適宜超高壓處理?xiàng)l件脫除大蒜臭味保持抗氧化和抑菌能力

孫思成，劉璐璐，徐新星，廖小軍，吳繼紅

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適宜超高壓處理?xiàng)l件脫除大蒜臭味保持抗氧化和抑菌能力

孫思成，劉璐璐，徐新星，廖小軍，吳繼紅※

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京100083）

為了提升大蒜頭產(chǎn)品的品質(zhì)，該研究將超高壓技術(shù)應(yīng)用于大蒜頭產(chǎn)品處理中，探究了在200、300、400、500 MPa壓力條件下處理10 min，大蒜風(fēng)味物質(zhì)，尤其是含硫揮發(fā)性化合物的變化，同時(shí)考察超高壓對(duì)大蒜主要活性成分大蒜素含量、抗氧化和抑菌能力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，超高壓處理較于在95 ℃下60 s的蒸汽漂燙處理，不僅具有良好的殺菌作用，同時(shí)還可以去除大蒜中的刺激性風(fēng)味，起到脫臭作用。大蒜經(jīng)500 MPa處理后，主要蒜臭味嗅感物質(zhì)二烯丙基二硫化物含量降低至30.69%，經(jīng)過(guò)熱處理的大蒜，二烯丙基二硫醚化合物則降低至54.68%，與超高壓處理后的大蒜具有顯著性差異（<0.05）。500 MPa處理后的大蒜中大蒜素濃度上升至0.079 mmol/L，高出熱處理組具有顯著性差異（<0.05）；鐵離子還原能力較熱處理組高出64.24%，具有顯著性差異（<0.05），1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除率高出熱處理組28.68%，具有顯著性差異（<0.05）；經(jīng)熱處理后的大蒜均喪失全部抑菌能力，而超高壓處理后的大蒜對(duì)不同種的細(xì)菌仍具有一定的抑菌能力，對(duì)黑曲霉的抑菌能力與無(wú)處理組無(wú)顯著差異。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，大蒜的抑菌能力與硫醚類化合物顯著相關(guān)（＞0.884），與二烯丙基二硫醚、總酚含量未呈現(xiàn)顯著相關(guān)，抗氧化能力未與硫醚類化合物含量、二烯丙基二硫醚、總酚呈顯著相關(guān)趨勢(shì)。研究結(jié)果為大蒜頭產(chǎn)品的品質(zhì)改良提供參考。

殺菌；風(fēng)味；壓力；超高壓技術(shù)，脫臭，抗氧化活性，抑菌能力

0 引 言

大蒜（L.）是百合科蔥屬植物的鱗莖，也可稱為獨(dú)蒜、獨(dú)頭蒜和胡蒜植物[1]，產(chǎn)于中國(guó)各地。2016年，中國(guó)種植大蒜面積基本穩(wěn)定在26.7萬(wàn)hm2，每公頃產(chǎn)量約為19.5~21 t[2]。大蒜可以直接食用，也是菜肴的調(diào)味品，具有抗菌[3-4]、抗氧化[5-6]、抗癌[7]、降血脂[8]等作用和功效。大蒜刺激性風(fēng)味對(duì)部分消費(fèi)人群的的限制性，制約了大蒜產(chǎn)品的市場(chǎng)及其發(fā)展。因此，實(shí)現(xiàn)大蒜的脫臭，同時(shí)降低加工中大蒜功能性成分的損失率，對(duì)中國(guó)大蒜加工產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

大蒜風(fēng)味的形成是一個(gè)酶促反應(yīng)的過(guò)程，風(fēng)味前體物質(zhì)蒜氨酸（allicin），即S-烯丙基半胱氨酸亞砜（S-allyl cysteine sulphoxide）在磷酸吡哆醛輔酶存在下被蒜氨酸酶（alliinase）催化生成大蒜素（allicin）[9]，一些由大蒜素降解的硫醚類化合物均能體現(xiàn)出臭味，如二烯丙基二硫醚（DADS，diallyl disulfide）與二烯丙基三硫醚DATS（DATS，diallyl trisulfide）[10]。目前大蒜的脫臭方法一是鈍化蒜氨酸酶活，減少刺激性風(fēng)味物質(zhì)的生成[11-12]，二是將蒜臭味掩蔽，如微膠囊技術(shù)等[13]。

傳統(tǒng)熱加工會(huì)破壞大蒜的生物活性及營(yíng)養(yǎng)成分，主要是由于蒜氨酸中亞砜物質(zhì)的不穩(wěn)定性使蒜氨酸顯著被降解[14]，導(dǎo)致大蒜素含量降低，減少了具有一定抗氧化能力的硫醚物質(zhì)生成[15]；同樣熱處理也會(huì)降解大蒜中酚類物質(zhì)，造成一定程度的降解[16]，影響大蒜抗氧化能力，同時(shí)大蒜在熱加工中的抑菌能力因大蒜素的損失也會(huì)顯著降低。

