大蒜綠變機(jī)理研究

大蒜綠變機(jī)理研究

大蒜是百合科植物。它的葉子充滿了生物活性和養(yǎng)分，具有很高的藥用價(jià)值。除鮮食外,大蒜制品的種類多種多樣:蒜泥、脫水蒜片、蒜粉等等,但在大蒜加工過(guò)程中常發(fā)生綠變的情況,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的品質(zhì),降低了商品價(jià)值。但是綠色素是我國(guó)傳統(tǒng)蒜制品“臘八蒜”的主要呈色物質(zhì),并經(jīng)過(guò)幾百年的傳統(tǒng)飲食習(xí)俗驗(yàn)證了其安全性,具有天然色素開(kāi)發(fā)的潛質(zhì)。色素作為一種重要的添加劑,在食品行業(yè)、制藥行業(yè)都有重要應(yīng)用,而天然色素更是供不應(yīng)求,發(fā)展?jié)摿薮?。因?研究大蒜綠變機(jī)理,對(duì)蒜制品加工中綠變的控制及天然色素開(kāi)發(fā)都具有重大意義。大蒜綠變的研究從二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始至今已五十多年,本文結(jié)合前人的科研成果,論述了大蒜綠色素的性質(zhì),綠色素的分離、純化及形成機(jī)理的研究進(jìn)展。1大蒜的綠色素1.1綠素的理化性質(zhì)1956年Joslyn和Sano研究表明,大蒜綠色素不具有葉綠素或相關(guān)卟啉環(huán)色素所具有的特性,其形成與酚酶和過(guò)氧化物酶無(wú)關(guān)在大蒜加工過(guò)程中,國(guó)內(nèi)外都有蒜泥變綠的報(bào)道,據(jù)目前已有研究綠色素是一種含氮的花青素類色素,具有多個(gè)吡咯環(huán),含有一個(gè)硫原子1.2大蒜的綠色素不穩(wěn)定2超濾和色譜分離提取分離大蒜綠變色素的方法:采用體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇提取綠變色素,色素經(jīng)弱陽(yáng)離子交換樹(shù)脂CG-50及SephadexLH-20柱層析分離,得到了構(gòu)成綠變色素的藍(lán)色素的條帶,而經(jīng)過(guò)超濾,大孔吸附樹(shù)脂XAD-7及SephadexLH-20可得到黃色素的條帶,再通過(guò)高效液相色譜進(jìn)一步分離,可以得到初步分離的色素,但仍沒(méi)有得到純凈的物質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了黃色素為藍(lán)色素轉(zhuǎn)化而成3綠色素形成的機(jī)理3.1間延長(zhǎng),綠變區(qū)域擴(kuò)大,酸鈉原料等單一化合物在低ph條件下發(fā)生嚴(yán)重?fù)p害小大蒜綠變有兩種方式:一為蒜泥綠變,即將打破休眠的大蒜打碎成泥,常溫放置一段時(shí)間就會(huì)發(fā)生綠變,先形成于表層,之后逐漸延伸到內(nèi)部;二為大蒜浸泡在米醋或醋酸中,常溫避光保存,蒜變綠,隨時(shí)間延長(zhǎng),綠變區(qū)域擴(kuò)大,即“臘八蒜”的綠變過(guò)程。二者不同之處在于前者為機(jī)械破碎過(guò)程,后者為醋酸浸泡過(guò)程。機(jī)械破碎使存在于細(xì)胞質(zhì)中的半胱氨酸亞砜底物與存在于液泡中的蒜酶接觸,從而發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生綠色素。