傳統宮廷奶酪揮發性風味物質研究

羅天淇，張健，余志堅，陳超，曹永強，楊貞耐,

（1.北京工商大學，北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京市食品添加劑工程技術研究中心，北京100048；2.東君乳業（禹城）有限公司，山東德州253000）

0 引 言

干酪是乳品產業的重要組成部分，具有營養價值高，風味多樣，保存期長等優點[1]，但受限于中國消費者對西式干酪風味接受度低等因素，國內干酪產業占比僅為0.07%[2-3]，開發能夠被廣大消費者接受的中式干酪是推動中國干酪產業發展的當務之急。

宮廷奶酪是著名的清代宮廷乳制品之一[4]，它由牛乳與米酒混合，經酸性蛋白酶凝固而成[5]，口感豐潤細膩，具有獨特的酒、乳融合香氣，擁有良好的市場基礎與推廣價值[6]。

本研究采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用（SPME-GC-MS）和香氣活力值（OAV），確定了宮廷奶酪的揮發性風味物質組成及關鍵風味物質的含量，明確了宮廷奶酪酒乳香氣的主要來源，展示了傳統宮廷奶酪與切達干酪揮發性風味物質的差異性，研究為開發符合中國消費者口味的干酪產品提供參考。

1 實驗

1.1 材料與試劑

傳統宮廷奶酪；正己烷、2-甲基-3-庚酮（均為分析純）；C6~C30正構烷烴（色譜純）；氮氣（純度99.9%）。

1.2 儀器與設備

DVB-CAR-PDMS手動固相微萃取進樣器；7890A-7000氣相色譜-質譜聯用儀；CP124S分析天平。

1.3 方法

1.3.1 宮廷奶酪與切達干酪制作

牛乳殺菌→冷卻→加米酒混合攪勻→灌裝→烤制（加熱凝乳）→密封冷藏

1.3.2 SPME法提取揮發性成分

萃取前將SPME纖維置于GC-MS進樣口老化。取10 g宮廷奶酪和1μL內標物2-甲基-3-庚酮于30 mL萃取瓶中，內標物濃度為0.816μg/μL，加蓋密封，在40℃恒溫水浴下平衡30 min后，將SPME萃取纖維通過瓶蓋插入樣品中的頂空部分，推出纖維，頂空吸附30 min后拔出；快速插入GC-MS進樣口解吸5 min，進行氣相色譜-質譜聯用分析。

1.3.3 GC-MS條件

色譜條件：采用DB-WAX（30 m×0.25 mm，0.25 μm）色譜柱進行分析。升溫程序：起始柱溫40℃，保持3 min，以5℃/min升溫到200℃，以10℃/min升至230℃，保持3 min，載氣為氦氣，流速1.2 mL/min，不分流進樣。

質譜條件:電子電離源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，質量掃描范圍m/z 40～250。

1.3.4 定性定量分析

定性分析：化合物通過NIST 14質譜數據庫和文獻報道的保留指數RI值來鑒定。利用系列正構烷烴換算成RI值，所得的RI值與相關文獻進行比較來進一步確定宮廷奶酪樣品中的揮發性風味成分。保留指數是在分析樣品中添加了C7~C21的正構烷烴內標物后，根據公式(1)進行計算：

式中：t'(i)為待測組分的調整保留時間[t'(n)

