百合酸奶的揮發性風味物質成分分析

梁 琪，張衛兵，張 炎，劉 歡

（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

百合酸奶的揮發性風味物質成分分析

梁 琪，張衛兵，張 炎，劉 歡

（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

采用頂空固相微萃取（SPME）結合氣質聯用（GC/MS）分析技術研究了蘭州鮮百合、百合酸奶的揮發性風味成分。結果表明，原料鮮百合共鑒定出66種風味物質，主要由烴、羧酸、醇類等組成；百合酸奶80種，對照酸奶64種，主要由酮、羧酸、醛、酯等組成。百合酸奶中，保留原料百合的揮發性化合物較少，大多數是百合及牛奶經乳酸菌發酵后新生成的揮發性物質；與對照酸奶相比較，揮發性物質大類相同，含量有差異，典型的發酵乳特征效應化合物如雙乙酰、乙酸乙酯在百合酸奶中略有增加，乙偶姻、乙醛有所降低。

鮮百合，百合酸奶，SPME-GC/MS，揮發性風味物質

Abstract：Volatile flavor compounds of fresh lily and solidifying lily yoghurt were analyzed by headspace solid phase microextraction（HS-SPME） combined with GC-MS.Results indicated that total 66 volatile flavor compounds were identified in fresh lily，mainly including hydro carbons，carboxylic acid，alcohols etc.80 volatile flavor compounds in the solidifying lily yoghurt，and 64 volatile flavor compounds in the control，mainly including ketone，carboxylic acid，aldehydes，esters etc.The volatile flavor compound identified in the solidifying lily yoghurt keep less compounds of fresh lily，it was mainly new volatile flavor compounds that were produced from fermentaion of fresh lily and milk.Compared with the control yoghurt，the categories of volatile flavor compounds were almost the same，but there was some differences in the content of compounds，the typical compounds of diacetyl and ethyl acetate that had feature effects on flavor of yoghurt increased，while acetoin，aldehyde reduced.

Key words：fresh lily；solidifying lily yoghurt；SPME-GC/MS；volatile flavor compounds

蘭州百合（Lilium davidii var.unicolor Salisb.）是百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）百合的一個變種[1]。由于蘭州獨特的土壤條件和多年生長積累鱗莖碩大，鱗片豐滿白嫩，質地細膩，味醇香甜，鱗片含糖量高，粗纖維少，營養豐富[2]。百合的研究長期集中在種植栽培、貯藏保鮮、產品開發上，鮮有人對百合揮發性風味成分進行研究。百合發酵酸奶是利用蘭州鮮百合和鮮牛奶在乳酸菌作用下發酵制成的產品，因百合具有特殊的清香，百合酸奶風味獨特。隨著人們生活水平的提高，人們對發酵奶風味的要求越來越高，發酵奶的風味已成為食品生產者和消費者關注的問題[3-4]。發酵奶中風味物質的來源主要通過原料乳成分、加工過程變化產生及微生物代謝3種途徑[5]。文獻顯示對于發酵酸奶揮發性風味物質的研究集中于發酵劑[6]、添加大豆[7]、奶的種類不同[8]對風味物質的影響，對百合發酵酸奶的揮發性風味物質研究卻是空白。固相微萃取（SPME）法提取揮發性物質，克服了傳統預處理方法的缺點，無需有機溶劑，分析樣品量少，操作簡單快速，費用低，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，能夠減少被分析揮發性物質的損失等優點[9]，并可與氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用。本文采用SPME-GC/MS對經過處理的百合原料及其發酵酸奶的揮發性物質進行研究和比較分析，以期對特色農產品資源及發酵乳新產品開發提供參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百合 采自蘭州七里河區西果園鄉；牛奶 無抗生鮮牛奶，甘肅農業大學奶牛場提供；砂糖 市售，一級；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Stretococcus thermophilus）組成菌種YO-MIX300型，丹麥丹尼斯克公司；NaCl 分析純，天津市光復精細化工研究所。

SPME手動進樣手柄、萃取纖維頭（75μm CAR/PDMS） 美國Supelco公司；AutoSystem XL-TurboMass氣相色譜-質譜聯用儀 美國Perkin Elmer公司；AL204型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 百合原料制作工藝 挑選表面光潔一致的新鮮百合，將其剝成單瓣，對百合進行蒸制處理10min，取出熟制完的百合瓣，加入一定量的水，用打漿機打漿。將百合熟制制漿的目的是為了去掉百合生味，并且經熟制制漿后，百合組織狀態更為細膩。

