范波，蔡燚，王鵬，韓穎，易宇文*

(1.成都工業(yè)學(xué)院，成都 611730；2.四川旅游學(xué)院，成都 610100)

大蒜俗稱蒜頭、胡蒜、獨(dú)蒜，是百合科蔥屬植物蒜(AlliumsativumL.)的鱗莖的統(tǒng)稱。大蒜起源于歐洲中部、南部，早期在地中海及其附近的古埃及、古羅馬、古希臘等地栽培。西漢時(shí)期，張騫將大蒜從西域引入我國(guó)陜西關(guān)中地區(qū)，后遍及全國(guó)。目前，我國(guó)是全球大蒜栽培面積較廣和產(chǎn)量較多的國(guó)家之一。大蒜主要作為調(diào)味品使用，此外大蒜中的生物活性物質(zhì)具有保鮮、抗菌、抗癌、抗氧化等作用[1-3]。目前關(guān)于大蒜的研究主要集中在栽培、深加工和藥用等方面[4-6]。在烹飪中，大蒜作為調(diào)味品，生食和熟食其性味差異極大。生食時(shí)味辛辣，氣味刺激性強(qiáng)烈；加熱成熟后味微甜，辛辣味消失。大蒜在加熱后其揮發(fā)性物質(zhì)有哪些變化目前未見相關(guān)報(bào)道。研究食品風(fēng)味的方法包括智能感官和分子感官。智能感官如電子鼻、電子舌和電子眼。電子鼻(electronic nose，E-nose)是一種模擬人類生理嗅覺，評(píng)價(jià)食品氣味的檢測(cè)技術(shù)。它利用傳感器陣列對(duì)不同氣味物質(zhì)的響應(yīng)值并結(jié)合參數(shù)模型來識(shí)別物質(zhì)，能夠避免生理嗅覺的缺陷，保證測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和重復(fù)性，沒有繁瑣的前處理，無需破壞樣品，檢測(cè)速度快，結(jié)果易讀。目前主要應(yīng)用于調(diào)味品等研究領(lǐng)域[7]。分子感官包括氣相、液相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用法(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)、液-質(zhì)聯(lián)用法、氣相色譜-嗅聞技術(shù)(gas chromatography-olfactometry，GC-O)。氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)是氣相色譜加質(zhì)譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱，二者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜有機(jī)化合物的分離和定性，作為分析揮發(fā)性物質(zhì)的有效工具，廣泛應(yīng)用于調(diào)味品等領(lǐng)域[8]。

本文擬利用色差儀、電子鼻和氣質(zhì)聯(lián)用儀結(jié)合主成分等方法分析比較未加熱(A)、炒制(B)、蒸制(C)成熟的大蒜在顏色、整體氣味輪廓和具體氣味物質(zhì)方面的差異，以期為大蒜深加工及在烹飪中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

1.1.1 材料

紫皮大蒜：四川雅安漢源；精煉一級(jí)大豆油：金龍魚。

1.1.2 儀器設(shè)備

FOX 4000型電子鼻 法國(guó)Alpha MOS公司；NR200型3nh色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司；Clarus 680氣相色譜儀；Clarus SQ8T質(zhì)譜儀；HST40帶捕集阱的頂空進(jìn)樣器；PE Elite-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm) 美國(guó)PerkinElmer公司；BL-200F分析天平(200 g/0.001 g) 美國(guó)西特公司；其他實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備。

1.2 樣品處理方法

將大蒜去皮，用攪拌機(jī)攪拌成蒜泥，備用。取蒜泥200 g，加入20 g大豆精煉油，拌勻，分成兩份(每份110 g)，均用保鮮膜包好，防止水分蒸發(fā)，分別編號(hào)為A(未加熱)、C。在蒸鍋中加入適量水，放入一個(gè)不銹鋼盤一起加熱，當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，倒掉不銹鋼盤中的水，然后將C樣品平鋪在不銹鋼盤中，并用保鮮膜包裹，保持100 ℃，5 min，取出備用。在炒鍋中倒入10 g大豆精煉油，加熱至150 ℃(正常烹飪時(shí)的油溫)，然后加入100 g蒜泥，不停翻炒，保持150 ℃，5 min，取出備用，編號(hào)為樣品B。

