發酵乳酪乳清中風味物質的分析研究

張紅濤，孫娜，劉紅梅

（新疆醫科大學 高職學院，烏魯木齊 830054）

發酵乳酪乳清中風味物質的分析研究

張紅濤，孫娜，劉紅梅

（新疆醫科大學 高職學院，烏魯木齊 830054）

采用頂空固相微萃技術（HS-SPME）對發酵乳酪乳清中揮發性風味物質進行提取,并利用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）對揮發性風味物質進行分離鑒定。共鑒定出30種化合物,其中酸類物質質量分數最高,占總量的19.85%;其次為酮類,占總量的12.55%。在發酵乳酪乳清中這些揮發性物質中酸類和酮類物質可能為其重要的風味特征物質。

乳酪乳清；風味物質；固相微萃取；氣相色譜質譜聯用儀

0 引 言

新疆傳統發酵乳酪乳清是牧民以新鮮牛乳為原料，利用傳統發酵菌發酵，把酪蛋白凝固分離后剩下的副產品。發酵乳酪乳清作為一種民族藥，在哈薩克族居住地已有數千年的應用歷史，主要用于調節血脂、血糖等。發酵乳酪乳清中含有乳清蛋白、磷脂、乳糖、礦物質及維生素。目前對乳酪乳清的研究主要集中于傳統發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，其風味對患者長期食用品質有重要影響，但關于賦予其氣味的揮發性成分構成以及其氣味特征尚不清楚，因此有待于進行深入研究。

本研究以發酵乳酪乳清為研究對象,采用SPME提取其揮發性成分,通過GC-MS對揮發性成分鑒定,初步探明發酵乳酪乳清中揮發性風味成分組成,并初步分析和評價揮發性物質對乳酪乳清總體風味可能的貢獻,為確定乳酪乳清主體香味成分、評價和改善其風味品質奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

新鮮新疆傳統發酵乳酪乳清，購于新疆阿勒泰牧區，4℃保存待測。

1.2 儀器設備

固相微萃取裝置；SPME手動進樣手柄 （涂層為DVB/CAR/PDMS 35/50 μm萃取頭）；40 mL頂空鉗口樣品瓶；氣質聯用儀：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，進行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS色譜分析

（1）色譜條件

毛細管色譜柱為DB-5ms柱 （30m×0.25mm×0.25um）；進樣口溫度為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）質譜條件

離子源溫度200℃；傳輸線溫度250℃；檢測氣電壓350 V；離子化模式為EI+；發射電流200 μA；電子能70 eV；數據采集為全掃描。

1.3.3 數據分析

定性：實驗數據處理由Xcalibur軟件系統完成，未知化合物經計算機檢索同時與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）的鑒定結果。

定量：各揮發性化合物的相對質量分數通過峰面積歸一化法計算。

2 結果與討論

2.1 乳酪乳清中揮發性物質組成

利用NIST譜庫（107k compounds）和Wiley譜庫（320k compounds，version 6.0）對總離子流圖的結果進行匹配檢索定性，匹配度和純度均大于800（最大值為1000）作為鑒定結果[1，2]，最終得出在本實驗選擇的樣品及其測定條件下，鑒定出30種會發現風味物質，結果如表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。

表1 乳酪乳清中揮發性物質及相對質量分數

2.2 乳酪乳清中揮發性成分的風味特征

隨著分析檢測手段的更新，已鑒定出大量的影響風味的組成成分，按其結構可分為酸類、羰基化合物、酯類、醇類、芳香族化合物、雜環化合物、硫化物等7類成分[3-5]。其中有少數被證明對整體風味有確定性的影響。

醇類通常具有芳香、植物香、酸敗味。根據菌種不同質量分數差異很大，這與菌的胞內酶類有關[6]。其由相應的醛通過脫氫酶催化的還原反應形成。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的醇。但是隨著發酵時間延長,醇類易于和酸類結合成酯。

醛類是重要的風味物質之一,其風味閾值一般很低,是各種氧化風味的來源,醛類有很強的與其他物質疊加的風味效應[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生。雙乙酰（丁二酮、戊二酮）、甲基酮是發酵乳品的主要風味物質,雙乙酰類給人一種強烈的奶油和宜人的香味，甲基酮則具有獨特的清香和果香[8]。乳酪乳清中的酮類主要是在發酵劑微生物產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。本研究測得酮類物質質量分數僅次于酸類，與此結論相一致。

酸類作為乳清的主要風味物質,不僅表現在氣味上,而且在滋味上也很明顯。乳酸是發酵乳的主體酸,是最主要的滋味物質。但從風味上來講,乙酸、丙酮酸、戊酸、辛酸、癸酸都得到了檢測。乳酸是發酵菌代謝乳糖的產物，發酵后期，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味物質,主要是通過脂肪酸水解和微生物代謝產生,尤其是中短鏈脂肪酸水解產生的甲基酮和內酯直接對發酵乳風味產生影響[9]。酯類能夠產生很強的水果味，令人愉悅。但是也有文獻報道，如果酯的質量分數過高或者與其他風味物質的濃度比例不協調，很容易產生不良的風味。

3 結 論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術對乳酪乳清中的揮發性風味物質進行了分析，結果表明此方法快速方便，可以對乳清中的風味和質量進行有效的分析。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%）為質量分數最高類的揮發性成分,它們的質量分數占總量的30.14%。

基于原料乳成分、加工條件及混合發酵菌微生物代謝等因素的差異，不同發酵乳制品風味物質千差萬別，種類繁多。從本次研究提示新疆傳統發酵乳酪乳清發酵菌種和風味物質之間的相互關系，有待于我們進一步研究。

[1]劉虎威.氣相色譜方法及應用[M].北京：化學工業出版社，2000.

[2]劉源,周光宏,徐幸蓮.固相微萃取及其在食品分析中的應用[J].食品與發酵工業,2003,29（7）：83-87

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[6]章獻,趙勇,劉源，等.2種韓國泡菜揮發性風味物質分析研究[J].食品與發酵工業,2009,35（1）：150-156.

[7]劉敬科,劉松雁,趙巍.小米粥中揮發性風味物質的分析與研究[J].糧食與飼料工業,2010,35（11）：31-33.

[8]馬玲,徐靜，宗學醒，等.酸凝干酪成熟過程中揮發性風味物質的分析[J].中國乳品工業,2009,37（3）：23-26.

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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，實驗師，從事化學教學與研究。

劉紅梅

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