1.2.2 百合酸奶的制作工

1.2.3 樣品前處理方法 取10g經處理的百合、百合酸奶及對照酸奶（未添加百合）樣品置于50mL頂空樣品瓶中，加入3g NaCl，密封瓶口，在40℃水浴中平衡10min。將固相微萃取的萃取頭插入頂空瓶中吸附30min，隨后從樣品瓶上拔出萃取頭，再將萃取頭插入氣相色譜儀推出纖維頭于250℃解吸5min[10]，抽回纖維頭后拔出萃取頭，同時啟動氣相色譜儀采集數據。

1.2.4 GC/MS參數條件

1.2.4.1 氣相色譜條件 色譜毛細管柱為：DB-FFAP石英毛細柱（60m×0.25mm，0.50μm）；程序升溫：起始溫度為40℃，保留2min，以50℃/min上升至200℃，不保留，以10℃/min上升至240℃，保留2min。進樣口溫度：250℃；傳輸線溫度200℃；載氣為氦氣；柱流量1mL/min，總流量20mL/min；不分流進樣。

1.2.4.2 質譜條件 電離方式EI，電子能量70eV；離子源溫度為180℃；質量掃描范圍m/z35～400。

1.2.5 數據處理 利用隨機攜帶Xcalibur工作站NIST Libary和Wiley Libary自動檢索各組分質譜數據，并參考文獻及標準圖譜對結果進行核對與確認，僅報道正反匹配度均大于800（最大值為1000）的鑒定結果。按照各組分峰面積歸一化法計算各組分相對含量（每種風味物質組分峰面積占離子色譜圖中所有風味物質總峰面積的百分比）。

2 結果與分析

2.1 GC/MS檢測結果

百合、百合酸奶、對照酸奶（不添加百合）的揮發性風味化合物的檢測結果見圖1～圖3和表1所示。百合原料、百合酸奶、對照酸奶的風味物質種類大約在60～80種。表1為百合及其發酵酸奶的揮發性風味化合物及其相對百分含量。

圖1 百合原料的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of Lily by GC/MS

圖2 百合酸奶的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram of Lily’milk yoghurt by GC/MS

圖3 對照酸奶的總離子流圖Fig.3 Total ion chromatogram of control yoghurt by GC/MS

表1 百合及百合酸奶的揮發性成分及其相對含量Table 1 Volatile flavor compounds of Lily and Lily’milk yoghurt and its relative content

續表

續表

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2.2 百合及其發酵酸奶揮發性風味物質總體比較

由表1可以看出，百合共檢出66種揮發性風味物質，包括烴、羧酸、醇、酯、醛、酮、醚等。百合中的烴、羧酸、醇類相對含量較高，分別達到55.21%、35.41%、6.21%。其中主要是戊烷、巴倫西亞橘烯、長葉烯、乙酸、己酸、異辛醇等。在對照酸奶中共檢出64種揮發性風味物質，含量相對最高的物質是酮、羧酸、醛、酯類，這些物質占總揮發性物質的89.66%，這些都是典型發酵酸奶揮發性風味成分；在百合與鮮牛奶混合進行發酵過程中，經乳酸菌的作用，其揮發性風味物質發生很大變化。在百合酸奶中共檢測出80種風味化合物，含量相對較高的是酮、羧酸、酯、醇類，這些物質占總揮發性物質的90.27%，大都是發酵酸奶揮發性風味成分。

百合酸奶有23種揮發性物質與鮮百合相同，其中在百合、百合酸奶、對照酸奶中都存在的揮發性物質是21種，由于百合本身風味清新淡雅，酸奶中保留的百合香味也較清淡，所以在百合原料和百合酸奶中存在的物質僅有兩種，分別是2-戊烯-2-醇、長葉烯，百合酸奶中新生成了57種化合物，以酮、醇、羧酸類為主。其中酮類物質在原料百合中含量僅為0.22%，而在百合酸奶和對照酸奶中分別為60.92%、64.79%，百合與鮮牛奶進行發酵，乳酸菌主要利用牛奶中的有效物質進行發酵，所以百合酸奶的主要揮發性風味物質與原味酸奶相似；與對照酸奶相比，百合酸奶有55種物質與之相同，其中有34種在百合原料中沒有被發現，它們大多是酮、醇、羧酸類。百合中的烴類物質在百合酸奶中保留較少，含量僅為4.65%，羧酸類物質含量也下降了，最典型的是乙酸，由在百合中的30.85%下降到百合酸奶的6.14%。與此同時，酮類物質含量卻顯著升高了。文獻[11]表明，乳酸菌發酵的乳產品產生許多風味物質，主要有乙醛、雙乙酰、乙偶姻、乙酸乙酯。百合酸奶中，這四種物質含量分別為3.73%、21.43%、29.05%、2.83%；對照酸奶中，分別為5.52%、18.45%、29.31%、1.37%。