1.3 色差分析

1.4 電子鼻分析

取樣品2.000 g置于10 mL樣品瓶中，密封，放入50 ℃頂空加熱器，加熱300 s，用注射器吸取500 μL注入電子鼻檢測(cè)器。

電子鼻手動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣速度500 μL/s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s，數(shù)據(jù)采集延遲180 s，每個(gè)樣品平行測(cè)試5次，取后3次傳感器在120 s時(shí)獲得的穩(wěn)定信號(hào)進(jìn)行分析。

1.5 GC-MS分析

取樣品2.000 g，置于頂空瓶中，密封。將頂空瓶放入自動(dòng)進(jìn)樣器，待檢測(cè)。

萃取溫度50 ℃，進(jìn)樣針溫度55 ℃，傳輸線溫度60 ℃，萃取時(shí)間20 min；干吹時(shí)間2 min，解吸時(shí)間0.2 min，加壓/釋壓時(shí)間2 min；捕集阱保持時(shí)間3 min；捕集阱循環(huán)次數(shù)2次。

GC條件：載氣(氦氣99.999%)流速1 mL/min，分流比5∶1。進(jìn)樣口溫度：240 ℃；升溫程序：40 ℃，保持2 min，以6 ℃/min升溫至 170 ℃，保持 5 min，以10 ℃/min升溫至 250 ℃，保持1 min。

MS條件：EI離子源，電子轟擊能量70 eV，離子源溫度230 ℃；全掃描；質(zhì)量掃描范圍：45～450 m/z；掃描延遲66 s；標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧文件。

定性分析：揮發(fā)性成分的定性以檢索NIST 2011譜庫(kù)，選取正反匹配均大于700，同時(shí)與文獻(xiàn)值進(jìn)行比對(duì)，結(jié)合人工解析質(zhì)譜圖同時(shí)進(jìn)行確定。

定量分析：峰面積歸一化法，計(jì)算相對(duì)百分含量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 色差儀分析

3個(gè)樣品的色差分析檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 色差分析結(jié)果Table 1 The results of color difference analysis

從明度指數(shù)L*看，A、C在明亮維度上比較接近，而B的明亮指數(shù)偏低，這可能是在炒制時(shí)氧化及美拉德反應(yīng)的結(jié)果。紅綠指數(shù)(a*)顯示A、C為負(fù)數(shù)，色相以微綠為主，B為正數(shù)，色相以偏紅為主；黃藍(lán)指數(shù)(b*)顯示3個(gè)樣品均偏黃，但程度不一，A、C更為接近。色彩飽和度指數(shù)(C*)顯示B樣品更為飽和，顏色深；A、C的飽和度接近。色調(diào)角指數(shù)(H*)顯示A、C較為接近，且與B差異較為明顯。

2.2 電子鼻主成分分析(PCA)

3個(gè)樣品電子鼻檢測(cè)結(jié)果主成分分析(PCA)見圖1。

圖1 電子鼻主成分分析Fig.1 Principal component analysis of electronic nose

由圖1可知，PC1和PC2分別為80.92%和12.55%，累計(jì)為93.47%。陳麗麗等[10]認(rèn)為第一、二主成分累計(jì)超過80%即可反映樣品的主要風(fēng)味輪廓。這說明在對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換和降維時(shí), 其核心成分被有效保留，能夠反映樣品的主要風(fēng)味輪廓。圖1中A樣品分布在Y軸的右面，B、C分布在Y軸的左面，說明A與B、C樣品差異明顯，這與生食大蒜時(shí)氣味刺激，而大蒜煮熟后強(qiáng)烈的刺激味消失一致。B、C樣品分別分布在X軸的上下，說明炒制的蒜泥和蒸制的蒜泥在氣味上有差異。李琴等[11]認(rèn)為如果PC1和PC2差異大(PC2相對(duì)于PC1很小), 而樣品差異主要體現(xiàn)在PC2上,則樣品之間差異較小。B、C樣品的差異主要來源于PC2，PC2僅為12.55%，說明炒制蒜泥和蒸制蒜泥在氣味上雖有差異但較小，這可能與加熱時(shí)溫度差異有關(guān)。

2.3 GC-MS分析

2.3.1 離子流圖比較

PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱分離結(jié)合質(zhì)譜檢測(cè)得到的樣品離子流圖見圖2。

圖2 離子流圖比較Fig.2 Comparison of ion current diagrams

由圖2可知，樣品A、B、C分離后分別得到24，29，23種揮發(fā)性物質(zhì)。A樣品出峰時(shí)間集中在2～15 min之間，26 min以后無有效峰出現(xiàn)。B樣品出峰時(shí)間集中在2～15 min之間，但30 min以后仍有有效峰出現(xiàn)。樣品C出峰時(shí)間集中在2～15 min之間，35 min之后仍有有效峰出現(xiàn)，這可能能夠說明B、C較為相似，與電子鼻檢測(cè)有類似之處。

