傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳的品質(zhì)形成規(guī)律

廉桂芳，謝婕，趙欣，李鍵,騫宇，丁陽平，張玉，索化夷,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(西南大學(xué) 重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)3(重慶第二師范學(xué)院，重慶市功能性食品協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶， 400067)4(德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州，253015)5(西南民族大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都，610041)

傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳的品質(zhì)形成規(guī)律

廉桂芳1,2,3，謝婕1，4，趙欣3，李鍵5,騫宇3，丁陽平1，張玉1，索化夷1,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(西南大學(xué) 重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)3(重慶第二師范學(xué)院，重慶市功能性食品協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶， 400067)4(德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州，253015)5(西南民族大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都，610041)

傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛乳品質(zhì)獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，深受消費(fèi)者喜愛。它是天然無污染的高端食品，也是藏區(qū)牧民的主要經(jīng)濟(jì)來源。總結(jié)牦牛酸乳的品質(zhì)形成規(guī)律為標(biāo)準(zhǔn)制作提供依據(jù)至關(guān)重要。以采集到的傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳作為菌種發(fā)酵劑，以牦牛奶粉為原料進(jìn)行發(fā)酵，得到牦牛酸乳。在發(fā)酵過程中對(duì)不同發(fā)酵時(shí)間的樣品進(jìn)行取樣，測(cè)定其基本理化性質(zhì)、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)的變化，結(jié)合發(fā)酵過程中主要代謝產(chǎn)物含量和品質(zhì)的變化進(jìn)行分析，歸納總結(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳品質(zhì)形成規(guī)律。結(jié)果表明，在37 ℃前發(fā)酵的10 h，傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳(云南2號(hào))的酸度、硬度、黏性都急劇上升，各類游離氨基酸、氨基酸態(tài)氮、維生素、有機(jī)酸、第一、二主成分、2,3-丁二酮、乙酸乙酯的含量也有所增加，是牦牛酸乳質(zhì)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)成分形成的關(guān)鍵時(shí)期。在后熟的24 h，酸乳以上各理化指標(biāo)趨于平穩(wěn)。

傳統(tǒng)發(fā)酵；牦牛酸乳；理化性質(zhì)；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

牦牛在我國(guó)主要分布于青藏高原地區(qū)，它為牧民提供皮毛、肉及奶類制品，牦牛和牦牛乳是牧區(qū)藏民的主要經(jīng)濟(jì)來源[1]。與普通牛奶相比具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是高原地區(qū)純天然的綠色食品。牦牛乳的蛋白質(zhì)含量高于普通牛乳，其中酪蛋白約占總蛋白76%～86%，是牦牛乳中主要的蛋白質(zhì)[2-3]。酪蛋白水解可產(chǎn)生多種多功能活性肽，而活性肽可抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin convertingenzyme，ACE)，從而對(duì)降低血壓起到積極的作用[4-5]。牦牛乳中的乳脂肪主要以脂肪球的形式存在，約占乳成分的5%[6-7]，是牦牛乳及牦牛酸乳中重要的組成成分。脂肪烴水解生成的共軛脂肪酸，是一種有效的功能活性分子，LIN[8]等人研究發(fā)現(xiàn)牦牛酸乳中共軛亞油酸的含量明顯高于普通酸乳。肜豪峰[9]等在對(duì)青海湖區(qū)牦牛乳制品的營(yíng)養(yǎng)成分初步研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，牦牛酸乳中氨基酸的種類和B族維生素也較為豐富[10]。

雖然牦牛奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，是天然無污染的高端食品。但牧民只能售賣鮮奶、酥油、奶渣等初級(jí)產(chǎn)品，收入非常低[11]。提高產(chǎn)品附加值，轉(zhuǎn)變當(dāng)前牧民主要銷售初級(jí)畜產(chǎn)品的現(xiàn)狀，是解決牧民收入的主要方法[12]。但傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳屬乳酸菌酵母菌混合發(fā)酵[13]，微生物種類較為復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，差異較大，安全性存在很大問題。從而對(duì)牦牛酸乳品質(zhì)特點(diǎn)的確定和發(fā)酵機(jī)理的研究使牦牛酸乳走上規(guī)范市場(chǎng)、提高牧民收入成為了迫切需求。

