导读

山东农业大学食品科学与工程学院张斌在国际食品化学领域顶级期刊《Food Chemistry》发表研究论文《Revealing the flavor deterioration and key off-odor compounds in garlic paste during processing and storage: A complementary approach with GC-MS, GC-IMS, and GC-O-MS》。研究系统揭示蒜泥加工与贮藏过程中的风味演变规律：感官与电子鼻分析证实，高压处理（HPP）与热处理（TP）均使风味稳定期从 20 h 延长至 40 h，贮藏后可接受度分别下降 52.17% 与 63.04%；采用 GC-MS、GC-IMS、GC-O-MS 三种技术互补分析，共鉴定 51 种、53 种与 20 种香气活性化合物；结合 OAV、ROAV 与 PLS-DA 筛选出 10 种关键异味化合物，其中二甲基三硫（DMTS）在热处理贮藏样品中气味活性值高达 2943.50；HPLC 定量证实 HPP 保留 91% 大蒜素，风味劣变由大蒜素消耗与 S - 甲基甲硫代亚磺酸酯（MMTS）降解产物积累的双通路机制驱动。本研究为蒜泥风味稳定化与品质控制提供了科学依据。

成果介绍

大蒜（Allium sativum L.）因其独特辛辣风味成为食品工业的核心调味料，其风味源于组织破坏触发的酶促反应 —— 蒜氨酸酶与底物蒜氨酸接触生成烯丙基亚磺酸，再经非酶缩合形成大蒜素（二烯丙基硫代亚磺酸酯）。大蒜素作为新鲜大蒜强烈辛辣气味的主要贡献者，化学性质极不稳定，易降解重排生成多种有机硫化合物，最终决定大蒜风味与感官品质的复杂变化。

随着消费者对功能性调味品需求增长，蒜泥因风味浓郁、用途广泛与健康功效备受青睐。然而工业化加工与后续贮藏常引发严重风味降解与异味积累，严重影响商品价值。加工方法可分为热加工（蒸煮、油炸、烘焙）与非热加工（高压处理、冷冻干燥）两大类：热处理通常导致蒜氨酸酶不可逆失活，抑制大蒜素形成并促进线性硫化物生成；高压处理（HPP）作为新兴非热技术，在有效杀灭微生物的同时更好保留热敏性生物活性物质如大蒜素，维持新鲜风味与功能完整性。

值得注意的是，蒜泥风味在加工后贮藏过程中持续演变，典型表现为特征辛辣感下降与酸败、硫磺味等异味出现。研究表明大蒜素含量在粉碎后 20℃、10 min 达到峰值，24 h 内降幅可达 85%。这种风味劣变严重降低大蒜制品商业价值，其化学机制亟待阐明。然而现有研究多聚焦新鲜大蒜挥发性谱或加工即时效应，加工蒜泥贮藏过程中风味演变与异味标记物的形成规律仍缺乏系统研究。

本研究系统比较热处理（TP，90℃ 5 min）与非热处理（HPP，600 MPa 5 min）蒜泥在货架期内的风味稳定性与化学演变。感官评价建立辛辣、青草、酸、硫磺、海鲜、煮土豆 6 种气味描述词，结合可接受度评分评估整体风味。结果显示，新鲜蒜泥辛辣评分 4.40、青草味 2.75；对照组贮藏 20 h 后硫磺味升至 3.20，可接受度降至初始值 50%，确定为风味劣变关键时间点。HPP 与 TP 组均将风味稳定期延长至 40 h：HPP 组 40 h 后硫磺与酸味显著增加，可接受度下降 52.17%；TP 组 40 h 可接受度下降 63.04%，以 "煮土豆" 与 "海鲜样" 异味为主导。

电子鼻分析与主成分分析（82.7% 方差解释率）有效区分不同处理与贮藏阶段的风味谱。对照组 W1W、W2S、W1C 传感器响应最高，HPP 组 W1W 与 W2W 响应略降，TP 组 W1W、W2W、W5S 信号显著增强，表明 HPP 更接近新鲜大蒜特征，而热处理增强特定硫化物与氮氧化物强度。贮藏劣变后，W1W、W2W、W2S 敏感的挥发性化合物积累起关键作用。

GC-MS 共鉴定 51 种挥发性化合物，以含硫化合物为主，包括 15 种醚类、23 种杂环化合物等。对照组以 (E/Z)-1 - 烯丙基 - 2-(丙 - 1 - 烯 - 1 - 基) 二硫烷（36.43%）与二烯丙基二硫（26.64%）为主导；贮藏 20 h 后二烯丙基三硫、3 - 乙烯基 - 1,2 - 二硫杂环己 - 4 - 烯、二甲基三硫（DMTS）分别增加 208.72%、187.21%、168.23%，其中 DMTS 作为公认异味标记物，与腐烂、硫磺气味密切相关。HPP 组与对照组共享 32 种化合物，更好保留特征香气谱；TP 组则富含 3,4 - 二甲基噻吩与 (E/Z)-1 - 甲基 - 2-(丙 - 1 - 烯 - 1 - 基) 二硫烷，对应煮土豆、调味样与葱蒜气味。