超高壓是一種非熱加工技術(shù)，使用100 MPa以上的壓力，不會(huì)改變分子的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，對(duì)微生物和酶具有一定的殺滅和抑制作用，且對(duì)食品中小分子等熱敏性功能性物質(zhì)具有一定的保護(hù)作用。超高壓殺菌技術(shù)采用液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行處理，更易實(shí)現(xiàn)均勻、瞬時(shí)、高效殺菌。同時(shí)，較好地保持了食品固有的營(yíng)養(yǎng)、品質(zhì)、風(fēng)味、色澤和新鮮程度，并具有低能耗，對(duì)環(huán)境無(wú)污染以及少用或不用化學(xué)添加劑等諸多優(yōu)點(diǎn)。Kim等[17]發(fā)現(xiàn)大蒜在pH值9條件下500 MPa處理13 min及pH值6條件下處理15 min后均沒(méi)有檢測(cè)到蒜氨酸酶活，且蒜氨酸酶在酸性條件下的穩(wěn)定性高于堿性條件。Bhagyalakshmi等[3]檢測(cè)了200、400、600 MPa下蒜泥產(chǎn)品中多酚氧化酶與過(guò)氧化酶的活性，超高壓技術(shù)可以顯著降低兩種酶的活性，且在色澤上與新鮮的大蒜相似，經(jīng)過(guò)600 MPa處理后蒜泥與水浴90 ℃，5 min處理后的蒜泥均未檢測(cè)到微生物。

目前對(duì)超高壓過(guò)程中蒜氨酸酶活性與大蒜素變化的報(bào)道較少，因此有必要對(duì)超高壓處理后大蒜中的蒜氨酸活性與大蒜素的變化進(jìn)行系統(tǒng)研究。本文通過(guò)考察不同壓力處理?xiàng)l件下大蒜素含量、蒜氨酸酶活性、多酚含量、抗氧化和抑菌能力的變化，分析硫醚物質(zhì)總含量、二烯丙基硫醚、總酚與抑菌能力與抗氧化能力的相關(guān)性，闡述超高壓處理對(duì)大蒜品質(zhì)的影響效果。旨在去除大蒜產(chǎn)品異味的基礎(chǔ)上，減少大蒜產(chǎn)品在生產(chǎn)加工中功能性物質(zhì)的損失，為開(kāi)發(fā)大蒜頭食品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及預(yù)處理

山東新鮮紫皮大蒜，購(gòu)買于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)家屬區(qū)菜市場(chǎng)。超高壓處理大蒜樣品：將大蒜剝皮，洗凈，裝入超高壓處理袋（PE復(fù)合尼龍，青島海博生物技術(shù)有限公司），一次處理量為2 kg。真空密封，25 ℃下進(jìn)行超高壓處理。處理?xiàng)l件分別為：200、300、400、500 MPa高壓處理10 min，4 ℃放置備用。熱處理大蒜樣品：大蒜剝皮在95 ℃蒸汽下處理60 s，冷水中立即冷卻，4 ℃放置備用。對(duì)照組為未經(jīng)過(guò)任何處理的大蒜樣品并放在4 ℃下貯藏，方法參考Bhagyalakshmi等并稍作改動(dòng)[3]。

1.2 風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

稱取2 g大蒜樣品，搗碎后立即裝入萃取瓶中，加4 mL，18 MΩ超純水，再加入20L內(nèi)標(biāo)物（稀釋100倍辛醛），于固相微萃取工作平臺(tái)上30℃下平衡30 min，固相微萃取器的萃取頭于萃取瓶頂空蒸汽中萃取吸附15 min，GC-MS檢測(cè)采用DB-5色譜柱（30 m×0.25 mm× 0.25m），高純氦氣流速1.0 mL/min，分流比20∶1，進(jìn)樣口溫度250 ℃，解吸5 min。起始溫度40 ℃保持3 min，以6 ℃/min的速度升至220 ℃后，保持3 min。質(zhì)譜條件如下，全掃描模式scan mode，電離方式采用70 eV; 接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，掃描質(zhì)量范圍33~450 amu。