以采集到的傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳作為菌種發(fā)酵劑，發(fā)酵得到牦牛酸乳并對(duì)牦牛酸乳蛋白質(zhì)含量、滴定酸度、游離氨基酸、氨基酸態(tài)氮、酒精含量、VB1、VB2、乳酸、乙酸、檸檬酸、風(fēng)味物質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性等指標(biāo)進(jìn)行全面分析，結(jié)合發(fā)酵過程微生物菌群的變化，明確傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳的品質(zhì)特征，研究其品質(zhì)形成規(guī)律。以期為制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供理論支持，為其安全發(fā)酵劑的研發(fā)、生產(chǎn)工藝的規(guī)范提供技術(shù)理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

15份樣品(采自云南地區(qū))中選擇發(fā)酵酸乳品質(zhì)最佳的牦牛酸乳為菌種發(fā)酵劑(編號(hào)樣品2)以牦牛奶粉為原料進(jìn)行發(fā)酵。文中所述牦牛酸乳均指云南2號(hào)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳。

50×TAE(生化試劑),北京索萊寶生物科技有限公司；甲醇(色譜純),河北四友卓越科技有限公司；三乙胺，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；α-淀粉酶、木瓜蛋白酶，北京奧博星生物技術(shù)有限公司；其他均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

G：Box EF凝膠成像系統(tǒng) Syngene；島津LC-20A高效液相色譜儀，日本島津公司；AgilentXDB-C18高效液相色譜柱，安捷倫科技有限公司；Hitachi L—8800氨基酸分析儀，日立(中國(guó))有限公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)SMS公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

按照GB 5009.5—2010規(guī)定的方法(凱氏定氮法)進(jìn)行測(cè)定[14]。

1.3.2 滴定酸度的測(cè)定

根據(jù)GB 5413.34—2010，乳和乳制品酸度的測(cè)定[15]，進(jìn)行滴定酸度的測(cè)定。

1.3.3 酒精含量的測(cè)定

根據(jù)GB/T 12143—2008，飲料通用分析方法的測(cè)定[16]，進(jìn)行酒精含量的測(cè)定。

1.3.4 氨基酸態(tài)氮的測(cè)定

根據(jù)GB5009.30—2003，醬油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法測(cè)定[17]，進(jìn)行氨基酸態(tài)氮的測(cè)定。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

選用A/BE探頭對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳的硬度、稠度、黏聚性和黏性指數(shù)等質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)定[18]。其中探頭選擇直徑為35 mm壓力盤，設(shè)定下降速度為10 mm/s，測(cè)試和提升速度為1 mm/s，測(cè)試深度為發(fā)酵酸乳總高度的70%，記錄速率為200 pps。

1.3.6 游離氨基酸的測(cè)定

測(cè)定條件為：分析周期53 min；分離柱(4.6 mm×60 mm)柱溫設(shè)為70℃、柱壓7.678 MPa、洗脫液以0.4 ml/min流速流經(jīng)此柱；反應(yīng)柱柱溫135℃、柱壓0.982 MPa、茚三酮及茚三酮緩沖液以0.35 mL/min流速流經(jīng)此柱；進(jìn)樣體積為20 μL。

1.3.7 有機(jī)酸的測(cè)定

色譜柱選用Agilent XDB-C18柱[4.6×250 mm.5-micron]；流動(dòng)相為0.1 mol/L磷酸二氫銨溶液(用磷酸調(diào)節(jié)pH=2.4，過0.45 μm濾膜)和甲醇；流速為甲醇0.03 mL/min，磷酸二氫銨溶液0.57 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)220 nm；色譜柱溫度設(shè)定35 ℃；進(jìn)樣體積為10 μL。

1.3.8 維生素的測(cè)定

VB1的測(cè)定選用C18反相色譜柱(粒徑5 μm，250 mm×4.6 mm)色譜柱；流動(dòng)相為0.05 mol/L乙酸鈉溶液和色譜級(jí)甲醇，比例為65:35；流速設(shè)為1.00 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)：激發(fā)波長(zhǎng)為375 nm，發(fā)射波長(zhǎng)為435 nm；進(jìn)樣量20 μL。