2.3 百合及其發酵酸奶的揮發性風味物質分析

百合及其發酵酸奶的風味特征是醇、酸、醛、酮、酯等綜合作用的結果，不能由簡單的幾種物質表征它們的真實風味。百合及其發酵酸奶的風味物質種類繁多，并非每種風味物質都對樣品的風味起決定性作用，這是因為各成分的含量不同，只有在其濃度超過閾值時才能被察覺，并產生風味。

2.3.1 醇類 醇類化合物由于風味閾值高，對風味貢獻度不大[12-13]。由表1可知，醇類化合物在百合中的相對含量為6.21%，主要由異辛醇、4-甲基-1-戊醇、肉桂醇、2-乙基-1-癸醇等組成。酸奶中的醇類主要是由乳酸菌發酵糖作用產生，百合酸奶中醇類主要由2-丁醇、3-戊醇、2，3-丁二醇、丁醇等組成。相比于對照，2-丁醇是百合酸奶中特有物質，其含量為1.47%，3-戊醇、2，3-丁二醇、丁醇含量在百合酸奶中分別增高了0.31%、0.2%、0.67%，而乙醇含量則較對照減少了0.24%。

2.3.2 羧酸類 酸類作為酸奶的主要風味物質，主要表現在滋味上，氣味表現不明顯。由表1可看出，百合酸奶和對照酸奶的羧酸類化合物在種類上比百合多，但在含量上卻明顯減少，百合中的相對含量為35.41%，而在百合酸奶和對照酸奶中分別降低了24.71%、22.53%，降低的主要是乙酸，乙酸所表現出的是尖酸味[14]。百合中沒有發現丁酸，但丁酸在百合酸奶、對照酸奶中相對含量分別為2.85%、2.17%。丁酸表現的是干酪香伴隨著尖酸味[14]。

2.3.3 醛類 醛類風味閾值低，在食品中起重要作用并且是各種氧化風味的來源，也是酸奶風味重要組成成分之一。表1中，在百合中的醛類與兩類酸奶中醛類種類、含量都有差異，其中乙醛僅在百合酸奶和對照酸奶中存在，它呈現醚香、稀釋有果香和青香，是酸奶的主要風味物質，主要由乳酸菌發酵，乳糖降解，丙酮酸脫羧作用形成，或是由形成中間產物乙酰輔酶A的形式形成[15]。

2.3.4 酮類 在發酵乳中，酮類由不飽和脂肪酸的β-氧化降解[16]或熱降解、氨基酸降解或微生物代謝產生。由表1可知，百合中酮類物質含量較少，酸奶中的酮類由雙乙酰、乙偶姻、丙酮、2，3-戊二酮、2-丁酮、2-壬酮組成，結果與Tuba[8]的報道一致。在百合酸奶及對照中酮類物質種類豐富，含量很高，雙乙酰、乙偶姻是酸奶的主要風味物質，表1顯示，它們含量都較高。產香菌種將檸檬酸鹽發酵成雙乙酰，賦予酸奶甜奶油氣味，與對照酸奶相比，雙乙酰在百合酸奶中略有增高。乙偶姻所表現的是奶油香、呈刺激味，它由雙乙酰降解或是由α-乙酰乳酸在乙酰乳酸脫羧酶作用下形成[17]。

2.3.5 酯類 酯類是由分子較小的酸、醇合成的，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等，大都表現出水果香。很多酯類的風味閾值非常低，雖然在檢測結果中質量分數不高，但是對風味的作用很大[10]。由表1可看出，酸奶中的酯類比百合中的豐富，尤其在百合酸奶中，碳酸二甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯含量都高于對照酸奶。

2.3.6 烴類及其他類 烴類由于閾值高，對風味貢獻不大。由表1顯示，百合中的烴類物質含量很高，而百合酸奶與對照酸奶中含量相似。許多烷基苯系列化合物存在于三種樣品中，包括甲苯、乙苯、苯乙烯（蘇合香烯）、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯等，但沒有構成香氣成分[8]。醚類化合物總體來說在百合、百合酸奶、對照酸奶中含量比較低；吡嗪是牛乳或乳制品通過加熱發生美拉德反應生成的，是具有烘焙堅果味的風味化合物，在百合酸奶及對照中發現少量的吡嗪。