1.3 大蒜素與蒜氨酸酶活性測(cè)定

將山東紫皮大蒜組織4℃預(yù)冷，稱取5 g大蒜組織于15 mL pH值6.5的磷酸緩沖液中，低溫破碎勻漿，4 ℃下離心（1 000 r/min, 30 min），分離得上清液冷藏備用。取稀釋20倍酶液，加入1 mL反應(yīng)底物（反應(yīng)體系中包含10 mmol/L蒜氨酸，25mol/L PLP（pyridoxal phosphate），25 ℃恒溫反應(yīng)5 min，加入等量10%三氯乙酸使反應(yīng)終止，然后加1 mg/mL的2,4-二硝基苯肼1 mL，25 ℃反應(yīng)5 min后，再加入2.5 mol/L的氫氧化鈉5 mL，搖勻顯色10 min后，420 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光值。（酶活單位定義：25 ℃下，1.0 mL蒜酶液在5 min內(nèi)催化反應(yīng)生成1mol丙酮酸為一個(gè)酶活單位U。蒜氨酸酶酶活殘存率定義：經(jīng)處理后大蒜的酶活力單位數(shù)與未經(jīng)處理大蒜的酶活力單位數(shù)的比值）。大蒜組織預(yù)冷后，準(zhǔn)確稱取2 g樣品，冰浴研磨后，加10 mL且pH值為7.5 Tris-HCl緩沖液，懸浮10 min后，離心（1000 r/min，20 min）得上清液。方法參照Han等[18]方法，并稍有改動(dòng)。取1.0 mmol/L L-半胱氨酸0.5 mL，加入1 mL 1 mmol/L DTNB（5,5￠-Dithiobis-2-nitrobenzoic acid）溶液，Tris-HCl緩沖液將其稀釋至5 mL，搖勻后26 ℃恒溫反應(yīng)15 min，412 nm測(cè)吸光值0。取0.5 mL適量稀釋樣品提取液，加入0.5 mL L-半胱氨酸溶液，26 ℃反應(yīng)15 min后，加入1 mL DTNB，再用Tris-HCl稀釋至5 mL，搖勻，26 ℃反應(yīng)15 min后，412 nm測(cè)吸光值。

大蒜素濃度計(jì)算：Allicin(mmol/mL)=Δ412·/(2)

其中412=0-；0為取1.0 mmol/L L-半胱氨酸0.5 mL，加入1 mL1 mmol/L DTNB溶液，Tris-HCl緩沖液將其稀釋至5 mL，搖勻后26 ℃恒溫反應(yīng)15 min，412 nm的吸光值；為適量稀釋樣品提取液，加入0.5 mL L-半胱氨酸溶液，26 ℃反應(yīng)15 min后，加入1 mL DTNB，再用Tris-HCl稀釋至5 mL，搖勻，26 ℃反應(yīng)15 min后，412 nm下的吸光值；=20為稀釋倍數(shù)；=1.415×104為DTNB在412 nm, 1 cm光徑摩爾消光系數(shù)（L/(mol·cm)）。

1.4 總酚含量測(cè)定

參考Chen等[19]方法略作修改，取0.4 mL提取液或稀釋一定倍數(shù)后提取液，加2.0mL稀釋10倍的Folin-酚試劑，25 ℃下避光反應(yīng)1 h，然后加入1.8 mL 7.5%的碳酸鈉，室溫避光反應(yīng)1 5 min后765 nm測(cè)吸光值。

1.5 抗氧化活性測(cè)定

1.5.1 DPPH（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl）清除率測(cè)試

樣品測(cè)定：取500L提取液或稀釋液，加入2 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液后室溫（25 ℃）避光反應(yīng)1 h，517 nm測(cè)吸光值，以DPPH液中加入甲醇作對(duì)照。樣品的DPPH清除能力相當(dāng)于1 mmol/L維生素E的DPPH清除力。

清除率=(0-1)/0′100%

其中0為不加樣品DPPH溶液吸光值，1加入樣品的DPPH溶液吸光值。

1.5.2 鐵離子還原能力測(cè)試

取500L提取液或稀釋液，加入4 mL TPTZ工作液（pH值3.6的醋酸鹽緩沖液、20 mmol/L FeCl3溶液、10 mmol/L TPTZ溶液按體積比10∶1∶1配制而成）后混勻，37 ℃下避光反應(yīng)10 min，于593 nm下測(cè)得吸光值。

1.6 抑菌能力測(cè)定

用打孔器將濾紙制成直徑8 mm的小圓片滅菌后備用，將滅菌后的培約15 mL。向每個(gè)平板加入0.5 mL已制備好的菌懸液（1.0′108CFU/mL），用打孔器將濾紙制成直徑8 mm的小圓片滅菌后備用，超凈工作臺(tái)上將滅菌后的培養(yǎng)基倒入平板中，每個(gè)約15 mL。待培養(yǎng)基充分凝固后，向每個(gè)平板加入0.5 mL已制備好的菌懸液用棉棒涂布均勻，靜置使表面菌懸液充分干燥。將滅菌后的濾紙片置于大蒜汁中充分浸濕后，晾干去掉多余汁液，將濾紙片放入充分干燥的培養(yǎng)基上，每個(gè)2~3片，以滅菌后的生理鹽水作為空白對(duì)照。細(xì)菌于37 ℃倒置培養(yǎng)24 h后測(cè)定抑菌圈直徑，真菌于28 ℃培養(yǎng)48 h后測(cè)定抑菌圈直徑，以此評(píng)定大蒜汁抑菌效果[20]。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS20.0軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）檢測(cè)樣品在5%水平上的顯著性差異；結(jié)果以3次重復(fù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示；所有數(shù)據(jù)采用Origin 8.0軟件統(tǒng)計(jì)分析制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓處理對(duì)大蒜風(fēng)味物質(zhì)的影響