VB2測(cè)定的檢測(cè)波長(zhǎng)：激發(fā)波長(zhǎng)為462 nm，發(fā)射波長(zhǎng)為522 nm；進(jìn)樣量20μL。

1.3.9 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

利用氣象色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)測(cè)風(fēng)味物質(zhì)，色譜條件為：色譜柱為DB-5MS(30 mm×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為He；柱流量為1.0 mL/min，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，不分流進(jìn)樣；柱初溫40 ℃，保持3 min，以10 ℃/min升至180 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至230 ℃，保持6 min。

質(zhì)譜條件為：電離方式EI，電離能；檢測(cè)器電壓830 eV，溶劑延遲時(shí)間1 min；接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z33-440。

用SPSS 17.0軟件進(jìn)行主成分分析，origin8.5進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

在牦牛酸乳發(fā)酵過程中，分別按下面時(shí)間點(diǎn)取樣進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)樣品編號(hào)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品的代號(hào)

2.1 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中滴定酸度的測(cè)定

牦牛酸乳發(fā)酵過程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，在乳酸菌和酵母菌的共同作用下，會(huì)引起酸乳理化性質(zhì)的改變。滴定酸度是發(fā)酵酸乳的一個(gè)典型性特征，由圖1可以發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵前期，即前發(fā)酵的10 h，滴定酸度隨著發(fā)酵時(shí)間急劇增加，酸乳2由最初的23.15°T迅速增加到134.40°T。當(dāng)進(jìn)入到后發(fā)酵時(shí)期，滴定酸度基本趨于平穩(wěn)。這是由于前發(fā)酵溫度較適于乳酸菌的生長(zhǎng)，在37 ℃條件下，乳酸菌快速生長(zhǎng)，分解乳糖產(chǎn)生乳酸等一些酸類物質(zhì)，使酸乳滴定酸度急劇升高，但環(huán)境酸度過低會(huì)抑制乳酸菌自身的生長(zhǎng)[19]，因此發(fā)酵酸乳的酸度并不會(huì)無限制的升高。在發(fā)酵后期，發(fā)酵乳中微生物的活性開始進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，滴定酸度無明顯升高趨勢(shì)。

圖1 樣品發(fā)酵過程中滴定酸度變化Fig.1 Sample titratable acidity change during the process of fermentation

2.2 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中酒精含量的測(cè)定

酒精是酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物。傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳在發(fā)酵過程中有酵母菌的參與，屬于典型的Ⅳ型發(fā)酵乳。酵母菌的存在不僅可以為酸乳提供一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還能產(chǎn)生特殊的風(fēng)味，是傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳特有的品質(zhì)特征。由圖2可知，傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳在發(fā)酵前期處于升高狀態(tài)，由2 h的4.02 g/kg增加到10 h的4.26 g/kg。在后發(fā)酵時(shí)期酒精含量也有所上升，但相比于發(fā)酵前期，含量上升較小，僅上升了0.17 g/kg。酵母菌的最適生長(zhǎng)pH在4.5～5.0，最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃左右，傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳前發(fā)酵時(shí)期的發(fā)酵條件適于酵母菌的生長(zhǎng)繁殖，酵母菌活性較高，產(chǎn)生酒精的速率大，而在后發(fā)酵的24 h，酸乳pH降低及4℃的低溫使得酵母菌的活性較低，產(chǎn)生的酒精量較少。

圖2 樣品發(fā)酵過程中酒精含量變化Fig.2 The changing alcohol content in samples during the process of fermentation

