不同O2分壓對(duì)蒜米貯藏期品質(zhì)影響的研究

唐仕榮，馬利華，毛雅雯

（徐州工程學(xué)院 食品（生物）工程學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

大蒜為百合科蔥屬植物蒜（AlliumsativumL.）的鱗莖。有研究表明，大蒜在保護(hù)心血管系統(tǒng)［1］、抗腫瘤、降脂、抑菌等方面具有一定的作用［2，3］，因此大蒜是好的功能食品。但蒜米在貯藏及銷售過程中容易出現(xiàn)失水、營(yíng)養(yǎng)消耗加快等問題，采用高氧氣調(diào)包裝保鮮是當(dāng)前果品蔬菜保鮮研究的熱點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)主要研究利用氣調(diào)包裝分別向貯藏容器內(nèi)充入20%，40%，60%，80%，100%的O2及20%CO2并以N2作為平衡氣體，對(duì)蒜米進(jìn)行貯藏，以失重率、發(fā)芽率、游離氨基酸含量、Vc含量、總糖含量、對(duì)羥基自由基的清除能力為指標(biāo)，研究貯藏過程中大蒜的品質(zhì)變化。初步研究抑制大蒜發(fā)芽，延長(zhǎng)保藏期的最佳條件，從而延長(zhǎng)貨架壽命，實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

濃硫酸、鄰菲羅啉、苯酚：天津市福晨化學(xué)廠。

UV－754分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；MAP－380氣調(diào)保鮮包裝機(jī) 張家港市德順機(jī)械有限公司。

大蒜：購(gòu)自徐州翟山農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

以MAP－380氣調(diào)保鮮包裝機(jī)對(duì)新剝的蒜米進(jìn)行高氧氣調(diào)包裝，按O2濃度為40%，60%，80%，100%，CO2濃度為20%，N2濃度為平衡氣體，分別進(jìn)行包裝。包裝完成后在4℃條件下保藏，周期為20天。

1.3 失重率測(cè)定

采用重量法［4］。

1.4 發(fā)芽率

式中：n為蒜米發(fā)芽個(gè)數(shù)；N為蒜米總個(gè)數(shù)。

1.5 總糖含量測(cè)定

采用苯酚硫酸法，線性回歸得葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y＝0.0513x－0.0087，R2＝0.9993。

式中：250為大蒜樣品溶液配制體積；100為樣品溶液稀釋倍數(shù)；8為樣品管反應(yīng)體系的總體積；m為稱取的大蒜樣品的質(zhì)量，C為總糖含量。

1.6 Vc含量的測(cè)定

采用鄰菲羅啉法線性回歸得Vc標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y＝0.1482x＋0.0311，R2＝0.998。

式中：25為樣品溶液稀釋倍數(shù)；100為樣品溶液體積；C為Vc濃度；m為樣品質(zhì)量。

1.7 游離氨基酸含量測(cè)定

采用茚三酮法由線性回歸得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y＝0.1294x－0.1432，其中R2＝0.9985。

式中：2為移取樣品溶液體積；25為樣品液稀釋體積；500為樣品溶液配制體積；C為游離氨基酸濃度；m為樣品的質(zhì)量。

1.8 大蒜素含量測(cè)定

采用丙酮酸法，由線性回歸得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y＝0.0097x＋0.0265，其中R2＝0.9991。

式中：162為大蒜素相對(duì)分子質(zhì)量；88.06為丙酮酸相對(duì)分子質(zhì)量；2為蒜氨酸經(jīng)酶解生成的大蒜素與丙酮酸的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；m為蒜米樣品質(zhì)量；C為大蒜素含量。

1.9 大蒜清除羥基自由基的能力

2 結(jié)果與分析

2.1 蒜米失重率變化分析

蒜米失重主要有兩個(gè)原因，其一是外層表皮被剝掉，保水能力變差而失水；其二是剝皮的蒜米會(huì)進(jìn)行呼吸作用而導(dǎo)致的呼吸消耗，當(dāng)呼吸高峰出現(xiàn)［6］，蒜米嚴(yán)重失水。

圖1 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏失重率的影響Fig.1Effects of different oxygen content on weight loss rate of garlic during air－conditioning storage

