大蒜中有机硫化合物萃取技术研究进展

分类：论文范文 发表时间：2021-05-06 09:14

　　摘要：大蒜的营养功能活性主要归功于它所含有的蒜氨酸、大蒜素、阿霍烯、烯丙基硫化物等有机硫化合物。本文对大蒜中有机硫化合物的传统萃取技术及新型技术进行了综述，并进一步阐明了各萃取技术的优缺点。

　　关键词：大蒜；有机硫化合物；大蒜素；萃取技术

　　大蒜，拉丁学名AlliumsativumL.，半年生草本植物，是百合科葱属植物的地下鳞茎，形状呈短圆锥形或扁球形。其外有一层膜质的鳞被，一般为灰白色或淡紫色，按照皮色可以分为白皮蒜和紫皮蒜[1]。大蒜内有6～10个轮生的蒜瓣，按照蒜瓣的大小可分为大瓣蒜和小瓣蒜。蒜瓣外有薄膜，剥去后，可以看到多汁、肥厚、白色的鳞片[2]。大蒜的原产地是亚洲西部高原地区和地中海沿岸地区，其中，中亚高山地区是最早培育和驯化大蒜的区域[3]。如今大蒜在我国的主要产地为河南、山东、江苏等省份[4]。

　　一、大蒜中有机硫化合物的由来

　　大蒜的功能活性主要归功于它所含有的30余种有机硫化合物，其中最主要的是大蒜素[10]。这些有机硫化合物在大蒜体内经由两条途径转化而来。在第1条途径中，γ-谷氨酰半胱氨酸首先在水解或氧化作用下生成蒜氨酸、异蒜氨酸等化合物，随后当大蒜组织被破坏，即碾碎、切割、粉碎、咀嚼、脱水或受到微生物的攻击时，原本分隔蒜氨酸和蒜氨酸酶的液泡膜破裂，液泡中的蒜氨酸酶会迅速与胞质中的蒜氨酸等反应，形成大蒜素等硫代亚磺酸酯类含硫化合物[11]。大蒜素的化学名称是2－烯丙基硫代亚磺酸烯丙酯，它非常不稳定，会迅速生成一系列烯丙基硫醚类化合物及阿霍烯等油溶性化合物。在第2条途径中，γ－谷氨酰半胱氨酸则会被γ－谷氨酰转肽酶催化生成S－烯丙基－L－半胱氨酸（SAC）、S－甲基－L－半胱氨酸（SMC）等含硫化合物[12]。

　　二、大蒜中有机硫化物的萃取方法

　　对于大蒜中有机硫化合物的萃取，最早使用的是操作简单、仪器设备要求低的水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法，但这两种萃取方法的效率较低，且溶剂消耗量较大。为了提高萃取的效率，也为了符合绿色萃取的理念，微波辅助萃取法、超声波辅助萃取法、加压液体萃取法、超临界流体萃取法以及分散剂液－液微萃取法逐渐被应用到大蒜有机硫化合物的萃取中。

　　（一）水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法是早期常用的一种萃取大蒜中有机硫化合物的方法。该法首先将大蒜外皮剥去，随后蒜瓣洗净加水捣碎，经酶解后与水一起蒸馏。在低于100°C的温度条件下，大蒜油会随着水蒸气一起蒸馏出来。随后将油水分离，即可得到大蒜油[13]。

　　大蒜油不溶于水，是一种淡黄色油状物质，可溶于乙醇等有机溶剂，化学性质较稳定，在非强酸环境中可耐120°C以上高温[14]。大蒜油中含有多种重要的有机硫化合物，其中最主要的成分为大蒜素。大蒜素性质不稳定，具有一定的挥发性且微溶于水[15]。

　　水蒸气蒸馏法虽然操作简单，对设备要求较低，成本花费少，但由于在整个蒸馏过程中发酵温度和蒸馏温度比较高，会使蒜氨酸酶的活性下降，影响了大蒜素的形成，从而导致大蒜油的产率降低。孙淑爱等[16]采用水蒸气蒸馏法来萃取大蒜油，并研究了最适宜的萃取条件。研究结果表明，在优化了萃取条件后，大蒜油的产率虽有所提高，但也只有0.149％，而且过高的温度还会使得一些热不稳定的有机硫化合物降解，在一定程度上影响了大蒜的风味。基于上述缺点，在萃取大蒜有机硫化合物时，水蒸气蒸馏法已经逐渐被许多实验室淘汰。

　　（二）溶剂萃取法溶剂萃取法与水蒸气蒸馏法不同，它在萃取过程中不会产生高温，因此可以保证一些热不稳定的有机硫化合物在萃取过程中不被分解。溶剂萃取法是利用相似相溶的原理来萃取目标化合物的。大蒜中萃取的主要有机硫化合物是大蒜素及其前体蒜氨酸[17]。大蒜素难溶于水，却易溶于乙醇、氯仿或乙醚等有机溶剂，因此可以使用乙醇或水作为溶剂来进行萃取[18]，而蒜氨酸则可以使用酸性甲醇－水混合物进行萃取[19]。此外，萃取溶剂的极性对于目标化合物至关重要，它会影响溶剂对萃取物的选择性，并和储藏条件一起影响着萃取目标化合物的稳定性[20]。

　　溶剂萃取法操作简单，萃取过程中不需要蒸馏、加压等操作，所以能耗较小。然而它的效率却较低，且萃取时间长，消耗的有机溶剂量较大。周宇等[21]使用乙醇萃取大蒜中的大蒜素，并考察了萃取时间、液固比对大蒜素产率的影响。结果显示，为实现大蒜素的最高产率（2.23g/kg大蒜），需连续萃取90min。另外，鉴于萃取完成后有机溶剂无法彻底除去，因此会引入新的杂质，且选用的有机溶剂通常有毒性，对环境不友好，所以迄今为止，只有少部分有机硫化合物的萃取会采用溶剂法。

　　由于常规的水蒸气蒸馏和溶剂萃取过程中具有上述缺点，人们越来越倾向于使用更加快速、高效和绿色的方式来萃取大蒜中的有机硫化合物。因此一些新型萃取方法，如微波辅助萃取法、加压液体萃取法、超声波辅助萃取法、超临界CO2萃取法以及分散剂液相微萃取法等被逐渐应用。

　　三、结语

　　大蒜的多种营养生理活性主要归功于它自身所含有的有机硫化合物，为了更好地分析和研究这些有机硫化合物，需要采用恰当的萃取方式，并进行相应的优化，以获得最大的萃取效率。除了选择萃取时间短、萃取效率高、对环境友好的萃取方式之外，还要避免热不稳定的化合物因萃取过程中温度过高而降解。所以高效、绿色、较温和的萃取方法，如超临界流体萃取法和分散剂液相微萃取法，更适合大蒜中有机硫化合物的萃取。其中，分散剂液相微萃取法由于其小型、绿色、高效的优点，更符合现今实验室萃取的趋势。

　　参考文献

　　［1］王希丽，张建丽，何洪巨.GC－MS法测定大蒜中的挥发性物质［J］.分析测试学报，2004，23（s1）：107－109.

　　［2］钱荷芬.浅谈大蒜高产栽培技术［J］.农业开发与装备，2016（2）：147.

　　［3］陈永清.大蒜素在烹饪调味中的应用［J］.调味品，2007，23（4）：69－71.

　　［4］鲁信元.从大蒜中提取蒜油［J］.调味品，1990，（7）：18－19.

　　盛晓婧1，2庞旭3张继光2邱静1钱永忠1翁瑞1

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