冷藏對牦牛酸奶營養(yǎng)成分及揮發(fā)性物質(zhì)的影響

李升升 劉書杰

(青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧 810016)

牦牛酸奶是青藏高原牦牛奶的主要產(chǎn)品形式，也是深受廣大消費(fèi)者和農(nóng)牧民喜愛的產(chǎn)品[1]。長期以來，有關(guān)牦牛酸奶的研究主要集中在牦牛酸奶的加工工藝[2-3]、牦牛酸奶加工菌種的分離[4-5]、牦牛酸奶與其他酸奶的營養(yǎng)成分差異[6-7]和牦牛酸奶的保健功能[8-9]等方面。其中李升升等[10]報(bào)道了基于標(biāo)準(zhǔn)化法評估的牦牛酸奶的加工工藝；陳娟等[11]對比了牦牛酸奶與普通酸奶中的揮發(fā)性物質(zhì)，指出牦牛酸奶中的乙醇、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯與普通酸奶有顯著差異；陳明等[5]從牦牛酸奶中篩選出了一株具有抗氧化活性的乳酸菌(L.plantarumXM5)。相關(guān)的研究為牦牛酸奶的加工優(yōu)化和發(fā)酵菌種選擇提供了科學(xué)依據(jù)。

然而，牦牛酸奶主要是在冷藏條件下運(yùn)輸和銷售的，相關(guān)文獻(xiàn)[3]報(bào)道和貨架期試驗(yàn)[8]表明，牦牛酸奶的冷藏期為7 d，在此過程中牦牛酸奶的蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、脂肪酸等營養(yǎng)成分和揮發(fā)性物質(zhì)是否發(fā)生了顯著變化，這些變化是否影響了牦牛酸奶的營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)等問題，尚未見報(bào)道。試驗(yàn)擬研究冷藏7 d前后牦牛酸奶蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、水分、氨基酸、脂肪酸和揮發(fā)性物質(zhì)的變化，并對牦牛酸奶的氨基酸、脂肪酸和揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析和評價，旨在明確冷藏對牦牛酸奶營養(yǎng)品質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的影響，為牦牛酸奶的貯藏和保鮮提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮牦牛奶：采自青海省海北藏族自治州天峻縣；

發(fā)酵劑：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌1∶1混合菌種，北京川秀科技有限公司。

1.2 主要設(shè)備

凱式定氮儀：ATN-100型，上海皓莊儀器有限公司；

脂肪測定儀：SZC-C型，上海纖檢儀器有限公司；

干燥箱：101-3型，上海科偉儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：HH-6型，上海百典儀器有限公司；

天平：PL203型，瑞士Mettler Toledo公司；

高效液相色譜儀：Waters1525型，美國Waters公司；

氣相色譜儀：7890A型，美國Agilent公司；

高速氨基酸分析儀：L-8900型，日立高新技術(shù)株式會社；

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：TRACE DSQ型，美國Finnigan公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 牦牛酸奶制作 牦牛奶在90 ℃下殺菌10 min，添加0.15%混合乳酸菌發(fā)酵劑，在(43±1) ℃條件下發(fā)酵至凝固，并在4 ℃條件下貯藏7 d。選擇凝固后牦牛酸奶(A)和冷藏7 d后牦牛酸奶(B)兩個樣品，研究冷藏對牦牛酸奶營養(yǎng)和揮發(fā)性物質(zhì)的影響。

1.3.2 營養(yǎng)成分測定

(1) 蛋白質(zhì)：按GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》執(zhí)行。

(2) 粗脂肪：按GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》執(zhí)行。

(3) 乳糖：按GB 5413.5—2010《嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》方法中乳制品中乳糖的測定執(zhí)行。

(4) 水分：按GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》執(zhí)行。

(5) 氨基酸：色氨酸測定按GB/T 15400—1994《飼料中色氨酸的測定》執(zhí)行，其他氨基酸按GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》執(zhí)行。