2.3.2 3種樣品揮發(fā)性物質(zhì)比較分析

3個(gè)樣品揮發(fā)性物質(zhì)的GC-MS分析結(jié)果見表2。

表2 3個(gè)樣品的GC-MS分析結(jié)果Table 2 The analysis results of three samples by GC-MS

續(xù) 表

續(xù) 表

由表2可知，3個(gè)樣品共鑒定出40種化合物，包括含硫化合物30種，醛類化合物6種，其他化合物4種。A、B、C樣品分別檢測(cè)到24，29，23種物質(zhì)，占總含量的95.096%、86.999%、87.511%。樣品A鑒定出含硫物質(zhì)23種，占94.926%；其他1種。樣品B鑒定出含硫化合物20種，占63.005%；醛類物質(zhì)6種，占6.914%；其他3種，占17.080%。蒸制樣品(C)共鑒定出含硫物質(zhì)19種，占70.840%；醛類物質(zhì)2種，占8.934%；其他物質(zhì)2種，占7.737%。含硫化合物是未加熱和加熱大蒜的主要揮發(fā)性物質(zhì)。

樣品A含量最高的是硫化丙烯(31.667%)，其次為二烯丙基二硫醚(26.355%)，最低的為2,5-二甲基噻吩(0.068%)。硫化丙烯是一種具有大蒜特有氣味的物質(zhì)，是大蒜的有效揮發(fā)性物質(zhì)。樣品B含量最高的物質(zhì)為丙烯醇(15.544%)，其次為二烯丙基二硫醚(12.863%)，最低的為正己醛(0.197%)。丙烯醇是一種具有淡臭味的物質(zhì)。樣品C含量最高的是二烯丙基二硫醚(29.650%)，其次是烯丙基硫代乙酸甲酯(12.138%)，最低的為2,5-二甲基噻吩(0.251%)。二烯丙基二硫醚是大蒜的主要揮發(fā)性物質(zhì)。二烯丙基二硫醚具有生蒜的辛辣味，它是有大蒜素受熱降解的產(chǎn)物。大蒜素受熱降解的產(chǎn)物包括二烯丙基二硫醚、二烯丙基硫醚、二烯丙基三硫醚、二氧化硫等化合物。丙烯醇、丙醛是大蒜受熱后生成的含量較高的共有物質(zhì)。

2.3.3 3種樣品揮發(fā)性物質(zhì)差異分析

維恩圖分析結(jié)果見圖3。

圖3 樣品揮發(fā)性成分比較維恩圖Fig.3 Venn diagram for comparison of volatile components in samples

維恩圖是一種展示在不同的事物群組(集合)之間的“大致關(guān)系”的方法，它常常被用來幫助推導(dǎo)關(guān)于集合運(yùn)算的一些規(guī)律。圖3中，A、B、C 3個(gè)樣品共有物質(zhì)13種(均為含硫化合物)，分別為二烯丙基二硫醚、烯丙基甲基二硫醚、二烯丙基四硫醚、1,3-二噻烷、甲基丙烯基二硫醚、二烯丙基硫醚、3-乙烯基-3,4-二氫二硫醚、二甲基二硫醚、3,4-二甲基噻吩、2,4-二甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩、烯丙硫醇、三硫代碳酸亞乙烯酯。樣品A特有物質(zhì)7種(6種含硫化合物和1種烯類物質(zhì))，硫化丙烯(31.667%)是樣品A中含量最高的物質(zhì)，甲硫醇(3.093%)也是含量較高的物質(zhì)。樣品B特有物質(zhì)8種(2種含硫化合物，4種醛類物質(zhì)，呋喃類和酸類物質(zhì)各1種)，丙烯醇(15.544%)是含量最高的物質(zhì)，二甲基硫(8.578%)、反式-2-癸烯酸(3.486%)含量也較高。樣品C特有物質(zhì)2種(均為含硫化合物)，環(huán)己硫醚(1.215%)和2,3-二甲基噻吩(0.311%)。A、C共有物質(zhì)2種，分別是烯丙基甲基硫醚、烯丙基硫代乙酸甲酯。B、C共有物質(zhì)6種，分別是氨基甲磺酸、1,6-二硫代并環(huán)戊二烯、正己醛、硝酸甲酯、丙烯醇、丙醛。A、B共有物質(zhì)2種，分別是二烯丙基三硫醚、(Z)-甲基-1-丙烯基硫化物。不同加熱溫度下，大蒜的揮發(fā)性物質(zhì)有一定的差異，加熱后的樣品共有物質(zhì)較多。

