不同O2分壓對蒜米貯藏期品質影響的研究

唐仕榮，馬利華，毛雅雯

（徐州工程學院 食品（生物）工程學院，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，大蒜在保護心血管系統［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失水、營養消耗加快等問題，采用高氧氣調包裝保鮮是當前果品蔬菜保鮮研究的熱點。

本實驗主要研究利用氣調包裝分別向貯藏容器內充入20%，40%，60%，80%，100%的O2及20%CO2并以N2作為平衡氣體，對蒜米進行貯藏，以失重率、發芽率、游離氨基酸含量、Vc含量、總糖含量、對羥基自由基的清除能力為指標，研究貯藏過程中大蒜的品質變化。初步研究抑制大蒜發芽，延長保藏期的最佳條件，從而延長貨架壽命，實現一定的經濟意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

濃硫酸、鄰菲羅啉、苯酚：天津市福晨化學廠。

UV－754分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；MAP－380氣調保鮮包裝機 張家港市德順機械有限公司。

大蒜：購自徐州翟山農貿市場。

1.2 實驗方法

以MAP－380氣調保鮮包裝機對新剝的蒜米進行高氧氣調包裝，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 失重率測定

采用重量法［4］。

1.4 發芽率

式中：n為蒜米發芽個數；N為蒜米總個數。

1.5 總糖含量測定

采用苯酚硫酸法，線性回歸得葡萄糖標準曲線方程：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；8為樣品管反應體系的總體積；m為稱取的大蒜樣品的質量，C為總糖含量。

1.6 Vc含量的測定

采用鄰菲羅啉法線性回歸得Vc標準曲線方程：y＝0.1482x＋0.0311，R2＝0.998。

式中：25為樣品溶液稀釋倍數；100為樣品溶液體積；C為Vc濃度；m為樣品質量。

1.7 游離氨基酸含量測定

采用茚三酮法由線性回歸得標準曲線方程：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為樣品的質量。

1.8 大蒜素含量測定

采用丙酮酸法，由線性回歸得標準曲線方程：y＝0.0097x＋0.0265，其中R2＝0.9991。

式中：162為大蒜素相對分子質量；88.06為丙酮酸相對分子質量；2為蒜氨酸經酶解生成的大蒜素與丙酮酸的化學計量數之比；m為蒜米樣品質量；C為大蒜素含量。

1.9 大蒜清除羥基自由基的能力

2 結果與分析

2.1 蒜米失重率變化分析

蒜米失重主要有兩個原因，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進行呼吸作用而導致的呼吸消耗，當呼吸高峰出現［6］，蒜米嚴重失水。

圖1 不同氧氣含量對大蒜氣調儲藏失重率的影響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，高氧貯藏對失重率影響并不明顯，第5天開始，O2濃度對失重率的影響逐漸增強，未經高氧貯藏的對照組失重率明顯高于樣品組失重率，說明高氧氣調貯藏對降低蒜米失重率有明顯效果。

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

2.2 蒜米的發芽率的變化

在適宜的生長條件下，收獲后的蒜米會大量消耗營養物質迅速發芽，使得蒜米萎縮干癟、腐爛，食用價值大大降低。

圖2 不同氧氣含量對大蒜氣調儲藏發芽率的影響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），呼吸電子傳遞鏈會產生活性氧自由基，蒜米中Vc、多糖等抗氧化物質能夠抑制其對膜脂和膜蛋白質的損傷，但在高氧條件下，呼吸會產生更多的活性氧自由基，導致呼吸傷害，從而引起呼吸加快［7］。

由圖2可知，80%O2濃度對蒜米發芽率抑制效果最好，根據高氧抑制呼吸作用機理，80%氧氣濃度可能是蒜米的氧飽和點，呼吸受到抑制，此時抑制作用強于由活性氧自由基產生的促進作用。其次為40%O2濃度對蒜米發芽率抑制效果較好。而60%，100%O2濃度則促進了蒜米的發芽，綜合高氧抑制和促進呼吸兩種機理，可能是因為60%還未達到蒜米的氧飽和點，同時呼吸電子傳遞鏈產生的活性氧自由基已超過蒜米中抗氧化物質對活性氧自由基的損傷能力，此時高氧對蒜米的呼吸抑制作用弱于促進作用，100%O2濃度同理。

2.3 蒜米中總糖含量的變化

圖3 不同氧氣含量對大蒜氣調儲藏總糖含量的影響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發生明顯變化，主要因為呼吸作用是供給其生命活動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、果糖含量會有所增加，但隨著貯藏時間延長，總糖被消耗，用來供給大蒜進行呼吸作用以維持各種生命活動。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，而對照組蒜米中總糖含量則在第2天就上升至最大，可以得出結論：通過高氧氣調貯藏可以降低蒜米的呼吸作用從而延緩其生命活動，減緩營養素的損失。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間，此時對照組，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%。隨著貯藏時間的延長，蒜米中總糖作為了供給其生命活動的能量來源，品質不斷下降。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總糖含量的保持效果最好，其最佳保藏時間為8天。

