硫醚类物质及其他抗氧化物质活性受到了影响，抗氧化能力下降。

3 结论

本试验探讨了400 MPa超高压处理不同时间对蒜蓉品质及抗氧化能力的影响。结果表明，处理15 min时蒜蓉亮度最大，绿变程度最低，感官更易被消费者所接受；延长处理时间可显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随处理时间的延长逐渐降低；经超高压处理后，蒜蓉的弹性和黏性增强。抗氧化试验表明，15 min处理组蒜蓉的DPPH·清除率、Fe3+还原力和Fe2+络合能力最强。试验结果可为超高压技术在大蒜产品加工方面的应用提供支撑。