2.4 討論

2.4.1 含硫化合物

組織未被破壞的大蒜刺激性氣味并不強(qiáng)烈。當(dāng)大蒜組織被破壞時(shí)會(huì)生成大量的含硫化合物，這些含硫化合物是大蒜刺激性氣味的主要來源。大蒜含硫化合物的形成主要是蒜氨酸分解成次磺酸，次磺酸轉(zhuǎn)化成大蒜素，大蒜素進(jìn)一步作用生成硫化丙烯、二烯丙基類化合物和二氧化硫等化合物[12]。

硫化丙烯是樣品A中檢測(cè)到的特有物質(zhì)，含量高(31.667%)。硫化丙烯是一種具有廣譜抗菌效果的物質(zhì)，對(duì)痢疾桿菌、乙型腦炎病毒、結(jié)核桿菌、念球菌、葡萄球菌等幾十種流行病毒和致病菌具有良好的抗菌效果。劉春菊等[13]比較未經(jīng)處理的大蒜、醋浸大蒜和熱風(fēng)干燥的蒜片，發(fā)現(xiàn)硫化丙烯是未經(jīng)處理的大蒜檢出的特有物質(zhì)，而在醋浸大蒜和熱風(fēng)干燥大蒜中均未檢出。在本實(shí)驗(yàn)中，加熱處理的兩個(gè)樣品中也均未檢測(cè)出硫化丙烯，這與劉春菊等的研究結(jié)果一致。導(dǎo)致這種現(xiàn)象可能與硫化丙烯沸點(diǎn)低(75～77 ℃)有關(guān)?；谶@一性質(zhì)，生食大蒜更有利于保持更多生物活性物質(zhì)。

二烯丙基二硫醚是3個(gè)樣品中均檢測(cè)到的物質(zhì)，其含量分別為26.355%、12.863%和29.650%，含量高。二烯丙基二硫醚屬于鏈狀含硫化合物，閾值低(4.3 μg/kg)，具有強(qiáng)烈的大蒜香味，無催淚作用。二烯丙基二硫醚的形成可能是C-S鍵龜裂，形成了丙烯基自由基和烷硫基，這些物質(zhì)與其他小分子揮發(fā)性物質(zhì)形成了二烯丙基硫化物。烯丙醇也可與烯丙基硫自由基、烯丙基硫醇或蒜氨酸/脫氧蒜氨酸生成二烯丙基硫化物[14]。樣品B中二烯丙基二硫醚含量大幅減少，而樣品C中含量有一定幅度的增加。這可能是在適宜溫度(100 ℃左右)條件下大蒜中的C-S鍵龜裂促使二烯丙基二硫醚形成；而當(dāng)溫度超過150 ℃時(shí)，二烯丙基二硫醚(沸點(diǎn)138～139 ℃)開始揮發(fā)。

二烯丙基四硫醚是3個(gè)樣品的共有物質(zhì)，其在樣品A中含量為6.473%，含量較高。加熱樣品(B、C)中含量較低。二烯丙基四硫醚在大多數(shù)大蒜鮮品中均有檢出，但含量均不高(大多低于5%)，而本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到二烯丙基四硫醚含量較高，這可能與大蒜的產(chǎn)地不同有關(guān)。

環(huán)狀含硫化合物1,3-二噻烷是3個(gè)樣品中共有的、相對(duì)含量較高(>2%)的物質(zhì)，其具有大蒜和洋蔥的氣味。劉春菊等的研究表明，由于1,3-二噻烷等環(huán)狀含硫化合物對(duì)熱不穩(wěn)定，在受熱的情況下會(huì)轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性物質(zhì)或非揮發(fā)性物質(zhì)而使含量降低。但本實(shí)驗(yàn)中1,3-二噻烷的含量有升有降，這與劉春菊等的結(jié)論有出入，其具體原因需要進(jìn)一步研究。

