田亞超，袁超*，劉祎禎，潘迎

(1.齊魯工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250353；2.道中道(山東)生物科技工程有限公司，山東 菏澤 274000)

蒜是百合科一年生或二年生草本植物，幼株、鱗莖、蒜薹可供食用，口味辛辣[1-2]。大蒜是我國最為常見的調(diào)味品，具有提味、去腥、解膩的效果。大蒜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、風(fēng)味獨(dú)特，主要食用部分為大蒜鱗莖[3]。大蒜素是天然存在于大蒜鱗莖中的三硫代烯丙醚類化合物，是大蒜食療價(jià)值的主要功效成分。大蒜素是多種硫醚化合物的混合物，主要揮發(fā)性成分包括甲基烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚等，具有消毒殺菌及抗病毒的作用，研究證明大蒜素也對(duì)降低血膽固醇、脂蛋白和抗腫瘤等有良好功效[4]。

隨著生活水平的提高，人們對(duì)健康越來越重視。大蒜及大蒜制品作為具有重要食療價(jià)值的食品越來越受到人們的關(guān)注。大蒜特殊的蒜臭味很大程度上影響了大蒜及大蒜制品的消費(fèi)。環(huán)糊精(CDs)通常是使用環(huán)糊精糖基轉(zhuǎn)移酶通過酶促過程由淀粉或淀粉衍生物生產(chǎn)的[5]。CDs具有良好的生物相容性和無毒性[6]。β-CD是由7個(gè)葡萄糖殘基通過α-1,4糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖，其內(nèi)部為疏水性空腔，外部為親水性表面[7]。由于β-CD外緣親水，內(nèi)部疏水，因此β-CD可以有選擇性地結(jié)合有機(jī)物和無機(jī)物[8-9]。β-CD廣泛應(yīng)用于掩蓋不良風(fēng)味、保持風(fēng)味穩(wěn)定、保護(hù)敏感成分、提高生物利用度和生物相容性等方面[10-11]。利用β-CD對(duì)不良風(fēng)味的掩蓋功能對(duì)蒜臭味進(jìn)行掩蓋，利用其對(duì)敏感成分的保護(hù)功能對(duì)大蒜素進(jìn)行保護(hù)，輔助制備脫臭速溶蒜粉具有很好的研究與應(yīng)用價(jià)值。本文以富硒鮮蒜為主要原料，以β-CD為輔料，采用濕法工藝制備脫臭速溶蒜粉，并通過紅外光譜儀、XRD、GC/MS對(duì)脫臭速溶蒜粉的結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行表征[12-14]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富硒鮮蒜：菏澤市道中道生物科技有限公司；β-CD：上海源葉生物技術(shù)有限公司；正己烷等其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

IFS-55傅里葉紅外光譜分析儀 瑞士Bruker公司；Ultima IV理學(xué)X射線衍射儀 日本Rigaku公司；7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；FD-1-50真空冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；JA2003電子分析天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；PGJ-10-AS(超)純水機(jī) 武漢品冠儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液的制備

稱取一定量的β-CD移入具塞錐形瓶中，加入合適比例的去離子水，在70 ℃水浴加熱15 min的條件下，制備成2%的β-CD水溶液，冷卻至室溫后作為樣品組備用?？瞻捉M加入等質(zhì)量的去離子水，在相同的條件下進(jìn)行處理，冷卻至室溫后備用。

1.3.2 脫臭速溶蒜粉的制備

向冷卻至室溫的兩組溶液中，分別加入相同重量的使用新鮮大蒜制成的大蒜干粉。為了將蒜粉中的大蒜素等活性成分分離出來，使用破壁機(jī)將混合液進(jìn)行破壁處理，而后使用超聲處理器超聲處理10 min。處理結(jié)束后，充入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，在室溫下水浴磁力攪拌72 h。

攪拌結(jié)束，將兩組混合液倒入不同的培養(yǎng)皿中，使用保鮮膜密封并做好標(biāo)記。將含有蒜粉溶液的培養(yǎng)皿放入冰箱中冷凍，待溶液完全凝固成固體后，在保鮮膜上扎上合適數(shù)量的小孔，將兩組樣品都放入真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行48 h冷凍干燥處理。真空冷凍干燥結(jié)束后，從培養(yǎng)皿中取出樣品和對(duì)照，粉碎后裝入樣品袋中，做好標(biāo)記，放入干燥器中備用。