由圖1可知，貯藏前2天，高氧貯藏對(duì)失重率影響并不明顯，第5天開始，O2濃度對(duì)失重率的影響逐漸增強(qiáng)，未經(jīng)高氧貯藏的對(duì)照組失重率明顯高于樣品組失重率，說明高氧氣調(diào)貯藏對(duì)降低蒜米失重率有明顯效果。

對(duì)照組的失重率隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，在第14天失重率已經(jīng)超過7%。樣品組中，40%，80%，100%氧氣貯藏的蒜米失重率變化是先達(dá)到一個(gè)最高峰后再降低，可能是由于蒜米在不同的氧濃度條件下的呼吸高峰出現(xiàn)的時(shí)間段不同，呼吸高峰出現(xiàn)，組織嚴(yán)重失水。60%氧氣濃度的氣調(diào)貯藏條件下，蒜米的失重率一直維持在較低水平。綜上所述，60%氧氣的氣調(diào)貯藏對(duì)降低蒜米失重率效果最好，而40%，80%，100%的則相對(duì)較差。

2.2 蒜米的發(fā)芽率的變化

在適宜的生長(zhǎng)條件下，收獲后的蒜米會(huì)大量消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速發(fā)芽，使得蒜米萎縮干癟、腐爛，食用價(jià)值大大降低。

圖2 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏發(fā)芽率的影響Fig.2Effects of different oxygen content on germination rate of garlic during air－conditioning storage

研究表明：在正常呼吸條件下（空氣），呼吸電子傳遞鏈會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基，蒜米中Vc、多糖等抗氧化物質(zhì)能夠抑制其對(duì)膜脂和膜蛋白質(zhì)的損傷，但在高氧條件下，呼吸會(huì)產(chǎn)生更多的活性氧自由基，導(dǎo)致呼吸傷害，從而引起呼吸加快［7］。

由圖2可知，80%O2濃度對(duì)蒜米發(fā)芽率抑制效果最好，根據(jù)高氧抑制呼吸作用機(jī)理，80%氧氣濃度可能是蒜米的氧飽和點(diǎn)，呼吸受到抑制，此時(shí)抑制作用強(qiáng)于由活性氧自由基產(chǎn)生的促進(jìn)作用。其次為40%O2濃度對(duì)蒜米發(fā)芽率抑制效果較好。而60%，100%O2濃度則促進(jìn)了蒜米的發(fā)芽，綜合高氧抑制和促進(jìn)呼吸兩種機(jī)理，可能是因?yàn)?0%還未達(dá)到蒜米的氧飽和點(diǎn)，同時(shí)呼吸電子傳遞鏈產(chǎn)生的活性氧自由基已超過蒜米中抗氧化物質(zhì)對(duì)活性氧自由基的損傷能力，此時(shí)高氧對(duì)蒜米的呼吸抑制作用弱于促進(jìn)作用，100%O2濃度同理。

2.3 蒜米中總糖含量的變化

圖3 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏總糖含量的影響Fig.3Effects of different oxygen content on total sugar content of garlic during air－conditioning storage

蒜米干物質(zhì)中主要的成分是碳水化合物，包括低分子量的糖和高分子的多聚物，其中又以可溶性糖最重要，組織中碳水化合物在貯藏過程中會(huì)發(fā)生明顯變化，主要因?yàn)楹粑饔檬枪┙o其生命活動(dòng)所需要的能量主要來源［8］。

由圖3可知，貯藏期間蒜米中總糖含量的變化趨勢(shì)都是先上升后下降，主要原因是起初還原糖如葡萄糖、果糖含量會(huì)有所增加，但隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，總糖被消耗，用來供給大蒜進(jìn)行呼吸作用以維持各種生命活動(dòng)。貯藏前8天，樣品組不同氧濃度貯藏條件下總糖含量都呈緩慢上升趨勢(shì)，而對(duì)照組蒜米中總糖含量則在第2天就上升至最大，可以得出結(jié)論：通過高氧氣調(diào)貯藏可以降低蒜米的呼吸作用從而延緩其生命活動(dòng)，減緩營(yíng)養(yǎng)素的損失。8天后，樣品組中總糖含量開始下降，所以8天為蒜米總糖含量保藏的最佳時(shí)間，此時(shí)對(duì)照組，40%，60%，80%，100%的總糖含量分別為43.42，47.29，50.49，54.57，46.12g/100g，與鮮蒜米相比 分 別 上 升 了 21.49%，41.27%，52.69%，29.04%。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蒜米中總糖作為了供給其生命活動(dòng)的能量來源，品質(zhì)不斷下降。20天之后，80%氧濃度下總糖含量最高，60%氧濃度最低，分別下降了28.06%和58.64%。很明顯80%氧氣濃度條件貯藏對(duì)總糖含量的保持效果最好，其最佳保藏時(shí)間為8天。