定量分析：使用2-甲基-3庚酮為內標物，采用內標法進行定量分析，求得各揮發性成分的含量。

1.3.5 OAV計算

OAV計算公式為

式中：Ci為化合物質量分數(μg/g)；OTi為該化合物在水中的嗅覺閾值/(mg·kg-1)。

2 結果與分析

2.1 宮廷奶酪風味物質分析

2.1.1 SPME-GC-MS檢測結果

如表1所示，通過使用SPME-GC-MS，從宮廷奶酪中一共檢出揮發性物質36種，包括烴類7種、醇類2種、醛類7種、酮類4種、酯類5種、酸類6種、其他化合物2種。

2.1.2 烴類化合物

烴類(除萜烯類化合物)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂[8]，如本實驗檢出的十二烷、十四烷，這些物質閾值較高，對干酪風味的貢獻較小，在發酵乳制品中，烴類物質大多來源于原料乳自身[9]。在檢出的7種烴類物質中，甲苯、苯乙烯是已經被報道的揮發性風味化合物。相關研究表明甲苯具有水果甜味[10]，而苯乙烯被認為具有香醋味、橘香味，康明麗等[11]指出，苯乙烯在果酒中主要以游離態存在，能隨著酒液轉移到其他食品中，并且在發酵乳制品中罕見報道，因此宮廷奶酪中的苯乙烯很有可能是直接來自于米酒的風味物質，但也不能排除是米酒中微生物發酵乳成分得到的產物的可能。

2.1.3 醇類化合物

醇類化合物通常具有芳香味和植物香味，由于感覺閾值較高，醇類物質對干酪風味貢獻有限，但在米酒中與部分酯類對米酒香氣有重要貢獻[12]，可能是宮廷奶酪中酒香氣味的來源。本研究只檢測出了乙醇和芳樟醇這兩種醇類物質。乙醇具有特殊的、令人愉快的酒香味[13]，廣泛存在于各種干酪中。一般認為醇類風味物質中，除了乙醇是微生物經無氧代謝產生，其他高分子的醇類大多來自與脂肪氧化，通過脂肪酶降解脂肪酸產生[14]。芳樟醇是一種極性風味物質，有著類似于百合花、鈴蘭等令人愉悅的香氣[15]。伍慧方[16]研究發現，隨著儲藏時間的變化，宮廷奶酪中會有由脂肪酸分解得到的二級醇類產生，比如在保藏14 d時時有2-庚醇檢出，但由于宮廷奶酪正常保藏時間為3 d左右，長期保藏過程中產生的醇類可能與宮廷奶酪的變質有關，對宮廷奶酪的風味沒有影響。

2.1.4 醛類化合物

醛類是干酪中重要的風味物質之一，其風味閾值一般很低，但由于醛類化合物主要是由脂肪酸自動氧化以及氨基酸降解生成，如色氨酸可降解成苯甲醛，屬于化學性質比較活潑的不穩定中間體化合物，在一定條件下易被還原成相應的醇，因此在乳制品中這類化合物的含量通常都不高，在本實驗中醛類物質含量為揮發性物質總體的6.4%~8.78%。苯甲醛的氣味被描述為杏仁、燒焦的糖，可能來自于原料乳滅菌時發生的美拉德反應，能參與形成“加熱過”的氣味[17]。己醛能賦予乳制品新鮮味和青草味，而壬醛具有花香、柑橘以及脂肪香氣[18]，是巴氏殺菌奶中的主要風味物質[19]。辛醛有很強烈的水果香味，癸醛可以賦予食品肥皂、橙皮、牛油風味[20]。糠醛具有花香，是白酒中典型風味物質，但是其感覺閾值呈隨酒精度上升而增加，且變化較大的趨勢[21]。4-乙基苯甲醛能帶給食品香甜的氣息。

2.1.5 酮類化合物

酮類化合物可以由多不飽和脂肪酸氧化、熱降解、氨基酸降解和微生物代謝產生，隨著碳鏈的增長香氣更加濃郁[22]，其中甲基酮類化合物更是被認為是表面霉菌成熟干酪和藍紋干酪的特征風味物質[23]。2-庚酮具有藍紋奶酪樣氣味，2-壬酮具有青香、脂肪