2.3 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定

傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳在發(fā)酵的過程中，乳酸菌含量不斷增加，并分泌多種酶，如：肽酶和蛋白酶等，在酶的作用下，可以降解酸乳中的多肽類物質(zhì)和酪蛋白，從而產(chǎn)生豐富的氨基酸和生物活性肽類物質(zhì)[20]。這些肽類物質(zhì)可明顯改善機(jī)體健康狀況。氨基酸態(tài)氮是由酸乳中的蛋白酶分解蛋白質(zhì)所產(chǎn)生的。其指標(biāo)主要反映了蛋白質(zhì)的水解程度，對(duì)于產(chǎn)生的生物活性肽類物質(zhì)也有所指示。由圖3可以看出，在傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中，樣品2所含氨基酸態(tài)氮含量一直在增加，由最初2 h的133.85 mg/100 g增加到發(fā)酵完成時(shí)的244.26 mg/100 g，其中發(fā)酵前10 h增加較快，由133.85 mg/100 g增加到204.3 mg/100 g，增量為70.45 mg/100g，后24 h緩慢增加。最主要的原因?yàn)椋涸谇鞍l(fā)酵階段發(fā)酵溫度適宜乳酸菌生長(zhǎng)，分泌的酶量增加，產(chǎn)生氨基酸態(tài)氮含量增加。在后發(fā)酵階段溫度過低不適宜菌種的生長(zhǎng)，各種微生物的活性也大大降低，導(dǎo)致氨基酸態(tài)氮含量的緩慢增加。這與發(fā)酵過程中滴定酸度指標(biāo)變化趨勢(shì)吻合，可見對(duì)于酸乳的發(fā)酵過程具有重要的指導(dǎo)意義。

圖3 樣品發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮變化Fig.3 Changes in nitrogen amino acidduring the process of fermentation

2.4 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

硬度和稠度反應(yīng)了酸乳的爽滑性及細(xì)膩度，而黏聚性和黏性指數(shù)則代表探頭在離開酸乳時(shí)的附著力，一般情況下稠度越大的酸乳，其黏著力也較大。通過對(duì)發(fā)酵酸乳硬度、稠度、黏聚性和黏性指數(shù)的測(cè)定，可以模擬酸乳的口感，使酸乳在咀嚼特性方面有更好的量化指標(biāo)。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，酸乳2的硬度在部分時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)上下波動(dòng)，但在整個(gè)發(fā)酵過程中處于上升的狀態(tài)，由6 h的114.22 g上升至34 h的275.73 g。原因?yàn)樵先樵诎l(fā)酵劑作用下使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸，酪蛋白變性，硬度增加[21]。在發(fā)酵過程中酸乳稠度的變化反映酸乳形成凝乳的過程。酸乳2的稠度也處于上升的狀態(tài)，這說明酸乳的硬度和稠度在反應(yīng)酸乳特性時(shí)有相同的特征；酸乳的黏聚性、黏性指數(shù)與酸乳的硬度、稠度呈相同的變化趨勢(shì)，2種樣品黏聚性和黏性指數(shù)在發(fā)酵過程中隨時(shí)間的變化趨勢(shì)與硬度相同，這也在一定程度上印證了稠度越大的酸乳其黏性也越大的一般規(guī)律。酸乳質(zhì)構(gòu)特性的形成也受其他因素的影響。如發(fā)酵微生物的種類、發(fā)酵過程和凝膠形成過程中產(chǎn)生的胞外多糖(EPS)等。HESS[22]等認(rèn)為采用產(chǎn)EPS菌種時(shí)酸乳的硬度會(huì)降低30%，表面黏度也會(huì)降低。

圖4 樣品發(fā)酵過程中質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的變化Fig.4 Index of Viscosity changes during the process of fermentation

2.5 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中游離氨基酸的測(cè)定

酸乳中含有的微生物具有蛋白分解活性，在酸乳發(fā)酵的過程中，酸乳中的蛋白質(zhì)被乳酸菌產(chǎn)生的蛋白酶分解成多肽，多數(shù)進(jìn)一步被微生物酶分解成氨基酸[23]，因此傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中含有多種類的游離氨基酸。由圖5可以看出，在傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中，85%的游離氨基酸是在前10 h的發(fā)酵過程中形成的，在10 h到34 h的發(fā)酵過程中，游離氨基酸含量由10 h的14 070.80 μg/100 g上升至34 h的15 731.07 μg/100 g。這是由于微生物在前10 h比較活躍，產(chǎn)生蛋白酶分解大量蛋白質(zhì)，而發(fā)酵后期微生物活動(dòng)減弱，加之酸度高使得蛋白酶活性減弱，蛋白質(zhì)不能被繼續(xù)分解，因此在發(fā)酵后期的24 h里，游離氨基酸含量并沒有明顯的上升。2種樣品中的游離氨基酸僅有脯氨酸有下降趨勢(shì)，由原來的5 328.53 μg/100 g下降至5 163.40 μg/100 g。這是由于脯氨酸是一種風(fēng)味劑，可生成香味物質(zhì)，我國(guó)GB2760—86規(guī)定脯氨酸可用作香料[23]。傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳后熟的24 h是酸乳風(fēng)味形成的關(guān)鍵時(shí)期，脯氨酸作為風(fēng)味劑參與酸乳風(fēng)味的形成，因此會(huì)有部分減少。

