低膽固醇牛油的制備及其理化性質(zhì)分析

劉琳，謝勇，劉越，鄭萬琴，肖德清，劉雄*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(重慶帥克食品有限公司，重慶，402284)

食用牛油是由屠宰分割新鮮、潔凈完好的脂肪組織精煉而成，精煉后的牛油為白色或淺黃色固體，質(zhì)地均勻細(xì)膩，具有特殊的動(dòng)物油脂風(fēng)味[1]。牛油因富含維生素、脂肪酸、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并具有獨(dú)特濃郁的脂肪風(fēng)味，被廣泛用于烘焙制品、香精香料、調(diào)味醬料包等各類食品加工制造領(lǐng)域[2]。

在川渝地區(qū)牛油主要用于制作火鍋底料，以牛油火鍋底料煮制的火鍋，色澤光亮，味道濃郁，有著其他油脂無法比擬和替代的優(yōu)點(diǎn)。由于火鍋底料制作與食用的特殊性，在加工及涮煮過程中需要使用大量牛油。雖然牛油能賦予火鍋獨(dú)特的風(fēng)味，但牛油中膽固醇含量較高，過多攝入會(huì)增加動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖、冠心病和高血壓等心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民消費(fèi)水平逐漸提高，消費(fèi)者對(duì)于健康飲食的需求越來越高。因此，脫除牛油膽固醇就顯得尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于食品膽固醇脫除的主要方法有吸附劑吸附法、蒸餾法、超臨界CO2法、復(fù)合電磁波法、溶劑抽提法、中草藥精煉法、氧化酶分解法、β-環(huán)糊精包合法等[6]，其中，β-環(huán)糊精包合法脫除技術(shù)因成本低、安全、可食無毒、簡(jiǎn)單可行等優(yōu)點(diǎn)受到重視，并在豬油、蛋黃、奶制品等方面得到廣泛的應(yīng)用[7-9]。因此，利用β-環(huán)糊精脫除牛油膽固醇具有一定的可靠性。但國(guó)內(nèi)外鮮有關(guān)于油脂進(jìn)行膽固醇處理后其基本性質(zhì)的研究報(bào)道，尤其是食用牛油。任美燕等[10]采用中性Al2O3降低牛油中膽固醇含量且對(duì)牛油的基本理化性質(zhì)影響小；朱巍[11]利用膽固醇氧化酶脫除液化豬油膽固醇后發(fā)現(xiàn)試樣中脂肪酸組分基本不變；ALONSO等[12]使用β-環(huán)糊精降低牛乳中膽固醇含量，結(jié)果顯示β-環(huán)糊精能有效脫除牛乳中膽固醇且不影響牛乳脂肪中的脂肪酸和甘油三酯成分。然而，國(guó)內(nèi)外鮮有關(guān)于利用β-環(huán)糊精脫除牛油膽固醇后其性質(zhì)變化的研究報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)首先以膽固醇脫除率為指標(biāo)，采用β-環(huán)糊精包合法脫除牛油膽固醇，并探討添加量、攪拌時(shí)間、攪拌溫度對(duì)脫除效果的影響，其次，測(cè)定了所得低膽固醇牛油的脂肪酸、熱力學(xué)特性、流變特性、風(fēng)味物質(zhì)等理化性質(zhì)，為低膽固醇牛油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

純牛油(肖老伍)，重慶市帥克食品有限公司；食品級(jí)β-環(huán)糊精，華興生物化工有限責(zé)任公司；膽固醇標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%)，索萊寶公司；所有用于色譜的有機(jī)溶劑均為色譜純；其余有機(jī)溶劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DSC 4000差示掃描熱儀，美國(guó)PerkinElmer公司；UV-2450紫外分光光度計(jì)、QP 2030 PLUS 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(gas chromatofraphy-mass spectrmetry,GC-MS)，日本島津公司；50/30 μm PDMS/CAR 萃取纖維頭、SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄，美國(guó)Supelco公司；DHR-1 TA流變儀，美國(guó)TA公司；JJ-1數(shù)顯恒溫調(diào)速電動(dòng)攪拌器，方科儀器有限公司；離心機(jī)，安信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 β-環(huán)糊精包合法脫除膽固醇

參照李相昕等[7]的方法并稍作調(diào)整。稱取50 g牛油(已融化)于250 mL燒杯中，加入50 g去離子水和不同量的β-環(huán)糊精，混合均勻。將混合物置于不同溫度的水浴鍋中，以200 r/min速度攪拌不同時(shí)間后取出，在4 000 r/min下離心10 min，水洗3～4次，小心取出上層油脂，干燥后低溫密封避光保存。

