發(fā)酵乳酪乳清中風(fēng)味物質(zhì)的分析研究

張紅濤，孫娜，劉紅梅

（新疆醫(yī)科大學(xué) 高職學(xué)院，烏魯木齊 830054）

發(fā)酵乳酪乳清中風(fēng)味物質(zhì)的分析研究

張紅濤，孫娜，劉紅梅

（新疆醫(yī)科大學(xué) 高職學(xué)院，烏魯木齊 830054）

采用頂空固相微萃技術(shù)（HS-SPME）對(duì)發(fā)酵乳酪乳清中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取,并利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分離鑒定。共鑒定出30種化合物,其中酸類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,占總量的19.85%;其次為酮類,占總量的12.55%。在發(fā)酵乳酪乳清中這些揮發(fā)性物質(zhì)中酸類和酮類物質(zhì)可能為其重要的風(fēng)味特征物質(zhì)。

乳酪乳清；風(fēng)味物質(zhì)；固相微萃取；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀

0 引 言

新疆傳統(tǒng)發(fā)酵乳酪乳清是牧民以新鮮牛乳為原料，利用傳統(tǒng)發(fā)酵菌發(fā)酵，把酪蛋白凝固分離后剩下的副產(chǎn)品。發(fā)酵乳酪乳清作為一種民族藥，在哈薩克族居住地已有數(shù)千年的應(yīng)用歷史，主要用于調(diào)節(jié)血脂、血糖等。發(fā)酵乳酪乳清中含有乳清蛋白、磷脂、乳糖、礦物質(zhì)及維生素。目前對(duì)乳酪乳清的研究主要集中于傳統(tǒng)發(fā)酵菌的分離鑒定和生物活性肽的提取分離。作為一種民族藥，其風(fēng)味對(duì)患者長期食用品質(zhì)有重要影響，但關(guān)于賦予其氣味的揮發(fā)性成分構(gòu)成以及其氣味特征尚不清楚，因此有待于進(jìn)行深入研究。

本研究以發(fā)酵乳酪乳清為研究對(duì)象,采用SPME提取其揮發(fā)性成分,通過GC-MS對(duì)揮發(fā)性成分鑒定,初步探明發(fā)酵乳酪乳清中揮發(fā)性風(fēng)味成分組成,并初步分析和評(píng)價(jià)揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)乳酪乳清總體風(fēng)味可能的貢獻(xiàn),為確定乳酪乳清主體香味成分、評(píng)價(jià)和改善其風(fēng)味品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮新疆傳統(tǒng)發(fā)酵乳酪乳清，購于新疆阿勒泰牧區(qū)，4℃保存待測(cè)。

1.2 儀器設(shè)備

固相微萃取裝置；SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄 （涂層為DVB/CAR/PDMS 35/50 μm萃取頭）；40 mL頂空鉗口樣品瓶；氣質(zhì)聯(lián)用儀：Agilent GC6890-MS 5973N。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

取20 mL乳酪乳清樣品，放入40 mL試樣瓶，頂端插入SPME光纖，于50℃ 水浴30 min，進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS色譜分析

（1）色譜條件

毛細(xì)管色譜柱為DB-5ms柱 （30m×0.25mm×0.25um）；進(jìn)樣口溫度為250℃，載氣為He，流速為1.0 mL/min，不分流；程序升溫：30℃，3 min；以5℃/min升至140℃；以15℃/min升至240℃，保持8 min。

（2）質(zhì)譜條件

離子源溫度200℃；傳輸線溫度250℃；檢測(cè)氣電壓350 V；離子化模式為EI+；發(fā)射電流200 μA；電子能70 eV；數(shù)據(jù)采集為全掃描。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

定性：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由Xcalibur軟件系統(tǒng)完成，未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NIST譜庫（107k compounds）和Wiley譜庫（320 k compounds，version 6.0）相匹配，記錄正反匹配度均大于800（最大值為1 000）的鑒定結(jié)果。

定量：各揮發(fā)性化合物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過峰面積歸一化法計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳酪乳清中揮發(fā)性物質(zhì)組成

利用NIST譜庫（107k compounds）和Wiley譜庫（320k compounds，version 6.0）對(duì)總離子流圖的結(jié)果進(jìn)行匹配檢索定性，匹配度和純度均大于800（最大值為1000）作為鑒定結(jié)果[1，2]，最終得出在本實(shí)驗(yàn)選擇的樣品及其測(cè)定條件下，鑒定出30種會(huì)發(fā)現(xiàn)風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果如表1所示。表1中，醛類3種 （2.21%）、醇類5種（9.04%）、酮類6種（12.55%）、酸類7種（19.85%）、酯類6種（12.47%）和3種其他類物質(zhì)。

表1 乳酪乳清中揮發(fā)性物質(zhì)及相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 乳酪乳清中揮發(fā)性成分的風(fēng)味特征