圖5 酸乳2發(fā)酵過程中游離氨基酸含量變化Fig.5 The free amino acid content changes during the process of fermentationof yogurt 2

2.6 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中有機(jī)酸的測(cè)定

有機(jī)酸含量不僅可以反映酸乳的風(fēng)味，與酸乳的滴定酸度也有相關(guān)關(guān)系。由圖6可知，酸乳2發(fā)酵終點(diǎn)的乳酸含量為17.36 mg/g。在2h到10 h的發(fā)酵過程中，乳酸含量由最初的3.02 mg/g 急劇上升至16.47 mg/g，在10 h至34 h的過程中乳酸含量趨于穩(wěn)定。發(fā)酵酸乳的乙酸含量在整個(gè)發(fā)酵過程中是呈下降趨勢(shì)的，由2 h的3.13 mg/g下降至34 h的2.36 mg/g，這是由于乙酸是乙酸乙酯等各類風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)，在發(fā)酵過程中，乙酸被不斷利用以合成各類風(fēng)味物質(zhì)，因此在整個(gè)發(fā)酵過程中乙酸的含量顯示為下降狀態(tài)；檸檬酸的含量在發(fā)酵過程中的變化不大，在2 h時(shí)檸檬酸的含量為2.31 mg/g，至10 h時(shí)為3.22 mg/g，僅上升12%。但在后發(fā)酵的24 h內(nèi)，檸檬酸的含量有所下降，這是由于檸檬酸是很多風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)[24]，在酸乳后發(fā)酵時(shí)期檸檬酸轉(zhuǎn)化形成其他風(fēng)味物質(zhì)，使得檸檬酸的含量有所下降。

圖6 樣品發(fā)酵過程中有機(jī)酸含量變化Fig.6 The organic acid content changesduring the process of fermentation

2.7 傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中VB1、VB2的測(cè)定

VB1、VB2具有水溶性，見光易分解，所以在發(fā)酵過程中測(cè)定B族維生素含量時(shí)會(huì)有所損失，它不能在體內(nèi)存貯，是人體必須攝取的營(yíng)養(yǎng)元素。傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳是采用的發(fā)酵原料，即牦牛乳本身就具有一定的B族維生素。由圖7可知，在發(fā)酵過程中B1、B2的含量都有所上升，酸奶2在2 h時(shí)VB1的含量為31.73 μg/100 g，VB2的含量為210.07 μg/100 g，發(fā)酵至34 h時(shí)VB1的含量上升為36.58 μg/100 g，VB2的含量上升為218.04 μg/100 g。常海軍[25-26]等測(cè)定牦牛乳中VB1、VB2的含量分別為30 μg/100 mL，170 μg/100 mL。艾日登才次克[27]測(cè)定的西藏部分地區(qū)傳統(tǒng)發(fā)酵乳中VB1、VB2的含量19.60 μg/100 g、154.60 μg/100 g。和樣品2中B族維生素相差不大，與之前研究結(jié)果一致。即B族維生素含量可以作為牦牛酸乳的特征理化指標(biāo)之一。

圖7 樣品發(fā)酵過程中VB1、VB2變化Fig.7 The changes of VB1 and VB2 during the process of fermentation

2.8 運(yùn)用主成分分析法對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳發(fā)酵過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析