1.3.2 理化指標(biāo)檢測(cè)

膽固醇按GB/T 5009.128—2003比色法測(cè)定，酸價(jià)按GB/T 5009.229—2016冷溶劑指示劑滴定法測(cè)定，碘值按GB/T 5532—2008測(cè)定，過氧化值按GB/T 5009.227—2016的滴定法測(cè)定，熔點(diǎn)按GB/T 12766—2008測(cè)定，相對(duì)密度按GB/T 5518—2008測(cè)定，丙二醛按GB/T 5009.181—2016測(cè)定，水分及揮發(fā)物按GB/T 5009.236—2016電熱干燥箱法測(cè)定。

1.3.3 膽固醇脫除率的計(jì)算

取各油樣按照1.3.2的方法測(cè)定膽固醇含量，按公式(1)計(jì)算膽固醇脫除率：

(1)

式中:W1為牛油膽固醇含量，mg/g;W2為脫除膽固醇后牛油膽固醇含量，mg/g。

1.3.4 GS-MS脂肪酸含量的測(cè)定

樣品前處理：參照ZHANG等[13]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取0.1 g油脂于試管中，加入5 mL正己烷，振蕩5 min使其完全溶解；加入2 mL 0.5 mol/L的KOH-CH3OH溶液，充分搖勻后置于60 ℃水浴鍋中加熱30 min對(duì)樣品進(jìn)行甲酯化，靜置分層1 h，取上清液進(jìn)行分析，進(jìn)樣量為1 μL，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果取平均值。

色譜條件[14]：DB-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm);進(jìn)樣口溫度250 ℃。程序升溫：起始溫度45 ℃; 20 ℃/min升溫至140 ℃，保持2 min;10 ℃/min升溫至180 ℃，保持2 min;2 ℃/min升溫至210 ℃，保持5 min；2 ℃/min升溫至230 ℃，保持8 min；10 ℃/min升溫至250 ℃，保持2 min。載氣He，流速1 mL/min，分流比50∶1。

質(zhì)譜條件：離子源EI；離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；接口溫度 280 ℃；質(zhì)量掃描范圍(m/z)：5～500，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)NIST08 s.LIB。

數(shù)據(jù)處理：將樣品質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)與NIST08 s.LIB質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索對(duì)比，再結(jié)合MS圖中的特征碎片離子與相關(guān)參考文獻(xiàn)即可對(duì)相應(yīng)化合物定性，采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，測(cè)得各組分的相對(duì)百分含量。

1.3.5 熱力學(xué)性質(zhì)分析

參照LIU等[15]方法并稍作調(diào)整。精確稱取樣品7～8 mg放入DSC的專用鋁盒中密封好，同時(shí)以密封的空白鋁盒作為對(duì)照。具體溫度變化程序?yàn)椋撼叵乱? ℃/min 快速升溫至80 ℃，維持10 min以消除結(jié)晶熱歷史，然后以5 ℃/min 降溫至-30 ℃，并維持10 min，使樣品充分結(jié)晶，再以5 ℃/min升溫至80 ℃，N2流量為20 mL/min，記錄DSC熔化曲線與結(jié)晶曲線，并利用儀器自帶軟件進(jìn)行計(jì)算處理。

1.3.6 流變學(xué)特性分析

參照王振杰等[16]方法并稍作修改。采用TA流變儀測(cè)定牛油的流變學(xué)特性。選擇40.00 mm的平行板夾具，測(cè)試模式為Flow Ramp，測(cè)試間距為500 μm，剪切速率0.10～1 000.00 s-1，平衡時(shí)間為120 s；每次測(cè)量前需校正儀器；加樣時(shí)必須保持樣品的一致性與均勻性，避免擠壓出現(xiàn)氣泡；當(dāng)轉(zhuǎn)至修邊高度時(shí)，小心移除多余的試樣，從而避免邊際效應(yīng)干擾。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，分別測(cè)定50、100 ℃操作臺(tái)條件下的流變特性數(shù)據(jù)。

1.3.7 揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定

固相微萃取條件[17-18]：準(zhǔn)確稱取2.50 g樣品置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封，65 ℃下平衡10 min，通過隔墊將已老化(溫度250 ℃、時(shí)間15 min)的75 μm PDMS/CAR固相微萃取頭插入頂空瓶中距離液面1 cm處，吸附30 min，待GC-MS分析。

氣相條件：DB-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃。程序升溫：起始溫度40 ℃，保持3 min；5 ℃/min升溫至60 ℃，保持1 min；2 ℃/min升溫至100 ℃，保持1 min；4 ℃/min 升溫至160 ℃，保持1 min；10 ℃/min升溫至250 ℃，保持1 min。載氣He，流速1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：離子源EI；離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；接口溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍(m/z)：50～550。