隨著分析檢測(cè)手段的更新，已鑒定出大量的影響風(fēng)味的組成成分，按其結(jié)構(gòu)可分為酸類、羰基化合物、酯類、醇類、芳香族化合物、雜環(huán)化合物、硫化物等7類成分[3-5]。其中有少數(shù)被證明對(duì)整體風(fēng)味有確定性的影響。

醇類通常具有芳香、植物香、酸敗味。根據(jù)菌種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異很大，這與菌的胞內(nèi)酶類有關(guān)[6]。其由相應(yīng)的醛通過脫氫酶催化的還原反應(yīng)形成。此外，乳糖的代謝、甲基酮的還原、氨基酸的代謝都可生成相應(yīng)的醇。但是隨著發(fā)酵時(shí)間延長,醇類易于和酸類結(jié)合成酯。

醛類是重要的風(fēng)味物質(zhì)之一,其風(fēng)味閾值一般很低,是各種氧化風(fēng)味的來源,醛類有很強(qiáng)的與其他物質(zhì)疊加的風(fēng)味效應(yīng)[7]。

酮類多由不飽和脂肪酸的氧化、熱降解,氨基酸降解或微生物代謝產(chǎn)生。雙乙酰（丁二酮、戊二酮）、甲基酮是發(fā)酵乳品的主要風(fēng)味物質(zhì),雙乙酰類給人一種強(qiáng)烈的奶油和宜人的香味，甲基酮?jiǎng)t具有獨(dú)特的清香和果香[8]。乳酪乳清中的酮類主要是在發(fā)酵劑微生物產(chǎn)生的酶作用于氨基酸所形成，并且酶活性隨pH值的升高而增強(qiáng)。本研究測(cè)得酮類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅次于酸類，與此結(jié)論相一致。

酸類作為乳清的主要風(fēng)味物質(zhì),不僅表現(xiàn)在氣味上,而且在滋味上也很明顯。乳酸是發(fā)酵乳的主體酸,是最主要的滋味物質(zhì)。但從風(fēng)味上來講,乙酸、丙酮酸、戊酸、辛酸、癸酸都得到了檢測(cè)。乳酸是發(fā)酵菌代謝乳糖的產(chǎn)物，發(fā)酵后期，乳中的脂肪隨著代謝成為脂肪酸。

酯類化合物是一種很重要的風(fēng)味物質(zhì),主要是通過脂肪酸水解和微生物代謝產(chǎn)生,尤其是中短鏈脂肪酸水解產(chǎn)生的甲基酮和內(nèi)酯直接對(duì)發(fā)酵乳風(fēng)味產(chǎn)生影響[9]。酯類能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的水果味，令人愉悅。但是也有文獻(xiàn)報(bào)道，如果酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高或者與其他風(fēng)味物質(zhì)的濃度比例不協(xié)調(diào)，很容易產(chǎn)生不良的風(fēng)味。

3 結(jié) 論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)乳酪乳清中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明此方法快速方便，可以對(duì)乳清中的風(fēng)味和質(zhì)量進(jìn)行有效的分析。在鑒定出的30種化合物中乙醇（6.04%）、乙酸（8.53%）2,3丁二酮（4.42%）、2,3戊二酮（4.23%）乙酸乙酯（6.92%）為質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高類的揮發(fā)性成分,它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總量的30.14%。

基于原料乳成分、加工條件及混合發(fā)酵菌微生物代謝等因素的差異，不同發(fā)酵乳制品風(fēng)味物質(zhì)千差萬別，種類繁多。從本次研究提示新疆傳統(tǒng)發(fā)酵乳酪乳清發(fā)酵菌種和風(fēng)味物質(zhì)之間的相互關(guān)系，有待于我們進(jìn)一步研究。

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Analysis and study on volatile flavor conpounds in fermented cheese whey

ZHANG Hong-tao,SUN Na,LIU Hong-mei
（Department of Higher Prefessional Technology Xinjiang Medical University，Urumqi 830054,China）

Volatile flavor compounds were extracted by headspace solid phase micro-extraction（HS-SPME）,gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）was established to determine the volatile flavor compounds in fermented cheese whey.30 compounds were determined,including 3 aldehydes,5 alcohols,6 ketones,7 acids and 3 other compounds。acids were dominant part of volatile compounds,and taken 19.85%of total volatile compounds.The following was ketones,they taken 12.55%of total volat ile compounds.Among these compounds,acids probably made important contributions to the specific flavor of fermented cheese whey

Fermented cheese whey;flavor compounds;solid phase micro-ext raction;gas chromatography-mass spectrometry

TS252.54

A

1001-2230（2011）08-0016-02

2011-05-27

張紅濤（1964-），男，實(shí)驗(yàn)師，從事化學(xué)教學(xué)與研究。

劉紅梅

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