(6) 脂肪酸：按GB/T 17377—2008《動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》執(zhí)行，采用面積歸一法求得各脂肪酸組分的相對百分含量。

1.3.3 營養(yǎng)價值評價 參照李升升等[12]報(bào)道的計(jì)算牦牛酸奶的氨基酸評分(AAS)、化學(xué)評分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)。

1.3.4 牦牛酸奶揮發(fā)性物質(zhì)的測定 參照Cheng等[13]報(bào)道的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA)，不同樣品間采用Duncan多重比較進(jìn)行差異顯著性分析，其中P<0.05為差異顯著；P<0.01為差異極顯著。每組有3個平行試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷藏對牦牛酸奶常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

冷藏對牦牛酸奶常規(guī)營養(yǎng)成分的影響見表1。牦牛酸奶在經(jīng)過7 d的冷藏后，蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖和水分無顯著差異(P>0.05)，其中蛋白質(zhì)、脂肪和乳糖含量呈下降趨勢，水分含量呈增加趨勢。說明冷藏對牦牛酸奶的蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖和水分等常規(guī)營養(yǎng)成分無顯著影響。分析認(rèn)為，冷藏條件下牦牛酸奶中的乳酸菌活性被抑制，不能夠繼續(xù)利用乳糖；同時，低溫環(huán)境抑制了蛋白質(zhì)和脂肪的氧化、降解等反應(yīng)的發(fā)生；總的來看，冷藏7 d對牦牛酸奶的常規(guī)營養(yǎng)成分無顯著影響。

2.2 冷藏對牦牛酸奶氨基酸組成及含量的影響

由表2可知，冷藏前后牦牛酸奶的氨基酸構(gòu)成比較完整，含有8種必需氨基酸、2種半必需氨基酸和8種非必需氨基酸共18種氨基酸。冷藏后牦牛酸奶總氨基酸含量顯著增加(P<0.05)，增幅為12.96%。冷藏后牦牛酸奶中必需氨基酸含量呈增加趨勢，但與冷藏前相比差異不顯著(P>0.05)。冷藏前后牦牛酸奶的必需氨基酸/總氨基酸(EAA/TAA)分別為41.13%和42.76%；必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)分別為69.86%和74.70%；均符合FAO/WHO推薦的理想模式[14]。同時，天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸等鮮味氨基酸[15-16]含量顯著增加，增幅為8.51%，表明適度冷藏有利于鮮味氨基酸含量增加。綜合表明適度冷藏可提高牦牛酸奶氨基酸含量，但不能改變其氨基酸組成模式。冷藏環(huán)境抑制了微生物和酶的活性，但并沒有完全使微生物和酶失活，在牦牛酸奶冷藏期間蛋白質(zhì)和肽鏈的降解，促進(jìn)了牦牛酸奶中氨基酸含量的變化。

2.3 冷藏對牦牛酸奶氨基酸營養(yǎng)價值的影響

如表3所示，牦牛酸奶冷藏前后氨基酸總量分別為36.78%和45.28%，均高于FAO/WHO所推薦的36%，但均低于雞蛋蛋白中必需氨基酸總量49%。氨基酸和化學(xué)評分結(jié)果表明，冷藏前后牦牛酸奶中的第一限制氨基酸均為甲硫氨酸和半胱氨酸；第二限制氨基酸均為色氨酸，冷藏后牦牛酸奶的氨基酸的營養(yǎng)評分增加。表明適度冷藏有利于提高牦牛酸奶氨基酸的營養(yǎng)價值。這是由于冷藏條件抑制了微生物和酶的活性，但并沒有完全使微生物和酶失活，牦牛酸奶中的蛋白質(zhì)和肽鏈仍發(fā)生了一定程度的降解，促進(jìn)了牦牛酸奶中氨基酸評分的提高。

表1 冷藏對牦牛酸奶常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

表2 冷藏對牦牛酸奶氨基酸組成及含量的影響?