二烯丙基硫醚是大蒜的主要揮發(fā)性物質(zhì)之一，3個(gè)樣品中含量均大于3%。二烯丙基硫醚是一種具有汽油味的物質(zhì)，在未經(jīng)加工的大蒜和深加工的大蒜中均有檢出，其含量在深加工中呈下降趨勢(shì)，這說明深加工可能對(duì)二烯丙基硫醚有一定的破壞作用。

烯丙基硫代乙酸甲酯在未加熱樣品(A)和蒸制樣品(C)中有檢出，且含量較高(>4%)，而樣品B中未檢出。王茂瑞[15]通過分析不同切割傷程度的大蒜表明，烯丙基硫代乙酸甲酯在切割0 h和6 h的樣品中有檢出，但6 h以后的樣品中均未檢出。這可能是烯丙基硫代乙酸甲酯長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，生成了其他物質(zhì)，這與本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到烯丙基硫代乙酸甲酯的含量有一定相似性。在本實(shí)驗(yàn)中，樣品B長(zhǎng)時(shí)間在高溫和高氧環(huán)境中，導(dǎo)致在樣品中并未檢測(cè)出此物質(zhì)；而在用保鮮膜包裹的A、C樣品中均有檢出。

二甲基硫是一種具有成熟(加熱)大蒜風(fēng)味的物質(zhì)。3個(gè)樣品中僅有樣品B中有檢出，且含量較高(8.578%)。二甲基硫可能是大蒜中含硫氨基酸經(jīng)高溫后發(fā)生降解的產(chǎn)物。

加熱會(huì)導(dǎo)致大蒜中含硫化合物含量下降，加熱溫度越高，含硫化合物含量下降得越快。

2.4.2 醛類化合物

樣品A未檢測(cè)到醛類物質(zhì)，樣品B、C分別檢測(cè)出6種和2種；丙醛是加熱樣品中檢測(cè)到的共有物質(zhì)，且含量高，分別為4.040%(B)和8.678%(C)。丙醛的形成途徑可能是大蒜組織受到破壞時(shí)細(xì)胞組織中的異蒜氨酸被釋放出來，其在酶的作用下會(huì)生成具有催淚成分的LF3(C3H6OS)，LF3(C3H6OS)在蒜氨酸酶和催淚因子合成酶(LFS)的作用下生成了丙醛[16]；也有可能是亞油酸和n-3型脂肪酸作用生成了丙醛[17]。丙醛具有水果味，其閾值較高(9.5～37 μg/kg)，故對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。

2.4.3 其他化合物

丙烯醇僅在加熱樣品中有檢出，且含量較高。樣品B、C的含量分別為15.544%和7.050%。陳海濤等比較新鮮大蒜和油炸大蒜發(fā)現(xiàn)，新鮮大蒜中丙烯醇含量高，而油炸處理的大蒜中含量低。在本實(shí)驗(yàn)中，新鮮大蒜并未檢測(cè)到丙烯醇，而油炸和蒸制的樣品中均檢測(cè)到，這與陳海濤等的研究結(jié)果不一致,其原因需要進(jìn)一步研究。丙烯醇具有淡臭味，其閾值較高，對(duì)樣品風(fēng)味的形成貢獻(xiàn)較小。

3 結(jié)論

色差儀分析表明樣品B顏色深，飽和度高；A、C顏色淺，飽和度低。電子鼻主成分分析顯示B、C在風(fēng)味輪廓上更為相似，與A差異大。GC-MS分析顯示3個(gè)樣品中共檢測(cè)到40種化合物，樣品A、B、C分別檢測(cè)到24，29，23種化合物，相對(duì)含量分別為95.096%、86.999%和87.511%；含硫化合物是3個(gè)樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)，分別占相對(duì)含量的94.926%、63.005%和70.840%。維恩圖分析顯示3個(gè)樣品中共有化合物13種，A、B、C特有揮發(fā)性物質(zhì)分別為7，8，2種；A、B共有物質(zhì)2種，B、C共有物質(zhì)6種，A、C共有物質(zhì)2種；二烯丙基二硫醚是A、B、C樣品共有物質(zhì)中含量最高的物質(zhì)，是大蒜主要的揮發(fā)性物質(zhì)。加熱會(huì)導(dǎo)致大蒜含硫化合物含量下降；不同加熱溫度下，大蒜的揮發(fā)性物質(zhì)有一定的差異；加熱后的樣品共有物質(zhì)較多；丙烯醇、丙醛是大蒜受熱后生成的含量較高的物質(zhì)，生蒜含有更多生物活性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)大蒜的深加工和食用有一定的參考價(jià)值。