香，是超高溫瞬時滅菌（UHT）奶中最主要的香氣風味物質。2-辛酮具有花香氣味，2-十一酮具有脂肪香以及奶油、乳酪的味道[24]，2-十三酮具有水果香、青香。這些甲基酮的存在可能與宮廷奶酪使用的米酒中的霉菌發酵乳成分有關。此外，苯乙酮有著鮮花、杏仁的香氣，6-甲基-5-庚烯-2-酮可以賦予食品一種類似于蘑菇的氣味[25]。

表1 宮廷奶酪中揮發性組分的定性定量分析及感覺閾值

2.1.6 酯類化合物

酯類化合物是非常重要的一種呈香物質，在干酪中一般給人以甜的果香味，同時奶酪中酯類化合物的存在還可以緩解短鏈酸類化合物引起的尖刺感，使整體風味變得柔和，但是過多的酯類化合物容易使得奶酪風味偏水果味[26]。本實驗檢測出的酯類風味物質中，乙酸乙酯具有菠蘿的香味，是切達干酪的主體揮發性風味物質，同時也廣泛存在于各種典型干酪中[27]。乙酸丁酯具有梨的香味，而丁位癸內酯能夠讓食物產生類似于椰子氣味的香氣。這些短鏈的酯類化合物在常溫條件下揮發性較強，具有較大的風味貢獻潛力。此外，丙烯酸丁酯、(S)-縮水甘油乙酸酯這些酯類化合物的氣味尚未見報道，可能對其他風味物質有修飾作用或者能夠與其他揮發性物質結合作用產生氣味。

2.1.7 酸類及其他化合物

通常認為酸類物質在發酵乳制品中主要表現在滋味上，但薛璐等[28]指出宮廷奶酪的風味不但來自于凝乳酶水解乳蛋白產生的風味物質，同時也受到米酒中脂肪酶降解脂肪產脂肪酸的影響，潘國卿[29]也表示短鏈脂肪酸（C4:0-C10:0）是構成乳制品奶油香味的主要成分，其中丁酸為牛乳中所特有。本實驗中酸類化合物是含量高的風味化合物，分別為風味物質總量的64.83%、58.61%、55.7%。乙酸能夠賦予奶酪醋味，在酸類物質中含量遠遠高于其他酸類化合物，這可能也是檢測出的酯類化合物中乙酸乙酯含量較高的原因。丁酸具有奶油味，己酸具有油脂味，辛酸有清香和微弱的水果酸氣味、淡酸味，癸酸具有脂肪味。伍慧方[16]發現，自制的宮廷奶酪直到第14天才開始有丁酸、己酸、辛酸檢出。而在本實驗中，傳統宮廷奶酪風味物質中含有各種短鏈脂肪酸，說明傳統宮廷奶酪使用的米酒中可能富含脂肪酶，在宮廷奶酪制作期間就降解乳脂肪產生了大量短鏈脂肪酸。滕國新等[4]從來自清宮奶制品制作傳人提供的酒曲中分離出了克普斯假絲酵母、德爾布有孢酵母、少根根霉、卷枝毛霉、地衣芽孢桿菌這5種微生物，并發現在米酒發酵后期這些微生物就只剩下其中兩種，因此傳統宮廷奶酪揮發性物質中揮發性短鏈脂肪酸的存在，可能與發酵使用的米酒中的微生物以及這些微生物釋放的脂肪酶有很大的關系。

雖然宮廷奶酪在外形上與凝固型酸奶相似，但Imhof等[30]在他們的研究中指出，在普通發酵乳制品的風味物質中，只有乙醛、雙乙酰、乙偶姻、乳酸和揮發性脂肪酸這五類是由發酵劑菌種產生，其余物質都來自原料奶，同時這5種物質對于發酵乳特征風味具有重要貢獻[31]。而在本實驗對宮廷奶酪風味物質的研究中，除了揮發性脂肪酸能夠通過其他菌種以及脂肪酶作用產生外，其余4種物質均沒有檢出，說明宮廷奶酪在凝乳過程產生中的風味物質與普通發酵乳制品有著明顯差別，這一結果也從風味物質的角度驗證了宮廷奶酪是一種酶凝性發酵乳制品，而非酸凝性發酵乳制品。