不同試驗(yàn)條件下大蒜樣品的揮發(fā)性物質(zhì)含量GC- MS測(cè)定結(jié)果如表1所示。由GC-MS色譜圖對(duì)照NIST08庫(kù)，分析得出大蒜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共15種，其中硫醚類物質(zhì)10種，占物質(zhì)種類的66.21%。在大蒜主要風(fēng)味成分中，二烯丙基二硫醚（DADS）比例最高，占52.78%，當(dāng)壓力大于300 MPa時(shí)，甲基烯丙基硫醚、甲基烯丙基二硫醚、1,3-二噻烷、當(dāng)壓力大于400 MPa時(shí)，烯丙基硫醇、二甲基二硫、甲基烯丙基二硫醚、1-氧-4,6-二氮雜環(huán)辛烷-5-硫酮、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-4-烯、二丙烯基三硫醚、二丙烯基四硫醚開(kāi)始呈下降趨勢(shì)。當(dāng)壓力達(dá)到500 MPa時(shí)，硫醚類物質(zhì)比例為36.72%，其中二烯丙基二硫醚比例僅為30.69%、二烯丙基硫醚比例為2.28%、甲基烯丙基二硫醚為2.22%、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯比例為0.78%、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-4-烯比例為為0.1%、二丙烯基三硫醚比例為0.65%。當(dāng)壓力逐漸上升時(shí)，大蒜的主要異味物質(zhì)DADS相對(duì)含量呈降低趨勢(shì)，且在500 MPa時(shí)，DADS含量顯著低于經(jīng)蒸汽漂燙處理后的大蒜（<0.05），因此在500 MPa時(shí)超高壓技術(shù)對(duì)大蒜臭味具有最佳的除臭效果。

表1 超高壓處理后大蒜的風(fēng)味成分相對(duì)含量檢測(cè)結(jié)果

注：“—”，表示未檢測(cè)到。

Note：“—”，not detected.

超高壓處理后大蒜素濃度上升，特別是500 MPa高壓處理，大蒜素濃度上升至0.079 mmol/L，500 MPa壓力處理和未處理樣品存在顯著性差異（<0.05），高出熱處理組，并具有顯著性差異（<0.05）?？赡苁且?yàn)樗獍彼崦竻⑴c了大蒜素的降解反應(yīng)，經(jīng)超高壓處理的蒜氨酸酶的活性被抑制了，導(dǎo)致大蒜素的分解反應(yīng)速度減緩，從而使得大蒜素含量得到較好的保留[21]。

經(jīng)過(guò)熱加工處理后的大蒜硫醚類物質(zhì)比例為58.00%，DADS比例為54.68%。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)超高壓處理后大蒜主要風(fēng)味物質(zhì)硫醚化合物相對(duì)含量普遍下降，特別是含量最高的DADS下降最為顯著，300和400 MPa壓力處理大蒜DADS相對(duì)含量下降，而500 MPa處理后大多數(shù)種類的硫醚類物質(zhì)含量均下降，DATS含量在500 MPa時(shí)也低于熱處理。超高壓處理除了能夠通過(guò)影響蒜氨酸酶的活性而影響大蒜風(fēng)味成分外，還會(huì)通過(guò)影響大蒜素的分解而影響大蒜風(fēng)味成分，經(jīng)過(guò)500 MPa超高壓處理的大蒜揮發(fā)性硫醚類物質(zhì)相對(duì)熱加工降低了43.87%，是有效抑制大蒜異味的有效手段。