GC-IMS 鉴定 53 种挥发性化合物，指纹图谱进一步验证了组间差异。对照组醚类占 64.71%，二丙基三硫（31.49%）与二烯丙基二硫（29.43%）贡献特征辛辣与青草香气；劣变后二甲基三硫增加 75.11%，二乙基二硫增加 56.93%，强化腐烂与硫磺样气味。HPP 组醚类占 68.5%，主要挥发物保存较好且异味标记物生成最少；TP 组二甲基三硫与烯丙基甲基硫分别剧增 494.84% 与 35.87%，对应强烈辛辣、硫磺与腐烂气味，与感官结果高度一致。

GC-O-MS 鉴定 20 种香气活性化合物（检测频率≥2），包括 1 种醛与 19 种含硫化合物。对照组呈现中等强度辛辣、葱样、芥末与香椿味；劣变后丙烯醛、烯丙基甲基二硫、烯丙基甲基三硫、二甲基三硫气味强度显著增强，形成主导的韭样、腐烂与硫磺味。TP 组与对照组风味差异更大，丙烯醛、烯丙基甲基二硫、3H-1,2 - 二硫杂环戊烯、3 - 乙烯基 - 1,2 - 二硫杂环己 - 4 - 烯等贡献恶臭、葱样与硫磺味；HPP 组辛辣与葱样香气较弱，劣变后丙烯醛与二甲基三硫呈现强烈腐烂、硫磺与恶臭气味。

气味活性值（OAV）与相对气味活性值（ROAV）分析量化了化合物贡献。OAV>1 的 10 种关键香气化合物中，对照组劣变后二甲基三硫（OAV=643.88）、二烯丙基二硫（OAV=366.16）、烯丙基甲基二硫（OAV=172.10）显著升高，共同赋予韭花、硫磺与腐烂气味。TP 贮藏组二甲基三硫 OAV 高达 2943.50，烯丙基甲基二硫 OAV 达 242.59，强烈的韭花、腐烂、硫磺与葱样气味导致感官可接受度最低。ROAV 分析进一步验证二烯丙基硫、二烯丙基二硫、二甲基三硫为关键风味组分，其中二甲基三硫在 TP 与 TPs 组贡献尤为突出。

偏最小二乘判别分析（PLS-DA）结合 VIP>1 筛选出 10 种与风味差异显著相关的特征化合物：二烯丙基二硫、二甲基三硫、二丙基三硫、3 - 乙烯基 - 1,2 - 二硫杂环己 - 4 - 烯、(E/Z)-1 - 烯丙基 - 2-(丙 - 1 - 烯 - 1 - 基) 二硫烷、(E/Z)-1 - 甲基 - 2-(丙 - 1 - 烯 - 1 - 基) 二硫烷、烯丙基甲基二硫、烯丙基甲基三硫等。PLSR 回归分析证实：辛辣感与二烯丙基二硫、二丙基三硫正相关；硫磺与酸味与 3 - 乙烯基 - 1,2 - 二硫杂环己 - 4 - 烯正相关；煮土豆与海鲜样气味与 (E/Z)-1 - 甲基 - 2-(丙 - 1 - 烯 - 1 - 基) 二硫烷、二甲基三硫、烯丙基甲基二硫等正相关。

HPLC 定量揭示了风味劣变的双通路机制。大蒜素方面，HPP 保留约 91%，TP 则显著降低 ——HPP 主要通过破坏非共价键改变蒜氨酸酶构象，保留部分酶活性使蒜氨酸持续转化为大蒜素且不加速降解；TP 则通过共价键破坏不可逆失活蒜氨酸酶并同时促进大蒜素热降解。贮藏过程中大蒜素化学不稳定性导致分解速率逐渐超过生成速率，整体呈下降趋势。S - 甲基甲硫代亚磺酸酯（MMTS）则先升后降：初期蒜氨酸酶与甲基蒜氨酸持续作用促进积累，后期逐渐降解生成甲硫醇、二甲基二硫、二甲基三硫等恶臭含硫化合物，降解速率超过生成速率，成为后期风味劣变的关键驱动因子。

整体而言，本研究构建了 "感官评价 - 电子鼻快速筛查 - 多技术互补鉴定 - 化学计量学筛选 - 机制验证" 的完整研究范式，首次系统阐明蒜泥加工贮藏风味劣变的 "大蒜素消耗 - MMTS 降解" 双通路机制，鉴定二甲基三硫为核心异味标记物（OAV 最高达 2943.50）。高压处理在保留 91% 大蒜素的同时将风味稳定期延长一倍，为蒜泥工业化生产与品质控制提供了重要科学依据与技术支撑。

图文鉴赏

来源：公众号-赛普学术

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