1.3.3 蒜粉和脫臭速溶蒜粉中提取大蒜素

稱取一定量冷凍干燥制備的蒜粉和脫臭速溶蒜粉，移入具塞錐形瓶中，加入適量正己烷，通過超微粉碎儀進(jìn)行超微粉碎處理，工作10 s，間歇10 s，重復(fù)3次。處理結(jié)束后，在室溫下磁力攪拌3 h；攪拌完畢，使用離心機(jī)在3500 r/min的條件下離心處理10 min，分離上清液和沉淀，沉淀物加入等量正己烷重提取1次[15]，合并兩次濾液即得到含有大蒜素的正己烷提取液。

1.3.4 X射線衍射分析

取適量β-CD、冷凍干燥制備的普通蒜粉和脫臭速溶蒜粉，裝入樣品盛放片，輕輕壓緊刮平，放入XRD設(shè)備樣品臺(tái)，在給定條件下進(jìn)行分析。分析條件：室溫，Cu靶(Kα射線)，掃描電壓40 kV，電流40 mA，掃描速率2°/min[16]，掃描范圍4°～60°。

1.3.5 紅外光譜分析

稱取150 mg溴化鉀，在瑪瑙研缽中充分研磨后，制成溴化鉀空白壓片，用作背景掃描。分別稱取1 mg左右的β-CD、普通蒜粉和脫臭速溶蒜粉，加入約100 mg溴化鉀，在瑪瑙研缽中充分研磨后制成壓片。將制備好的壓片放入紅外光譜儀中，在4000～400 cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。

1.3.6 GC/MS分析

樣品前處理：在GC/MS分析進(jìn)樣前，將含有大蒜素的正己烷提取液的紫外吸光度調(diào)節(jié)至1以下，然后使用0.22 μm的濾膜過濾調(diào)節(jié)后的含有大蒜素的正己烷提取液。

GC條件：色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速為1 mL/min，分流比為5∶1，進(jìn)樣口溫度為280 ℃，柱初溫40 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升溫至80 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升溫至145 ℃，保持2 min，以20 ℃/min升溫至250 ℃，保持1 min；進(jìn)樣量1 μL。

MS條件：EI電子源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，接口溫度280 ℃，掃描質(zhì)量范圍30～450 amu，3.4 scan/s，溶劑解延遲5 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍干燥后樣品對(duì)比

蒜粉中含有大蒜素、脂肪、蛋白質(zhì)、多糖、低聚糖等多種成分，大蒜素是大蒜及蒜粉中最具價(jià)值和潛力的活性成分，但同時(shí)大蒜素也是產(chǎn)生蒜臭味最主要的原因。由圖1可知，未添加環(huán)糊精的蒜粉制品，在冷凍干燥后顏色為暗黃色，表面粗糙，可以看到明顯的油性物質(zhì)，在粉碎過程中，極易粘結(jié)成塊，并且具有強(qiáng)烈的蒜臭味，嚴(yán)重阻礙了大蒜粉制品的推廣和應(yīng)用。而添加了2% β-CD的蒜粉樣品，在冷凍干燥后得到了絮狀固體樣品，顏色為奶白色，表面光滑細(xì)膩，蒜臭味得到了極大的改善。蒜粉中的大蒜油、大蒜素等成分可以和β-CD結(jié)合形成復(fù)合物，蒜粉原有的由大蒜素產(chǎn)生的蒜臭味被β-CD掩蓋，表面油膩粗糙的現(xiàn)象也得到了改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)β-CD在掩蓋不良風(fēng)味方面具有優(yōu)異的功能。

圖1 冷凍干燥制備的蒜粉Fig.1 The garlic powder prepared by freeze-drying method

2.2 紅外光譜分析

圖2 β-CD(a)、蒜粉(b)、脫臭速溶蒜粉(c)的紅外光譜圖Fig.2 The infrared spectrograms of β-CD (a), garlic powder (b),deodorized instant garlic powder (c)