2.4 蒜米中Vc含量的變化

圖4 不同氧氣含量對大蒜氣調儲藏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，40%氧濃度條件優于高氧濃度條件保藏，植物組織內存在抗壞血酸酶，能使新鮮果蔬中的VC被氧化破壞，時間越長，酶活越高，破壞越多。另外還可能是因為蒜米在呼吸過程中呼吸鏈產生過多的活性氧自由基，需要消耗VC等抗氧化物質來抑制其對膜脂和膜蛋白質的損傷。在貯藏前2天，樣品組和對照組的差距并不明顯，2天之后，對照組蒜米中VC含量迅速下降。在樣品組中，40%的氧氣濃度對保藏蒜米中VC效果最好，在1個貯藏周期后VC含量下降了51.17%，60%氧氣濃度的效果則相對較差，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 不同氧氣含量對大蒜氣調儲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中游離氨基酸含量常常會減少，這主要反映了蛋白質合成的增加。大蒜在貯藏時已經處于衰老期，此時蒜米中氨基酸含量則會增加，這也反映了酶活力的減弱和蛋白質合成的減少［9］。

由圖5可知，蒜米中游離氨基酸含量隨著貯藏時間的延長而增加，原因是蒜米在貯藏時已經處于衰老期了，此時蒜米中酶活性減弱，其他代謝活動也相應減弱，所以氨基酸含量會相對增加。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蒜米中蒜氨酸含量和蒜酶的活力強弱的影響。

圖6 不同氧氣含量對大蒜氣調儲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，對照組和樣品組中大蒜素含量在貯藏過程中總體趨勢為先上升后下降。對照組在第8天大蒜素含量達到最高，之后緩慢下降，樣品組則在第11天大蒜素含量達到最大。原因可能是在貯藏過程中游離氨基酸含量增加，導致蒜米中蒜氨酸含量的增加。因為蒜酶作用的底物濃度有所增加，所以產生的大蒜素含量也呈上升趨勢。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重，蒜酶活性開始下降，導致大蒜素含量開始下降。

2.7 蒜米對羥基自由基清除率變化分析

羥自由基是體內最活潑的活性氧，其氧原子上含有1個未配對電子，具有很強的奪取電子的能力，可能導致很多病理變化［10］。

圖7 不同氧氣含量對大蒜氣調儲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，對照組蒜米對羥基自由基的清除率開始上升，并在第5天達到最大，之后則開始下降。樣品組蒜米羥基自由基清除率在第8天達到最大，之后也開始下降。出現這種趨勢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，對羥基自由基的清除具有很好的效果。隨著貯藏時間的延長和氧氣濃度的增加，蒜米呼吸產生的活性氧自由基越來越多，就會大量消耗蒜米中VC、蒜氨酸，導致對羥基自由基清除率的下降。40%氧氣濃度貯存對蒜米清除羥基自由基的能力保持最好，1個貯藏周期后，對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。樣品組對羥基自由基的清除率在第8天效果最佳，達到了最高點，此時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個貯藏周期后氧氣濃度越低對羥基自由基清除效果越高，可能是因為過高氧濃度導致了過多活性氧自由基的產生。

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，其中大蒜多糖對羥基自由基在濃度為1～10mg/L時的清除率為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，相關系數為0.6814，相關性良好，說明大蒜總糖對羥基自由基的清除具有較大的貢獻。

蒜氨酸是羥基自由基的良好清除劑，實驗得到線性回歸方程：y＝10.798x－0.3063，其相關系數為0.5119，說明大蒜素對羥基自由基的清除有一定的貢獻，但并不像相關研究結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行呼吸作用同時產生較多的活性氧自由基，但是其具體準確原因還有待進一步研究。本實驗結果顯示大蒜素對羥基自由基的清除有一定的貢獻。

3 結論

80%氧氣濃度對蒜米保藏效果最好；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天對羥基自由基的清除率也達到最大，80%氧濃度條件下的清除率比對照增加了3.8倍；大蒜多糖對自由基清除率貢獻比較大，而大蒜素與羥基自由基清除率之間的相關性較大蒜多糖略低，不如相關資料中所表明的相關性好，其確切原因有待進一步研究。

綜上所述，高氧氣調貯藏對延緩蒜米生命活動、延長貨架期、保持良好營養價值有很好的效果。80%氧氣濃度效果最好，蒜米的高氧氣調貯藏最佳時間為8～11天。