2.4 蒜米中Vc含量的變化

圖4 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏VC含量的影響Fig.4Effects of different oxygen content on VCcontent of garlic during air－conditioning storage

由圖4可知，蒜米在貯藏過程中Vc含量總體呈下降趨勢(shì)，40%氧濃度條件優(yōu)于高氧濃度條件保藏，植物組織內(nèi)存在抗壞血酸酶，能使新鮮果蔬中的VC被氧化破壞，時(shí)間越長(zhǎng)，酶活越高，破壞越多。另外還可能是因?yàn)樗饷自诤粑^程中呼吸鏈產(chǎn)生過多的活性氧自由基，需要消耗VC等抗氧化物質(zhì)來抑制其對(duì)膜脂和膜蛋白質(zhì)的損傷。在貯藏前2天，樣品組和對(duì)照組的差距并不明顯，2天之后，對(duì)照組蒜米中VC含量迅速下降。在樣品組中，40%的氧氣濃度對(duì)保藏蒜米中VC效果最好，在1個(gè)貯藏周期后VC含量下降了51.17%，60%氧氣濃度的效果則相對(duì)較差，20天后VC含量下降了55.37%，80%，100%的差距則不是非常明顯。

2.5 蒜米中游離氨基酸含量變化

圖5 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏游離氨基酸含量的影響Fig.5Effects of different oxygen content on free amino acid of garlic during air－conditioning storage

采收階段的成熟果實(shí)中游離氨基酸含量常常會(huì)減少，這主要反映了蛋白質(zhì)合成的增加。大蒜在貯藏時(shí)已經(jīng)處于衰老期，此時(shí)蒜米中氨基酸含量則會(huì)增加，這也反映了酶活力的減弱和蛋白質(zhì)合成的減少［9］。

由圖5可知，蒜米中游離氨基酸含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，原因是蒜米在貯藏時(shí)已經(jīng)處于衰老期了，此時(shí)蒜米中酶活性減弱，其他代謝活動(dòng)也相應(yīng)減弱，所以氨基酸含量會(huì)相對(duì)增加。由圖5可知，100%氧氣濃度貯藏的蒜米游離氨基酸含量最多，說明大蒜衰老得比較嚴(yán)重，而60%氧氣濃度貯藏的蒜米中游離氨基酸含量的則最低，說明對(duì)蒜米的貯藏效果最好。第20天，60%條件下蒜米中游離氨基酸含量只上升了21.6%，100%條件則上升了48.82%，說明100%氧氣濃度促進(jìn)了蒜米的衰老。

2.6 蒜米中大蒜素含量變化分析

大蒜素的含量變化主要反映了不同條件貯藏對(duì)蒜米中蒜氨酸含量和蒜酶的活力強(qiáng)弱的影響。

圖6 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏大蒜素含量的影響Fig.6Effects of different oxygen content on allicin content of garlic during air－conditioning storage

由圖6可知，對(duì)照組和樣品組中大蒜素含量在貯藏過程中總體趨勢(shì)為先上升后下降。對(duì)照組在第8天大蒜素含量達(dá)到最高，之后緩慢下降，樣品組則在第11天大蒜素含量達(dá)到最大。原因可能是在貯藏過程中游離氨基酸含量增加，導(dǎo)致蒜米中蒜氨酸含量的增加。因?yàn)樗饷缸饔玫牡孜餄舛扔兴黾樱援a(chǎn)生的大蒜素含量也呈上升趨勢(shì)。11天以后，大蒜素含量開始下降，可能是由于在貯藏過程中，蒜米衰老狀況逐漸嚴(yán)重，蒜酶活性開始下降，導(dǎo)致大蒜素含量開始下降。

2.7 蒜米對(duì)羥基自由基清除率變化分析

羥自由基是體內(nèi)最活潑的活性氧，其氧原子上含有1個(gè)未配對(duì)電子，具有很強(qiáng)的奪取電子的能力，可能導(dǎo)致很多病理變化［10］。