由圖2中a可知，波數(shù)為3391 cm-1的吸收峰是-OH伸縮振動(dòng)峰，波數(shù)為2929 cm-1的吸收峰為-CH3和-CH2伸縮振動(dòng)峰，波數(shù)1157 cm-1處為C-O-C伸縮振動(dòng)峰，波數(shù)948 cm-1處為α-1，4鍵的骨架振動(dòng)峰，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和徐永群、湯俊明等所得結(jié)果相似[17]。由圖2中c可知，β-CD在1157 cm-1處的特征吸收峰在脫臭蒜粉中消失；蒜粉在波數(shù)為2930，1408，1028，580 cm-1處的特征吸收峰在脫臭蒜粉中消失或者被削弱，表明蒜粉中的大蒜素等含硫物質(zhì)進(jìn)入β-CD的疏水內(nèi)腔中，形成了復(fù)合物。大蒜素是大蒜中產(chǎn)生蒜臭味的主要物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入β-CD空腔中，蒜臭味得到改善，這是形成脫臭速溶蒜粉的主要原因。

2.3 XRD分析

由圖3中a可知，β-CD具有許多強(qiáng)度很大的吸收峰，且為典型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。蒜粉是由多種復(fù)雜的成分組成的。由圖3中b可知，沒有明顯的吸收峰，在XRD衍射圖中表現(xiàn)出明顯的非晶結(jié)構(gòu)。由圖3中c可知，蒜粉成分復(fù)雜，大多數(shù)成分都不能進(jìn)入β-CD的空腔內(nèi)，但當(dāng)蒜粉中的大蒜素等脂溶性成分析出后會(huì)進(jìn)入β-CD的疏水內(nèi)腔，與之結(jié)合后形成β-CD-大蒜素復(fù)合物，β-CD原本具有的強(qiáng)度極大的吸收峰被破壞或者大大削弱，因此形成的脫臭速溶蒜粉的XRD衍射圖在總體上看仍然為非晶結(jié)構(gòu)。但由于蒜粉中析出的大蒜辣素、大蒜新素等油溶性成分進(jìn)入了β-CD的疏水空腔內(nèi)，脫臭蒜粉在6.1°、12.1°、17.4°等位置出現(xiàn)了新的結(jié)晶峰，這一結(jié)果證明β-CD和蒜粉中的大蒜素等脂溶性成分形成了復(fù)合物。

圖3 β-CD(a)、蒜粉(b)、脫臭速溶蒜粉(c)的XRD衍射圖Fig.3 The XRD diffraction figures of β-CD (a), garlic powder (b),deodorized instant garlic powder (c)

2.4 GC/MS分析

由表1可知，蒜粉大蒜素提取液主要成分為二烯丙基硫醚、烯丙基甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、3-甲基-3H-1,2二硫、甲基烯丙基三硫醚、3-乙烯基-1，2-二硫代環(huán)己基-4-烯、苯甲酰異硫腈酸酯等。烯丙基硫醚是蒜粉中主要的活性成分，也是大蒜素的重要組成成分。添加2% β-CD的脫臭速溶蒜粉提取液主要活性成分和普通蒜粉提取液大體相同。但與普通蒜粉提取液相比，脫臭速溶蒜粉提取液中二烯丙基二硫醚相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由25.26%提升至50.73%，烯丙基甲基二硫醚相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由9.94%提升至30.45%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明β-CD對(duì)于易于揮發(fā)的活性成分具有極好的保護(hù)作用，β-CD輔助制備的脫臭速溶蒜粉不僅可以改善蒜粉的風(fēng)味，還可以保留蒜粉的主要功能性成分。

表1 蒜粉和脫臭蒜粉的正己烷提取液主要成分對(duì)比Table 1 Comparison of main components of n-hexane extract of garlic powder and deodorized garlic powder

3 結(jié)論

研究利用β-CD對(duì)于不良食品風(fēng)味的掩埋作用及對(duì)活性成分的保護(hù)作用，用飽和水溶液法制備了脫臭速溶蒜粉，大大改善了蒜粉的風(fēng)味，提高了脫臭速溶蒜粉中功能性成分的相對(duì)含量。紅外光譜和XRD實(shí)驗(yàn)證明β-CD和蒜粉形成了復(fù)合結(jié)構(gòu)；GC/MS結(jié)果顯示：脫臭速溶蒜粉中二烯丙基二硫醚相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由25.26%提升至50.73%，烯丙基甲基二硫醚相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由9.94%提升至30.45%。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了β-CD對(duì)于不良風(fēng)味的掩蓋作用及對(duì)敏感活性成分的保護(hù)功能。該研究對(duì)改善大蒜及大蒜制品的風(fēng)味，提高大蒜制品的主要功效成分含量具有重要意義。