表3 冷藏對牦牛酸奶氨基酸營養(yǎng)價值的影響?

EAAI指數(shù)是表明必需氨基酸與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)相近程度的指標(biāo)[17]，由表3可知，冷藏前后牦牛酸奶的EAAI分別為65.36和79.18，表明冷藏可顯著提高牦牛酸奶的必需氨基酸得分。

2.4 冷藏對牦牛酸奶脂肪酸種類及含量的影響

由表4可知，冷藏前后牦牛酸奶中分別檢出12種脂肪酸，分別是肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸和二十二碳酸5種飽和脂肪酸，肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、油酸和11-二十碳一烯酸4種單不飽和脂肪酸，以及亞油酸、α-亞麻酸和二十碳二烯酸3種多不飽和脂肪酸。從組成上看，冷藏前后牦牛酸奶中飽和和不飽和脂肪酸的種類變化不顯著(P>0.05)；從含量上看，不飽和脂肪酸種類變化不顯著(P>0.05)，但冷藏后牦牛酸奶中不飽和脂肪酸含量顯著降低(P<0.05)。表明冷藏后牦牛酸奶中的不飽和脂肪酸因發(fā)生氧化而減少。冷藏前后牦牛酸奶飽和脂肪酸含量分別為(54.86±1.44)%和(53.54±0.49)%；不飽和脂肪酸的含量分別為(22.86±0.58)%和(19.36±1.23)%；進(jìn)一步表明冷藏使得牦牛酸奶的不飽和脂肪酸含量降低。對冷藏前后牦牛酸奶的脂肪酸含量和組成進(jìn)行進(jìn)一步分析可知，冷藏前后牦牛酸奶中MUFA/SFA分別為0.38和0.33；PUFA/SFA分別0.04和0.03；n-6/n-3 PUFA比值分別為1.11和1.96，遠(yuǎn)低于HMSO(UKDepartment of Health)和中國推薦的人類食品中n-6/n-3 PUFA比值最大安全上限4.0[18]。綜合來看，冷藏使牦牛酸奶中的不飽和脂肪酸含量降低，但冷藏后牦牛酸奶的營養(yǎng)價值未發(fā)生顯著的變化，仍具有較高的營養(yǎng)價值。

表4 冷藏對牦牛酸奶脂肪酸種類和含量的影響?

2.5 揮發(fā)性物質(zhì)

由表5、6可知，通過GC-MS分析，從冷藏前后牦牛酸奶中分別鑒定出14，43種揮發(fā)性物質(zhì)。其中，冷藏后牦牛酸奶中的醇類、酸類、酯類、烷烴類物質(zhì)與冷藏前相比，在數(shù)量和相對含量上均顯著增加；而烯類、醛類、酮類含量顯著減少。