C3～C7的飽和及不飽和醇、飽和醛，如4-甲基-1-戊醇、2-戊烯-2-醇、丙醛、戊醛、己醛、庚醛，它們都在原料百合中被鑒定出，有的在百合酸奶中存在，由于在低分子質量范圍內揮發性強，官能團（羥基、羰基、酯基等）的比重大，官能團特有的氣味也較強烈[18]，也許是賦予百合特殊清香味的主要風味物質。另外只在百合酸奶中存在的飽和醇、醛、酮、酯，例如2-丁醇、丙醇、丙醛、2-丁酮、乙酸戊酯等，可能對賦予百合酸奶風味也有一定貢獻。

3 結論

3.1 采用SPME技術，結合GC/MS分析檢測，百合的揮發性物質66種，主要以烴、酸、醇類為主。百合酸奶80種、對照酸奶64種，主要由酮、羧酸、醛、酯組成。

3.2 百合酸奶中的揮發性化合物大多數是百合與鮮牛奶經乳酸菌發酵后新生成的揮發性物質；典型的發酵酸奶特征效應化合物如雙乙酰、乙酸乙酯在百合酸奶中略有增加，乙偶姻、乙醛有所降低。

[1]中華人民共和國藥典[M].第二部.1995：816-820.

[2]王琦.蘭州百合化學成分的研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2007.

[3]OTT A，HUG I A，BAUMGARTNER M，et al.Sensoy investigation of yoghurt flavour perception：mutual influence of volatiles and acidity[J].J Agric Food Chem，2000，48（2）：441-450.

[4]YONCA K Y.Aroma active and off flavor compounds of nonfat dried milk[J].J Agric Food Chem，2002，50（2）：305-312.

[5]HIROYUKI K，HEATHER L，TANUSZ P.Application of solid-phase microextraction in food analysis[J].J Chromatography A，2000，880（1）：35-62.

[6]BESHKOVA D，SIMOVA E，FRENGOVA G，et al.Production of flavour compounds by yogurt starter cultures[J].Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology，1998，20（3）：180-186.

[7]HAU Y C.Volatile flavor components in red fermented soybean（Glycine max） curds[J].J Agric Food Chem，2000，48：1803-1809.

[8]TUBA E，MUSTAFA S，ENGüL.Comparison of volatile compounds in yoghurts made from cows’，buffaloes’，ewes’ and goats’ milks[J].International Journal of Dairy Technology，2011，64（2）：240-246.

[9]STEFFEN A，PAW L.Analysis of flavor volatiles using headspace solid-phase micro-extraction[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry，1996，44（8）：2187-2193.

[10]葛武鵬，李元瑞，陳瑛.牛羊奶酸奶揮發性風味物質固相微萃取GC/MS分析[J].農業機械學報，2008，39（11）：64-75.

[11]呂加平，駱承庫.乳酸菌發酵乳中揮發性風味物質的動力學分析[J].食品科學，1998，19（10）：13-17.

[12]FUNEBO T，OHLSSON T.Microwave-assisted air dehydration of apple and mushroom[J].Journal of Food Engineering，1998，38（3）：353-367.

[13]WANG J，SHENG K.Far-infrared and microwave drying of peach[J].LWT，2006，39（3）：247-255.

[14]DAMIAN C F，CAROLINE M O， JOHN P.Solid phase microextraction（SPME） combined with gas-chromatography and olfactometry-mass spectrometry for characterization of cheese aroma compounds[J].LWT，2004，37（2）：139-154.

[15]CHAVES A C S D，FERNANDEZ M，LERAYER A L S，et al.Metabolic engineering ofacetaldehyde production byStreptococcus thermophilus[J].Applied and Environmental Microbiology，2002，68（11）：5656-5662.

[16]MCSWEENEY P L H，SOUSA M J.Biochemical pathways for the production of flavour compounds in cheeses during ripening：A review[J].Le Lait，2000，80（3）：293-324.

[17]OTT A，GERMOND J E，BAUMGARTNER M，et al.Aroma comparisons of traditional and mild yogurts：headspace gas chromatography quantification of volatiles and origin of adiketones[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1999，47（6）：2379-2385.

[18]李瑜.新鮮南瓜和南瓜汁揮發性風味物質的成分比較[J].食品科學，2010，31（2）：208-210.

Analysis of volatile flavor compounds of solidifying lily yoghurt

LIANG Qi，ZHANG Wei-bing，ZHANG Yan，LIU Huan
（College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

TS252.54

A

1002-0306（2012）16-0099-07

2012-01-10

梁琪（1969-），女，副教授，主要從事食品科學、食品品質方面的研究。

科技部科技人員服務企業行動項目（2009GJG10014）。