2.1.8 其他物質

其他物質中，二甲基砜具有硫磺氣味，是一種具有保健功能的有機硫化物，但是其來源有待進一步研究確定。苯酚可能來源于酪氨酸的分解，具有防腐和殺菌作用，它的存在有利于產品的穩定[32]。

2.2 揮發性風味物質的OAV分析

雖然使用內標法對宮廷奶酪中的風味物質進行了定量，但濃度高低與風味物質對整體香氣的貢獻無直接聯系，這主要取決于分析物的閾值。根據定量結果并查詢相關物質感覺閾值計算得到風味物質的香氣活力值(OAV)，共確定了26種風味物質的OAV值，其中OAV>0.1的物質如圖1所示（三組樣品取平均值）。OAV>1的香氣化合物被認為是食品的香氣特征貢獻組分，香氣化合物的OAV越大，說明其對整體香氣貢獻越大[33-34]。但是由于實際香氣組分之間在整體香氣貢獻中具有協同或拮抗效應，通常香氣成分之間相互作用以加成為主，協同和掩蓋作用較少[35]，一些OAV<1的物質可能通過與其它物質間的協同效應而使其香氣被人們感知，而一些OAV>1的物質也可能由于拮抗作用而不能被感知到[34]。

圖1 宮廷奶酪中揮發性成分OAV值

在26種風味物質中只有辛醛的OAV值大于1（OAV=4.87），所以辛醛是宮廷奶酪的香氣貢獻組分，而芳樟醇、己醛、壬醛、丁位癸內酯這些OAV值相對較高的物質（OAV>0.1）可能通過與其他物質的協同效應而使其氣味被人們感知，或者對其他風味物質的風味有修飾作用。其他常見干酪的風味研究表明，切達干酪主體揮發性風味物質主要有乙酸乙酯、辛酸乙酯和異戊醛[36]；藍紋干酪主體物質種類以酯類為主，另外還有2-壬酮、異戊醛等；高達干酪中異戊醛、壬醛、丁酸和乙酸乙酯對風味有重要貢獻[37]；卡門貝爾干酪中關鍵化合物包括苯乙醇、乙基丁酯、甲硫醇等物質；艾達姆干酪主體風味物質主要包括酮類和酯類物質。同時，王磊等[27]對包括切達干酪在內的8種常見的市售典型成熟干酪進行了揮發性風味物質研究，均無辛醛檢出。并且由于宮廷奶酪中其他風味物質OAV值相對辛醛都較低，可以認為辛醛對宮廷奶酪的整體風味有著較大貢獻，是宮廷奶酪擁有區別于其他種類干酪的特征風味的關鍵化合物。

此外，劉明等[21]指出白酒中風味物質的嗅覺閾值呈隨酒精度上升而增加的趨勢，其中酯類、酸類、醛類變化較大，因此乙醇的存在可能會使宮廷奶酪的香氣更難被察覺，在感官上呈現出清淡的特點。并且在目前的相關研究中，宮廷奶酪的具體制作工藝上存在較大差異[28,38-40]，主要是烤制溫度、時間沒有統一標準，這方面的差異可能會引起易揮發性風味物質在制作過程中一定程度上的損失，同時米酒過濾程度也說法不一，可能會影響某些來自米酒的風味物質的含量，進而阻礙宮廷奶酪特征風味圖譜的建立。