冷藏期間牦牛酸奶中的乳酸菌，以及環(huán)境中的酵母菌、醋酸菌等菌種也會作用于牦牛酸奶，并產(chǎn)生相應(yīng)的物質(zhì)[19-20]。從表5、6中可以看出，冷藏前牦牛酸奶中的醇類物質(zhì)只有1種，而經(jīng)過7 d冷藏后醇類物質(zhì)變成了4種，但其相對含量變化不大，分析認(rèn)為牦牛酸奶發(fā)酵過程中未在嚴(yán)格的無菌環(huán)境中，環(huán)境中的酵母菌混入，使得牦牛酸奶中產(chǎn)生了醇類物質(zhì)，這些醇類物質(zhì)有利于牦牛酸奶中酯類物質(zhì)的形成。烯類物質(zhì)是一類不飽和物質(zhì)，冷藏前牦牛酸奶中含有2種，51.07%的烯類物質(zhì)，而冷藏后含有6種，3.06%的烯類物質(zhì)，表明冷藏后烯類物質(zhì)相對含量大幅度減少，可能是由于冷藏環(huán)境中的氧氣使烯類物質(zhì)發(fā)生了氧化反應(yīng)變成酸、醛、酮類物質(zhì)。酸類物質(zhì)冷藏后的種類為10種，相對含量74.4%，遠(yuǎn)高于冷藏前的4種，33.31%，表明牦牛酸奶在冷藏期間酸性物質(zhì)大量積累，分析認(rèn)為可能是醋酸菌等產(chǎn)酸性菌種作用于牦牛酸奶的結(jié)果，此外醇類、醛類、酮類等物質(zhì)的氧化也會使冷藏后牦牛酸奶中的酸性物質(zhì)含量增加；在揮發(fā)性物質(zhì)的檢測中，未檢測到乳酸、乙酸、丁酸等酸性物質(zhì)，分析認(rèn)為這些酸性物質(zhì)與牦牛奶中的蛋白結(jié)合使牦牛奶凝固，還與醇類或醛類物質(zhì)結(jié)合形成酯類物質(zhì)使牦牛酸奶產(chǎn)生特殊的風(fēng)味，從而使其相對含量減少；試驗(yàn)選用的是凝固后的酸奶和冷藏7 d后的酸奶樣品，凝固后的酸奶中酸性物質(zhì)主要與牦牛奶中的蛋白質(zhì)結(jié)合使其含量減少，冷藏7 d 后的酸奶中酸性物質(zhì)與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)形成特殊風(fēng)味物質(zhì)而使其含量減少；所以在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中未檢測出乳酸、乙酸、丁酸等分子量較小的酸性物質(zhì)，主要是分子量較大的酸性物質(zhì)。冷藏后牦牛酸奶中的醛類物質(zhì)含量減少，可能是因氧化形成了酸性物質(zhì)。酯類是由醇類和酸類物質(zhì)因酯化反應(yīng)而生成的一類具有特殊風(fēng)味的物質(zhì)，冷藏后牦牛酸奶中的酯類物質(zhì)為6種，相對含量3.66%，表明適度的冷藏有利于牦牛酸奶特殊風(fēng)味物質(zhì)的形成。牦牛酸奶冷藏后酮類物質(zhì)種類增加而含量減少，可能是因氧化反應(yīng)降低了其相對含量。牦牛酸奶中的烷烴類物質(zhì)在冷藏后的含量和種類均顯著增加，可能是由于烯醇類物質(zhì)氧化造成的。

表5 冷藏對牦牛酸奶揮發(fā)性物質(zhì)的影響

續(xù)表5

表6 冷藏前后牦牛酸奶中揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量的比較

綜合來看，冷藏使得牦牛酸奶中的風(fēng)味物質(zhì)種類增加，尤其是酯類物質(zhì)含量增加，有利于牦牛酸奶風(fēng)味的形成。同時，在冷藏期間也使得酸性、烷烴物質(zhì)含量增加，表明適度的冷藏有利于其風(fēng)味物質(zhì)的形成但長時間的冷藏不利于牦牛酸奶感官品質(zhì)的保持。

3 結(jié)論

冷藏對牦牛酸奶中的蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、水分等常規(guī)營養(yǎng)成分無顯著影響；但在一定程度上促進(jìn)了牦牛酸奶中蛋白質(zhì)的降解和風(fēng)味物質(zhì)的形成；同時，使得牦牛酸奶中不飽和脂肪酸的相對含量降低。綜合來看，冷藏有利于牦牛酸奶營養(yǎng)成分和揮發(fā)性物質(zhì)的形成，并且適度冷藏利于其營養(yǎng)價值和揮發(fā)性物質(zhì)的保持。研究結(jié)果證實(shí)了牦牛酸奶經(jīng)過7 d冷藏，營養(yǎng)品質(zhì)未發(fā)生顯著變化；然而，對于牦牛酸奶冷藏期間哪些微生物和酶促進(jìn)了蛋白質(zhì)的降解和不飽和脂肪酸的氧化未作深入研究，這將是下一步研究的重點(diǎn)和方向。