在臘八蒜的制作過(guò)程中所用原料為完整的蒜。醋酸等一元有機(jī)弱酸在低pH條件下,達(dá)到解離平衡的過(guò)程中存在相當(dāng)數(shù)量的未解離的中性分子,它們被動(dòng)擴(kuò)散通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)的pH較外界高,這些分子在細(xì)胞內(nèi)解離造成生物細(xì)胞內(nèi)的pH迅速下降,而這些弱酸不是細(xì)胞中天然含有的酸類,在細(xì)胞內(nèi)不存在專門識(shí)別、轉(zhuǎn)運(yùn)它們的酶類以及載體蛋白,從而對(duì)細(xì)胞膜以及細(xì)胞器造成較大的傷害3.2大宋綠變的化學(xué)條件3.2.1兩種蔥屬作物紅色素缺乏的前體目前為止,關(guān)于蒜泥綠變或“臘八蒜”綠變的過(guò)程有了較為清晰的框架認(rèn)知。大蒜綠變和洋蔥紅變的機(jī)理非常相似,都是非蛋白質(zhì)氨基酸為重要的前體物質(zhì),但是二者中存在的氨基酸種類及含量有所差異,兩種蔥屬作物中均含有甲基半胱氨酸亞砜、丙基半胱氨酸亞砜,不同的是洋蔥的風(fēng)味前體物質(zhì)為丙烯基半胱氨酸亞砜,而大蒜的風(fēng)味前體物質(zhì)為烯丙基半胱氨酸亞砜。洋蔥的紅色素形成過(guò)程已研究的比較清楚。未知物x與蒜酶形成色素中間體;色素中間體與游離氨基酸生成色素前體;色素前體與羰基化合物反應(yīng)形成粉紅色素,而后根據(jù)蒜酶作用的底物、質(zhì)層析、紫外吸收等推測(cè)未知物x是丙烯基半胱氨酸亞砜3.2.2黃酮硫酸酯對(duì)色素形成的影響1959年,Lukes在研究洋蔥紅變時(shí),用乙醚提取得到一種無(wú)色醚溶性前體物,并稱此物質(zhì)的形成為洋蔥紅變的第一步3.3各反應(yīng)的特異性洋蔥紅變與大蒜綠變機(jī)理的前兩步反應(yīng)是相同的,并已有論據(jù)驗(yàn)證其正確性,之后的反應(yīng)有各自的特異性。日本學(xué)者體外模擬色素形成機(jī)理中發(fā)現(xiàn),丙烯基硫代亞磺酸酯與丙氨酸或纈氨酸反應(yīng)生成N-(3,4-二甲基)吡咯基氨基酸類化合物,此物質(zhì)再與烯丙基硫代亞磺酸酯生成紫紅色素,他們認(rèn)為綠色素是吡咯環(huán)進(jìn)一步聚合的結(jié)果3.4蒜酶作用下的化合物經(jīng)以上有關(guān)綠變的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出“臘八蒜”綠色素的形成需要6步反應(yīng)(圖2),第一步,大蒜中風(fēng)味前體物質(zhì)丙烯基半胱氨酸亞砜在蒜酶的作用下生成丙烯基硫代亞磺酸酯和丙酮酸;第二步,由丙烯基硫代亞磺酸酯和氨基酸反應(yīng)生成吡咯基氨基酸中間體;第三步,烯丙基半胱氨酸亞砜在蒜酶作用下生成烯丙基硫代亞磺酸酯;第四步,吡咯基中間體與丙酮酸反應(yīng)生成黃色素;第五步,吡咯基氨基酸與烯丙基硫代亞磺酸酯反應(yīng)生成藍(lán)色素;第六步,藍(lán)色素降解為黃色素,最終藍(lán)色素與黃色素構(gòu)成了“臘八蒜”的綠色素4模擬體系合成色素目前雖已研究出“臘八蒜”綠色素形成的途徑之一,但是色素不穩(wěn)定,對(duì)其分離純化仍存在很大難度,且其化學(xué)結(jié)構(gòu)式還未最終確定,現(xiàn)已能模擬體系合成色素,此體系較真實(shí)蒜中分離純化色素的難度小的多,因此先分離純化模擬體系的色素,再以此為標(biāo)物,找尋真實(shí)