由GC-MS分析結(jié)果可知，超高壓處理對(duì)大蒜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量會(huì)產(chǎn)生影響。因?yàn)榇笏怙L(fēng)味物質(zhì)的形成過(guò)程離不開(kāi)蒜氨酸酶的催化作用，試驗(yàn)進(jìn)一步考察了超高壓處理對(duì)酶活性的影響。圖1結(jié)果顯示，超高壓處理對(duì)大蒜蒜氨酸酶活性有一定鈍化作用，200 MPa處理后，蒜氨酸酶酶活殘存率為92.40%，鈍化效果不明顯；300、400和500 MPa高壓處理后，蒜氨酸酶酶活殘存率分別為75.44%、68.53%和68.17%，分別與對(duì)照組具有顯著差異（<0.05）。在不產(chǎn)生蛋白質(zhì)壓力變性的區(qū)域，對(duì)酶活不會(huì)產(chǎn)生影響。300 MPa下超高壓處理在蒜氨酸酶活性上呈現(xiàn)出了明顯鈍化作用，但是這種鈍化效果隨著壓力的增大而變得平緩。經(jīng)熱處理后的蒜氨酸酶酶活殘存率為54.82%，說(shuō)明超高壓處理蒜氨酸酶活性的鈍化效果要弱于熱處理且具有顯著差異（<0.05）。Kim等發(fā)現(xiàn)，不同pH值條件下的大蒜，在經(jīng)過(guò)500 MPa處理后，蒜氨酸酶活性較未處理組顯著降低，與本研究結(jié)果一致[17]。隨著壓力值增加，蒜氨酸酶酶活性逐漸被鈍化，并在500 MPa時(shí)蒜氨酸酶活性相比于其他壓力值最低，因此500 MPa時(shí)是鈍化蒜氨酸酶活性的最佳壓力值。

注：同一指標(biāo)上標(biāo)不同字母表示在0.05水平差異顯著。

2.2 抗氧化活性的測(cè)定結(jié)果

超高壓不僅會(huì)影響大蒜的風(fēng)味物質(zhì)含量，由于非熱加工的特性，保護(hù)了熱敏性的抗氧化物質(zhì)，從而在一定程度上減少了大蒜抗氧化能力在加工中的損失。超高壓處理對(duì)大蒜抗氧化力的影響如圖2所示，200、300、400和500 MPa處理后大蒜提取液的Fe離子還原力較于對(duì)照組分別下降15.92%、28.59%、30.97%和38.29%，均具有顯著性差異（<0.05）。熱處理與對(duì)照組相比則下降63.57%，具有顯著性差異（<0.05）。與熱處理相比，超高壓處理對(duì)大蒜Fe離子還原力影響較小。試驗(yàn)進(jìn)一步通過(guò)DPPH清除率來(lái)測(cè)定樣品的抗氧化活性，結(jié)果表明200、300、400和500 MPa處理后較于對(duì)照組，DPPH清除力分別下降13.33%、30.73%、39.39%和42.01%，熱處理降低了54.93%。在500 MPa處理下，鐵離子還原能力較熱處理組高出64.24%，DPPH清除率高出熱處理組28.68%。超高壓處理使大蒜Fe離子還原力及DPPH清除力減弱，說(shuō)明大蒜的抗氧化能力會(huì)受超高壓處理的影響，但要明顯小于熱處理，這與Kim等研究結(jié)果具有一致性[17]。Kim認(rèn)為，大蒜的DPPH清除力會(huì)因超高壓處理而減弱，受pH值和處理時(shí)間的影響。Yin等提出大蒜素降解的硫醚類物質(zhì)使大蒜具有抗氧化活性[15]，會(huì)使大蒜中硫醚類物質(zhì)有所減少，從而使大蒜抗氧化能力有所下降，且超高壓處理對(duì)大蒜的抗氧化能力影響顯著低于熱加工處理（<0.05）。與本研究結(jié)果相反，可能由于大蒜的抗氧化能力受多種物質(zhì)的協(xié)同影響，一些熱敏性且具有抗氧化能力的物質(zhì)在熱加工中遭到破壞，導(dǎo)致低硫醚相對(duì)含量的超高壓大蒜抗氧化能力高于經(jīng)過(guò)熱處理的大蒜。

熱加工相比超高壓處理會(huì)更加顯著降低（<0.05）超高壓大蒜的抗氧化的能力，田迪英等通過(guò)對(duì)41種果蔬進(jìn)行了抗氧化活性與總酚含量的相關(guān)性研究，認(rèn)為抗氧化活性與總酚含量存在一定的關(guān)聯(lián)性[22]。為了探究超高壓處理對(duì)大蒜中總酚含量與抗氧化活性的相關(guān)性，不同壓力值下的總酚含量如圖3所示。超高壓處理后總酚含量有所下降但無(wú)顯著性差異，而經(jīng)蒸汽60 s熱處理后的大蒜多酚含量則明顯下降，每100 mg樣品中減少了32.73 mg多酚類物質(zhì)。因此相對(duì)于熱加工，超高壓處理不會(huì)破壞大蒜中的總酚類含量。Chen等對(duì)姜汁進(jìn)行超高壓處理后發(fā)現(xiàn)總酚含量并未呈現(xiàn)顯著差異[19]，Liu等[23]研究顯示，經(jīng)不同壓力處理的芒果汁中總酚含量并未呈現(xiàn)顯著性差異，均與本研究得出的結(jié)論一致。隨著壓力值逐漸上升直至500 MPa，總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)并未出現(xiàn)顯著變化，雖然基于不同的食品體系，由于超高壓技術(shù)不會(huì)影響食品中的小分子物質(zhì)，因此可以更好的保存食品中的酚類物質(zhì)。而熱加工則會(huì)破壞具有熱敏性的酚類化合物，導(dǎo)致總酚含量降低。

