大蒜是各国人民日常生活中不可缺少的调味品蔬菜,由于其巨大的营养功能和药用价值而成为了广大科学工作者研究的热点。无论从种植面积还是产量方面来看,我国都是当之无愧的世界大蒜生产大国。但是我国大蒜的生产经营等方面尚不规范,存在不同地区之间引种混乱等问题。此外,我国大蒜产品单一,长期以原料和初级加工产品为主。采用科学的方法全面并客观地评价大蒜及大蒜产品的品质,对于判断不同大蒜的品质特性、开发大蒜深加工产品、优化我国大蒜产业结构,以及促进我国大蒜产业的健康有序发展,具有非常重要的意义。同时,利用现代分析技术开发出检测大蒜品质相关组分的测定方法也势在必行。本研究以大蒜及大蒜加工产品(腊八蒜)为研究对象,首先利用基于气相色谱质谱联用(Gas Chromatography and Mass Spectrometry,GC/MS)的代谢组学方法,初步研究不同品种大蒜的挥发性代谢物和初级代谢物,分析不同品种大蒜的特征组分;然后利用基于代谢组学技术的品质指标数据融合方法,建立评价新鲜大蒜及大蒜加工产品感官品质的方法,为大蒜品质的评价提供新的思路;通过基于气相色谱质谱联用(GC/MS)和高效液相色谱-串联质谱联用(High Performance Liquid Chromatography and Tandem Mass Spectrometry,HPLC-MS/MS)的代谢组学技术系统研究大蒜加工产品(以腊八蒜为例)的加工过程,分析其组分及功能变化规律,为大蒜加工产品的品质评价提供新的理论依据和实验数据支撑;通过超临界萃取和超临界色谱技术,建立大蒜中特征组分一多酚化合物的超临界萃取-超临界色谱/质谱(Supercritical Fluid Extraction-Supercritical Fluid Chromatography and Tandem Mass Spectrometry,SFE-SFC-MS/MS)检测方法,为大蒜的品质评价提供新的技术方法。研究结果如下:1.利用基于GC/MS的代谢组学方法,初步分析25个不同品种大蒜的挥发性代谢物和初级代谢物,结果表明代谢组学技术是研究大蒜化学组分的有力手段,考察并详细分析了 25种大蒜的组成特点,共鉴定25种大蒜的47种挥发性代谢物和32种初级代谢物。其中,二烯丙基二硫醚、二烯丙基四硫醚、二烯丙基三硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫代环己烯-4-烯、烯丙基甲基二硫醚和丙烯是25种大蒜中主要的挥发性代谢物;主要的初级代谢物包括L-酪氨酸、L-脯氨酸、苹果酸、异柠檬酸、D-果糖、D-半乳糖和D-葡萄糖。通过聚类分析(Hierarchical Cluster Analysis,HCA)和偏最小二乘法判别分析(Partial Least Squares Discriminant Analysis,PLS-DA),对不同品种的大蒜进行归类,明确了不同组别大蒜的特征代谢物,结果为判断多个不同品种大蒜的品质提供了新的思路。2.采用代谢组学方法,系统检测了我国大蒜四个主产区的28个不同品种新鲜大蒜的品质指标。然后将89项新鲜大蒜品质指标进行初级数据融合,经过PLS-DA分析、方差分析、变异系数分析、主成分分析和相关性分析,共筛选出4项大蒜品质评价核心指标,分别为a*值、L-丙氨酸、L-脯氨酸、葡糖酸;另外,通过4项核心品质指标建立了预测大蒜品质得分的BP神经网络模型,将感官评分与BP神经网络模型预测得分进行回归拟合分析,R2=0.9603,说明利用该模型对新鲜大蒜的品质优劣可以进行合理评价。3.采用基于GC-MS和HPLC-MS/MS的代谢组学技术,结合多元统计分析方法,系统研究了腊八蒜在传统加工过程中的营养组分的变化规律,并同时考察腊八蒜的抗氧化功能变化情况。结果表明,传统加工过程中腊八蒜样品的颜色变化由白色到绿色再到黄色,样品在第15d颜色最绿;在腊八蒜的加工过程中,其含有的20种挥发性代谢物、16种初级代谢物和15种次级代谢物的含量显著变化(P<0.05);从第3d到第42d,腊八蒜中硫化物含量逐渐降低,非硫化物含量逐渐升高,形成了腊八蒜的微辣气味;大部分初级代谢物,包括乳酸、异柠檬酸、L-亮氨酸、L-脯氨酸、D-果糖、D-葡萄糖和赤藓糖醇从第3d到第12d的含量是显著增加的,它们主要贡献于腊八蒜的酸甜滋味;15种次级代谢物的总含量从第0d到第12d显著增加,第12d含量最高,预示了腊八蒜潜在的营养价值。加工过程中腊八蒜多种代谢物在第12d发生显著变化,判断第12d是腊八蒜加工过程中的重要时间点;此外,总硫化物、总氨基酸、总有机酸显示出与抗氧化活性显著的正相关,而检测出的15种次级代谢物对腊八蒜的抗氧化活性贡献较小。4.将28个不同品种的大蒜加工成为腊八蒜,利用代谢组学技术进行品质指标的检测,然后融合106项腊八蒜品质指标,经过PLS-DA分析、方差分析、变异系数分析、主成分分析和相关性分析,共筛选出5项核心品质指标,分别是a*值、b*值、阿魏酸、香草酸、L-酪氨酸。随后建立了通过5项核心品质指标预测大蒜品质得分的BP神经网络模型,将感官评分与BP神经网络模型预测得分进行回归拟合分析,R2=0.9641,表明利用该模型对腊八蒜的品质可以进行合理评价。5.利用超临界萃取和超临界色谱技术,建立大蒜中特征组分,即多酚化合物的超临界萃取-超临界色谱/质谱(SFE-SFC-MS/MS)检测方法。首先探究了不同色谱柱、改性剂、柱温、背压及流速对超临界色谱的影响,确定的色谱条件如下:使用Shim-pack UC-X Diol色谱柱、甲醇作为改性剂、0.1 mM草酸和1 mM甲酸铵作为流动相的添加剂、柱温为40℃、背压为10 MPa、流速为2 mL/min,该色谱条件下,可以在12 min内成功分离15种多酚;使用响应面法(RSM)对超临界萃取的三个主要影响因素进行了优化,确定在萃取溶剂中甲醇的体积比为30%,萃取温度为50℃,萃取时间为9 min时,15种多酚化合物的萃取效率最高;方法学考察,最终确定9种多酚(包括阿魏酸、对香豆酸、柚皮素、芹菜素、原儿茶酸、异鼠李素、木犀草素、邻苯二甲酸酸和槲皮素)符合方法学考察要求,并成功应用于实际样品的检测。