圖7 不同氧氣含量對(duì)大蒜氣調(diào)儲(chǔ)藏羥基自由基清除率的影響Fig.7Effects of different oxygen content on hydroxyl radical scavenging rate of garlic during air－conditioning storage

由圖7可知，貯藏期前2天，對(duì)照組與樣品組羥基自由基清除率效果差距不大。2天之后，對(duì)照組蒜米對(duì)羥基自由基的清除率開始上升，并在第5天達(dá)到最大，之后則開始下降。樣品組蒜米羥基自由基清除率在第8天達(dá)到最大，之后也開始下降。出現(xiàn)這種趨勢(shì)的原因可能是蒜米中蒜氨酸含量的增加，研究表明蒜氨酸是良好的自由基清道夫，對(duì)羥基自由基的清除具有很好的效果。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)和氧氣濃度的增加，蒜米呼吸產(chǎn)生的活性氧自由基越來越多，就會(huì)大量消耗蒜米中VC、蒜氨酸，導(dǎo)致對(duì)羥基自由基清除率的下降。40%氧氣濃度貯存對(duì)蒜米清除羥基自由基的能力保持最好，1個(gè)貯藏周期后，對(duì)羥基自由基的清除率上升了37.70%，60%，80%，100%氧濃度的清除率則都略有下降。樣品組對(duì)羥基自由基的清除率在第8天效果最佳，達(dá)到了最高點(diǎn)，此時(shí)40%，60%，80%，100%氧濃度樣品的清除率分別上升了6，3.7，3.7，6.1倍。1個(gè)貯藏周期后氧氣濃度越低對(duì)羥基自由基清除效果越高，可能是因?yàn)檫^高氧濃度導(dǎo)致了過多活性氧自由基的產(chǎn)生。

2.8 羥基自由基清除率與總糖含量、大蒜素含量之間的相關(guān)性分析

羥基自由基清除率與總糖含量、大蒜素含量之間的相關(guān)性分析分別見圖8和圖9。

圖8 羥基自由基清除率與總糖含量的相關(guān)性Fig.8Correlation between hydroxyl radical scavenging rate and total sugar content

圖9 羥基自由基清除率與大蒜素含量的相關(guān)性Fig.9Correlation between hydroxyl radical scavenging rate and allicin content

總糖包括了低分子量的糖和高分子的多聚物，其中大蒜多糖對(duì)羥基自由基在濃度為1～10mg/L時(shí)的清除率為46.11%～66.46%，清除效果良好。羥基自由基清除率隨著總糖含量的增加而提高，得線性回歸方程：y＝0.4021x－9.5335，相關(guān)系數(shù)為0.6814，相關(guān)性良好，說明大蒜總糖對(duì)羥基自由基的清除具有較大的貢獻(xiàn)。

蒜氨酸是羥基自由基的良好清除劑，實(shí)驗(yàn)得到線性回歸方程：y＝10.798x－0.3063，其相關(guān)系數(shù)為0.5119，說明大蒜素對(duì)羥基自由基的清除有一定的貢獻(xiàn)，但并不像相關(guān)研究結(jié)果所顯示的其是羥基自由基的良好“清道夫”，分析其原因可能是在蒜米的高氧貯藏過程中不斷進(jìn)行呼吸作用同時(shí)產(chǎn)生較多的活性氧自由基，但是其具體準(zhǔn)確原因還有待進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示大蒜素對(duì)羥基自由基的清除有一定的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

80%氧氣濃度對(duì)蒜米保藏效果最好；在第8天，樣品組蒜米中總糖和大蒜素含量都達(dá)到了最大，80%氧濃度條件下蒜米總糖和大蒜素與初始相比分別上升了52.69%，55%，第11天對(duì)羥基自由基的清除率也達(dá)到最大，80%氧濃度條件下的清除率比對(duì)照增加了3.8倍；大蒜多糖對(duì)自由基清除率貢獻(xiàn)比較大，而大蒜素與羥基自由基清除率之間的相關(guān)性較大蒜多糖略低，不如相關(guān)資料中所表明的相關(guān)性好，其確切原因有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，高氧氣調(diào)貯藏對(duì)延緩蒜米生命活動(dòng)、延長(zhǎng)貨架期、保持良好營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有很好的效果。80%氧氣濃度效果最好，蒜米的高氧氣調(diào)貯藏最佳時(shí)間為8～11天。