圖2 超高壓處理對(duì)鐵離子還原能力與DPPH清除率的影響

圖3 超高壓處理對(duì)大蒜中總酚含量的影響

2.3 抑菌能力測(cè)定結(jié)果

超高壓技術(shù)在影響大蒜產(chǎn)品的抗氧化能力的同時(shí)，也會(huì)影響到大蒜的抗菌能力。Kim等發(fā)現(xiàn)超高壓處理會(huì)降低大蒜產(chǎn)品的抑菌能力，并認(rèn)為這種抑菌能力的降低是由于超高壓處理影響了大蒜內(nèi)部抑菌物質(zhì)的釋放，或蒜氨酸酶酶活性的降低造成的[17]。

超高壓處理大蒜對(duì)4種微生物的抑菌能力如表2所示，充分浸透蒜汁的濾紙片經(jīng)熱處理組后的抑菌圈半徑均為0，而經(jīng)超高壓處理組后，所有的樣品對(duì)大腸桿菌、金黃葡萄球菌、青霉、黑曲霉抑菌圈直徑都呈下降趨勢(shì)，即未處理樣品對(duì)大腸桿菌的抑菌圈直徑為28.82 mm，經(jīng)200、300、400、500 MPa處理后的樣品抑菌圈直徑分別為24.57、24.40、21.00和19.08 mm。隨著壓力增加，抑菌圈直徑逐漸變小。與未處理對(duì)照樣品相比，200～500 MPa處理后的樣品對(duì)大腸桿菌抑菌效果有顯著性差異（<0.05），但是200和300 MPa的樣品以及400和500 MPa樣品之間沒(méi)有顯著性差異（>0.05）。較處理前，500 MPa處理后的大蒜樣品對(duì)大腸桿菌仍具有33.80%的抑菌率。未處理樣品對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為39.25 mm，超高壓處理樣品抑菌圈直徑有所下降，且與未處理組相比存在顯著性差異（<0.05），但是200、300、400和500 MPa壓力處理樣品之間沒(méi)有顯著性差異（>0.05）。500 MPa處理10 min后的大蒜樣品對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為33.25 mm。未處理樣品對(duì)青霉的抑菌圈直徑為33.50 mm，200 MPa處理樣品的抑菌性與未處理樣品無(wú)顯著性差異（>0.05）當(dāng)壓力大于200 MPa，隨著壓力增大，樣品抑菌圈直徑逐漸變小且均與未處理樣品存在顯著性差異（<0.05）。500 MPa處理10 min的大蒜樣品抑菌圈直徑為18.25 mm，與未處理樣品相比仍具有45.52%抑菌率。大蒜對(duì)黑曲霉的抑菌圈直徑在10 mm左右，除了熱處理之外，未處理與超高壓處理組之間抑菌圈直徑大小不存在顯著性差異（>0.05）。熱處理組全部喪失抑菌能力，Kim等[24]研究了熱加工處理與大蒜抗菌能力變化的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)超過(guò)80 ℃時(shí)，抗菌能力開(kāi)始降低，大蒜在攪碎前進(jìn)行熱處理與攪碎后進(jìn)行熱處理，抗菌能力會(huì)有所不同，攪碎后的大蒜會(huì)保留部分抗菌能力，源于在攪碎的過(guò)程中，蒜氨酶已與蒜氨酸反應(yīng)，生成了大蒜素，從而保有部分抗菌能力，本研究中大蒜未經(jīng)攪碎，因此蒜氨酸酶被熱加工滅活，導(dǎo)致喪失抗菌能力。超高壓處理后大蒜樣品對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、青霉及黑曲霉的抑菌作用減弱，抑菌效果減弱最大的是青霉，最小的是黑曲霉，但其抑菌作用仍強(qiáng)于熱處理大蒜樣品。盡管大蒜素在超高壓處理后含量有所升高，但試驗(yàn)結(jié)果卻顯示樣品的抑菌效果降低。究其原因，可能是由于大蒜中除大蒜素具有抑菌效果外，其分解后的揮發(fā)性硫醚物質(zhì)對(duì)不同微生物亦呈現(xiàn)出不同的抑菌作用，仇小燕等[25]通過(guò)對(duì)大蒜揮發(fā)性精油的研究結(jié)論表明，大蒜精油對(duì)黑曲霉與白色念珠菌有較強(qiáng)的抑制作用。本試驗(yàn)研究結(jié)果中超高壓處理使得大蒜中揮發(fā)性物質(zhì)含量降低，是導(dǎo)致其抑菌效果減弱的原因，具體抑制效果及機(jī)理有待進(jìn)一步研究。隨著壓力值的逐漸上升，抑菌圈直徑總體呈下降趨勢(shì)，當(dāng)壓力值達(dá)到500 MPa時(shí)，除黑曲霉外，各菌的抑菌圈直徑相比于對(duì)照組均顯著降低(<0.05)，隨著壓力值的上升，大蒜的抑菌圈直徑均呈下降趨勢(shì)。因此超高壓技術(shù)在一定程度上會(huì)破壞大蒜的抑菌能力。但在500 MPa下大蒜的抑菌能力強(qiáng)于經(jīng)熱處理后的大蒜。