2.3 主成分分析

圖2為宮廷奶酪與切達干酪風味物質的主成分分析結果。圖2中，g-1，g-2，g-3為宮廷奶酪；q-1，q-2，q-3，q-4分別為保存0，4，8，12周的切達干酪；1為甲苯；2為6,6-二甲基-5-亞甲基-1,3-環戊二烯；3為十二烷；4為苯乙烯；5為十四烷；6為十五烷；7為長葉烯；8為乙醇；9為芳樟醇；10為己醛；11為辛醛；12為壬醛；13為糠醛；14為癸醛；15為苯甲醛；16為4-乙基苯甲醛；17為2-庚酮；18為2-辛酮；19為6-甲基-5-庚烯酮；20為2-壬酮；21為2-十一酮；22為苯乙酮；23為2-十三烷酮；24為乙酸乙酯；25為(S)-縮水甘油乙酸酯；26為乙酸丁酯；27為丙二醇甲醚醋酸酯；28為丁位癸內酯；29為乙酸；30為4-丁氧基丁酸；31為丁酸；32為己酸；33為辛酸；34為癸酸；35為二甲基砜；36為苯酚；37為癸烷；38為十一烷；39為對二甲苯；40為十三烷；41為3-甲基-1-丁醇；42為甲基丁烯醇；43為2-乙基-1-己醇；44為十六醇；45為苯乙醇；46為3-羥基丁二酮；47為2,7-二甲基-5-羥基-4-辛酮；48為乙酸乙烯酯；49為己酸乙酯；50為苯。

圖2 主成分分析結果

為了為明確揮發性風味物質對宮廷奶酪風味的影響以及宮廷奶酪與切達干酪揮發性風味的差異，在實驗室已有研究基礎上[41]，利用主成分分析法考察了揮發性風味物質與樣品間的分布關系。如圖2所示，F1和F2的貢獻率分別為89.3%、8.07%，可以很好的解釋揮發性風味物質對樣品風味的影響以及宮廷奶酪與切達干酪風味上的差異。從PCA圖譜中可以看出，宮廷奶酪3樣品分布較近，樣品間風味物質的差異小，而宮廷奶酪與切達干酪分別各自聚集分布在F2軸左右兩側，說明兩種奶酪在風味物質組成上存在顯著差異，同時F1主成分中的風味物質是造成兩種干酪產生顯著差異的主要因素。宮廷奶酪的風味物質中，甲苯（1）、乙醇（8）、苯甲醛（15）、2-庚酮（17）、乙酸乙酯（24）、乙酸（29）對F1貢獻較高，表明宮廷奶酪與切達干酪的差異不僅和宮廷奶酪自身特有的風味物質（苯甲醛）有關，也和那些兩種奶酪共有風味物質的含量有關（甲苯、乙醇等），其中宮廷奶酪中乙酸的含量要顯著高于切達干酪，而其他幾種物質則是遠低于切達干酪（具體含量見附表）。而在F2主成分方向上，宮廷奶酪與成熟8周的切達干酪最為接近，丁酸、己酸、辛酸、癸酸等酸類風味物質對F2主成分貢獻較高，說明宮廷奶酪與新鮮切達干酪在有機酸組成上有著一定的相似性。

3 結論

采用GC-MS確定了傳統宮廷奶酪的揮發性風味物質，共檢測出風味物質36種，包括烴類（2.51%~3.2%）、醇類（1.95%~2.79%）、醛類（6.41%~8.78%）、酮類（13.12%~19.53%）、酯類（7.68%~12.57%）和酸類等（55.7%~64.84）。OVA法確定其中辛醛揮發性風味的貢獻最大，同時是宮廷奶酪特征風味的關鍵化合物，而芳樟醇、己醛、壬醛、癸醛、2-十一酮、丁位癸內酯可能通過與其他物質的協同效應而使其氣味被人們感知，或者對其他風味物質的風味有修飾作用。主成分分析結果表明宮廷奶酪中的甲苯、乙醇、苯甲醛、2-庚酮，是宮廷奶酪與切達干酪在風味上產生顯著差異的重要影響因素，同時宮廷奶酪與切達干酪在酸類風味物質上有一定的相似性。本研究為宮廷奶酪風味品質的改善提供了理論基礎，為開發適合中國消費者口味的干酪產品提供參考。