由圖8可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳通過氣質(zhì)聯(lián)用儀總離子流圖給出20余個(gè)峰，經(jīng)譜庫檢索、質(zhì)譜分析并與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照，選則其中14種具有代表性的風(fēng)味物質(zhì)，如表2所示。用校正面積歸一法得出各成分的峰面積。

圖8 樣品2 GC-MS圖譜Fig.8 GC-MS diagram of sample 2

表2 牦牛發(fā)酵乳中主要揮發(fā)性物質(zhì)的峰面積 單位：mV*min

注：“—”為未檢測(cè)出該物質(zhì)。

運(yùn)用主成分分析法分析發(fā)酵酸乳中的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，它可以將多個(gè)變量指標(biāo)約化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，有助于對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳色譜骨架成分的分析。

表3 相關(guān)系數(shù)矩陣

由表3可以看出，除第一行的2,3-丁二酮、乙酸乙酯以外，主成分幾乎包括了原始變量80%的信息。乙醛與2-甲基丁醇，乙醇與3-甲基丁醇，3-甲基丁醇與2-甲基丁醇，2-庚酮與2-壬酮存在著極其顯著的關(guān)系，乙醛與丙酮和3-甲基丁醇，乙醇與2-甲基丁醇，乙酸乙酯與3-甲基丁酸和2-庚酮，乙酸與丁酸乙酯，3-羥基，2-丁酮與己酸存在著顯著關(guān)系。

表4 主成分因子載荷矩陣

對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳的樣品色譜分析得到14種香味組分(表4)。將其作為變量進(jìn)行主成分分析，得到了4個(gè)主成分因子。主成分因子載荷矩陣表4顯示了14個(gè)變量在4個(gè)主成分上的載荷系數(shù)大小，即其對(duì)主成分的貢獻(xiàn)率大小?？梢钥闯?，在主成分因子1上，乙醛、乙醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、丁酸乙酯有較高的載荷，說明主成分因子1反映的是醇酯類和乙醛的信息，其中丁酸乙酯起負(fù)相關(guān)作用，其余起正相關(guān)作用；主成分因子2反映的是酮類及3-甲基丁酸等的信息；在主成分因子3上，丙酮和2-庚酮有較高的載荷，說明主成分因子3體現(xiàn)的是這些組分的信息。乙酸在主成分4因子上具有較高的載荷；2,3-丁二酮、乙酸乙酯作為單獨(dú)的變量進(jìn)行分析。以下為樣品2在發(fā)酵過程中主成分含量的變化。

由表5和圖9可以看出，對(duì)于酸乳2樣品來說，在發(fā)酵過程中第一主成分的含量是先增加后減少，最初2 h時(shí)峰面積為8.5E+07 mV·min，在14 h達(dá)到峰值9.9E+08 mV·min，14 h以后開始逐步下降，至34 h時(shí)降為6.3E+08 mV·min。這說明酸乳2風(fēng)味物質(zhì)中乙醛、乙醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、丁酸乙酯的含量在變化，醇類物質(zhì)是酵母菌含量的標(biāo)志，這說明在酸乳2中酵母菌的數(shù)量有所變化。樣品2第二主成分的含量隨時(shí)間呈正相關(guān)上升，在2 h峰面積為2.6E+08 mV·min，發(fā)酵至34 h時(shí)已上升至1.8E+09 mV·min。第二主成分主要指3-羥基2-丁酮、3-甲基丁酸、2-庚酮、2-壬酮等一些酮類物質(zhì)，酮類物質(zhì)具有很好的風(fēng)味，酸乳2中第二主成分隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，酸乳的風(fēng)味也會(huì)越來越好。第三主成分主要指乙醛、丙酮、己酸，酸乳2在發(fā)酵的前10個(gè)小時(shí)第三主成分的峰面積一直在增加，10h時(shí)達(dá)到最大值1.6E+08 mV·min，10 h以后開始有所下降；酸乳2第四主成分的含量也是呈先增加后減少的趨勢(shì)，在10 h達(dá)到峰值，14 h、18 h小時(shí)變化緩慢，18h以后開始有所下降；2,3-丁二酮是酸乳中重要的呈味物質(zhì)，在牦牛酸乳2發(fā)酵過程中，其一直也是處于增加狀態(tài)。乙酸既可以溶于水又具有揮發(fā)性，利用GC-MS測(cè)定的酸乳2中的乙酸含量趨勢(shì)與利用高效液相色譜儀測(cè)定的趨勢(shì)一致。