表2 超高壓處理與熱處理后的大蒜抑菌圈直徑

注：不同的字母表示具有顯著性差異。

Note：Different letters mean significant different (<0.05).

2.4 總硫醚含量，二烯丙基二硫醚，總酚與抗菌能力和抗氧化能力相關(guān)性分析

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果顯示，超高壓處理會(huì)對(duì)大蒜的硫醚類物質(zhì)以及總酚含量產(chǎn)生影響，大蒜的抗菌能力與抗氧化能力也會(huì)因超高壓處理而發(fā)生變化，因此有必要對(duì)總硫醚含量、二烯丙基二硫醚、總酚與超高壓處理大蒜的抗菌和抗氧化能力的相關(guān)性進(jìn)行一定分析。前期研究結(jié)果表明，超高壓處理會(huì)引起大蒜硫醚類物質(zhì)含量的變化，而有研究認(rèn)為DADS與抑菌效果存在一定的相關(guān)性[26]。馮少龍等[27]發(fā)現(xiàn)大蒜中的有機(jī)硫化物DADS對(duì)阪崎克諾桿菌具有很強(qiáng)的抑菌效果，本研究進(jìn)一步就大蒜硫醚物質(zhì)變化與其抗氧化活性、抑菌性進(jìn)行相關(guān)性進(jìn)行分析，表3結(jié)果顯示，大蒜總硫醚類物質(zhì)的相對(duì)含量與其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、青霉、黑曲霉的抑菌圈直徑大小的相關(guān)系數(shù)分別為0.955、0.928、0.948、0.884，均存在顯著正相關(guān)性，而DADS在抑菌能力方面也表現(xiàn)出顯著相關(guān)，在超高壓處理后的大蒜中酚類物質(zhì)在抑菌方面未顯示出顯著相關(guān)性。在抗氧化能力方面，總硫醚含量和總酚含量與抗氧化能力未呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性，僅DADS與DPPH清除能力具有顯著相關(guān)性，說(shuō)明超高壓大蒜的抗氧化能力是一個(gè)綜合作用的結(jié)果，會(huì)受到硫醚類物質(zhì)含量的影響。在Borek等的研究中認(rèn)為這些硫醚類抗氧化劑效果是由于激活和修飾幾種酶如3-羥基-3-甲基戊二酰基- CoA還原酶，谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和過(guò)氧化氫酶的作用[28-30]，還有學(xué)者研究了大蒜中提取的有機(jī)硫醚化合物在牛肉糜中的抗氧化與抗菌效果[15]，發(fā)現(xiàn)DAS(diallyl Sulfide)與DATS均能使微生物的生長(zhǎng)遲緩，證明了除了DADS之外，依然有硫醚化合可以抑制微生物數(shù)量。經(jīng)超高壓處理后的大蒜頭抗氧化能力下降，其原因可能是大蒜的抗氧化能力受到多種物質(zhì)協(xié)同影響。酚類物質(zhì)、揮發(fā)性硫醚物質(zhì)、多糖物質(zhì)協(xié)同影響大蒜抗氧化能力的機(jī)制需進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步減小大蒜抗氧化能力在加工中的損失。同時(shí)探究大蒜中不同硫醚類物質(zhì)組成的抑菌體系在其他食品中的推廣應(yīng)用，將對(duì)大蒜的深加工及綜合利用奠定一定的理論基礎(chǔ)。

表3 總硫醚類物質(zhì)相對(duì)比例、二烯丙基二硫醚、總酚含量，與抗菌能力和抗氧化能力的相關(guān)性分析

注：“*”代表具有顯著相關(guān)性（<0.05）。

Note:“*”shows significant correlation (<0.05).