表5 樣品2發(fā)酵過程中主成分含量變化 單位：mV·min

圖9 樣品2發(fā)酵過程中主成分變化Fig.9 The principal component changes of sample 2 during the process of fermentation

3 結(jié)論

在37℃前發(fā)酵的10 h，傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳(云南2號(hào))的酸度、硬度、黏性都急劇上升，各類游離氨基酸、氨基酸態(tài)氮、維生素、有機(jī)酸也有所增加，此時(shí)，發(fā)酵酸乳中的微生物較為活躍，在乳酸菌和酵母菌的作用下，乳糖、蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解，酸乳各理化性質(zhì)變化較快，是牦牛酸乳質(zhì)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)成分形成的關(guān)鍵時(shí)期。在后熟的24 h，酸乳以上各理化指標(biāo)趨于平穩(wěn)。

對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳(云南2號(hào))發(fā)酵過程中的主要風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，在后發(fā)酵的24 h，其第二主成分含量均持續(xù)增加，即3-羥基2-丁酮、3-甲基丁酸、2-庚酮、2-壬酮等風(fēng)味物質(zhì)的含量在增加。牦牛酸乳的第一主成分，乙醛、乙醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、丁酸乙酯的含量也有所增加。2,3-丁二酮，乙酸乙酯的含量在后發(fā)酵時(shí)期也處于上升狀態(tài)，在后發(fā)酵后期趨于平衡。因此牦牛酸乳的風(fēng)味主要是在4 ℃后發(fā)酵的24 h形成，而在24h的不同時(shí)期，風(fēng)味物質(zhì)的變化也不一樣。通過控制酸乳后發(fā)酵的起止時(shí)間，我們能夠更好地把握牦牛酸乳的風(fēng)味。

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Quality formation of traditional yak yoghourt

LIAN Gui-fang1,2,3,XIE Jie1,4,ZHAO Xin3,LI Jian5, QIAN Yu3,DING Yang-ping1,ZHANG Yu1,SUO Hua-yi1,2*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Chongqing Engineering Research Center of Regional Food, Chongqing 400715, China)3 (Chongqing Collaborative Innovation Center for Functional Food, Chongqing University of Education, Chongqing 400067, China)4(Dezhou City Agricultural Science Research Institude,Dezhou 253015,China)5(College of Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities,Chengdu 610041,China)

Traditional fermented yak milk with unique quality and high nutritional value is well accepted by consumers. As a natural and pollution-free food, it is the main economic source for the Tibetan herdsmen. Research on quality formation regularity of yak yogurt to provide basis for standard production is critical. The traditional yak yoghourt was collected as the fermenting agent, and yak milk powder was used as raw material to ferment yak yogurt. In the process of fermentation, samples were collected at different fermentation time to analyze the changes of basic physical and chemical properties, volatile flavor substances, texture and other indicators. The changes of main metabolites content and quality during fermentation were analyzed and the yoghurt quality of traditional fermented yak was summarized. The results showed that the acidity, hardness and viscosity of fermented yak yoghurt (No.2 in yunnan) increased sharply and the contents of free amino acids, amino acid nitrogen, vitamins and organic acids were increased in 10 hours before 37℃, which was the key period for yak yoghurt texture and nutrient composition. 24 hours after ripening, the various physical and chemical indicators of yogurt tended to be stable.

traditional fermentation;yak yogurt;physical and chemical properties;volatile flavor substances

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705010

碩士研究生(索化夷副教授為通訊作者,E-mail：birget@swu.edu.cn)。

國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303085)；重慶市社會(huì)民生科技創(chuàng)新專項(xiàng) (cstc2015shmszx80021)；中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(xdjk2016A018)；重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心能力提升項(xiàng)目(cstc2014pt-gc8001)；重慶市功能性食品協(xié)同創(chuàng)新中心建設(shè)項(xiàng)目(167001)

2017-01-05，改回日期：2017-02-23