3 結(jié) 論

1)超高壓相比于蒸汽熱處理對(duì)大蒜中揮發(fā)性異味物質(zhì)具有更好的去除作用，且在500 MPa，10 min條件下處理效果較佳，超高壓對(duì)于蒜氨酸酶具有良好的鈍化作用，能夠引起異味的揮發(fā)性物質(zhì)二烯丙基二硫醚經(jīng)500 MPa處理后相對(duì)含量為30.69%，較熱處理降低了43.87%。

2）超高壓技術(shù)會(huì)降低大蒜的抗氧化能力，但500 MPa 10 min處理下，相比傳統(tǒng)的熱加工大蒜，超高壓大蒜具有更強(qiáng)的抗氧化能力，超高壓處理保留了酚類物質(zhì)的含量，鐵離子還原能力較熱處理組高出64.24%。

3）DPPH清除率高出熱處理組28.68%；超高壓大蒜相比傳統(tǒng)的熱加工大蒜，具有更強(qiáng)的抑菌能力，經(jīng)過(guò)熱處理的大蒜則喪失了全部抑菌能力，通過(guò)相關(guān)性分析得出總硫醚含量與抑菌能力具有顯著相關(guān)性，是大蒜產(chǎn)品抑菌能力的來(lái)源之一。

綜合考慮，500 MPa壓力條件下處理10 min能夠明顯改善大蒜產(chǎn)品的感官品質(zhì)和功能性營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，在超高壓脫臭蒜泥，蒜片等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有一定指導(dǎo)意義。

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Deodorization of garlic and keeping antioxidant activity and antimicrobial activity by appropriate high pressure processing condition

Sun Sicheng, Liu Lulu, Xu Xinxing, Liao Xiaojun, Wu Jihong※

(100083,)

Garlic is considered as a kind of popular food and condiment in our daily life. It has numerous health benefits in the prevention of cancer and cardiovascular disease because of its antioxidant and antimicrobial ability. However, the acceptance of garlic product is limited largely due to its unique odor. Hence, it is critical to develop a processing method to minimize the garlic odor but keep its antioxidant and antimicrobial ability at the same time. Here we reported the effect of high pressure processing (HPP) on the flavor, antioxidant compounds, and antimicrobial property of garlic at 200, 300, 400, and 500 MPa for 10 min. The volatile compounds contributing to the unique garlic odor are analyzed by GC-MS (gas chromatography- mass spectrometer), and the most abundant component is diallyl disulfide (DADS). Compared to the traditional thermal treatment (steam bleaching for 60 s), HPP method (500 MPa, 10 min) decreases DADS contents in garlic by 21.28%, which leads to significant reduction in garlic odor. The 300, 400, and 500 MPa HPP treatments decrease the enzyme activity of allinase to 75.44%, 68.53%, and 68.17%, respectively, compared to the untreated garlic. Since allinase is the key enzyme in the degradation of allicin, the allicin contents in garlic have increased under HPP treatment significantly (<0.05). The better antioxidant activity in HPP treated garlic is approved through analyzing its ferric reducing antioxidant power (FRAP) and DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) scavenging ability, Which are both higher than that in the thermal treated samples. Thermal treatment has significantly decreased the total phenolic contents in garlic by 32.72 mg/100g, while HPP treatments have no significant effect on total phenolic contents, which indicates that HPP method can retain more antioxidant compounds in garlic. The antimicrobial activities of the garlic samples under different treatments are investigated against 4 types of bacteria,,,spp,and. The untreated garlic samples produce inhibition zone with a diameter of 28.82±0.58, 39.25±1.24, 33.5±1.06, and 11.13±0.23 mm for,,,and,respectively. The thermal treated garlic samples produce no inhabitation zone against the 4 aforementioned bacteria, which indicates that they have lost their antimicrobial properties entirely. On the contrary, HPP treated garlic samples have shown inhabitation zone against all 4 bacteria tested, although the diameters of such zones are smaller than those of the untreated samples, except the ones against. This indicates that unlike thermal treatment, the HPP treated garlic samples still retain their antimicrobial ability. In addition, the correlations between the total thioethers content, DADS content, total phenolic content, and antimicrobial property, antioxidant property of the HPP treated garlic samples are investigated. There is a significant positive correlation between the total thioethers content and the antimicrobial property, and it may result from the sulfur compound. The results presented in this paper suggest that, compared to thermal processing, HPP method can effectively reduce the unpleasant odor in garlic, especially the DADS, while retain the antioxidant and antimicrobial property of garlic. Therefore, HPP is an appropriate non-thermal processing method for garlic products.

sterilization; flavors; pressure; high pressure technology; deodorization; antioxidant activity; antimicrobial activity

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.040

TS255.36

A

1002-6819(2017)-19-0308-07

2017-06-16

2017-09-06

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2014BAD04B04）

孫思成，北京人，主要從事食品加工與安全方面的研究。北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，100083。Email：732730908@qq.com

※通信作者：吳繼紅，教授，博士生導(dǎo)師，2011 年赴美國(guó)伊利諾伊大學(xué)訪問(wèn)研究，主要從事果蔬食品風(fēng)味化學(xué)方面研究。北京中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，100083。Email：wjhcau@hotmail.com