數(shù)據(jù)處理：結(jié)合NIST08 s.LIB質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索對(duì)比定性，采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，測(cè)得揮發(fā)性物質(zhì)各組分的相對(duì)百分含量。

關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)確定[19]：采用相對(duì)氣味活度值(relative odor activity value，ROAV)法分析各揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)牛油風(fēng)味的貢獻(xiàn)。定義對(duì)樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的風(fēng)味物質(zhì) ROAVstan=100，對(duì)其他風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)氣味活度值計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：CA，各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量，%；TA，各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的感覺閾值，μg/kg；Cmax，對(duì)總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量，%；Tmax，對(duì)總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的感覺閾值，μg/kg。ROAV≥1的組分為所分析樣品的關(guān)鍵風(fēng)味化合物，0.1≤ROAV<1的組分對(duì)樣品的總體風(fēng)味具有重要的修飾作用。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件和Excel軟件進(jìn)行方差分析和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 β-環(huán)糊精脫除牛油中膽固醇條件的優(yōu)化

2.1.1 β-環(huán)糊精脫除牛油中膽固醇條件的優(yōu)化

β-環(huán)糊精添加量、作用時(shí)間、作用溫度對(duì)膽固醇脫除率的影響結(jié)果如圖1所示，當(dāng)攪拌溫度為60 ℃，攪拌時(shí)間為1.5 h時(shí)，隨著β-環(huán)糊精添加量的增大膽固醇脫除率先升高后降低，當(dāng)添加量為3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，膽固醇脫除率最高，當(dāng)添加量超過3%時(shí)，膽固醇脫除率有緩慢下降的趨勢(shì)。原因可能是β-環(huán)糊精可借助內(nèi)腔疏水外圍親水的結(jié)構(gòu)與非極性疏水化合物膽固醇形成包合物[7]，隨著添加量增大，可包合膽固醇的分子增多，脫除率升高；但添加量過多，會(huì)導(dǎo)致體系黏度增加流動(dòng)性減弱，增加β-環(huán)糊精與膽固醇分子間競(jìng)爭(zhēng)，從而β-環(huán)糊精包合膽固醇分子的能力降低，膽固醇脫除率有所下降。當(dāng)β-環(huán)糊精添加量為3%，攪拌溫度為60 ℃時(shí)，膽固醇脫除率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)先升高后降低，出現(xiàn)該現(xiàn)象可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)臄嚢钑r(shí)間會(huì)增加膽固醇與β-環(huán)糊精接觸的機(jī)會(huì)，增大形成包合物的可能性，而長(zhǎng)時(shí)間攪拌產(chǎn)生的剪切作用力會(huì)在一定程度上破壞已形成包合物的結(jié)構(gòu)，釋放出膽固醇分子[20]，從而脫除率下降，因此延長(zhǎng)攪拌時(shí)間不利于提高膽固醇脫除率。在β-環(huán)糊精添加量為3%、攪拌時(shí)間為1.5 h時(shí)，隨著溫度的升高，脫除率先增加后下降，溫度為45 ℃時(shí)，脫除率最高。這可能是溫度過低導(dǎo)致牛油部分凝固，其體系黏度較大流動(dòng)性差，減少了β-環(huán)糊精與膽固醇接觸的機(jī)率，而溫度升高流動(dòng)性較好可增加接觸機(jī)會(huì)形成包合物，但溫度過高會(huì)影響包合物的穩(wěn)定性，從而影響膽固醇脫除效果[21]。

圖1 β-環(huán)糊精添加量、作用時(shí)間、作用溫度對(duì)膽固醇脫除效果的影響Fig.1 Effect of β-cyclodextrin addition,adsorption time,adsorption temperature on the removal rate of cholesterol

2.1.2 β-環(huán)糊精脫除牛油中膽固醇最佳條件的選擇

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)β-環(huán)糊精脫除牛油膽固醇工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見表1。由表1中的R值可知，影響牛油膽固醇脫除率因素的主次關(guān)系依次為C>A>B，即β-環(huán)糊精添加量對(duì)膽固醇脫除效果影響遠(yuǎn)大于作用時(shí)間與溫度；最優(yōu)組合A3B1C2在正交試驗(yàn)中未出現(xiàn)，不能確定此組合是否為最佳工藝，因此需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，在A3B1C2條件下進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，得到平均脫除率為(47.23±1.83)%，高于其他組的脫除率，說明β-環(huán)糊精添加量3%、攪拌時(shí)間1.5 h、攪拌溫度45 ℃為相對(duì)最佳工藝。

2.2 膽固醇脫除前后牛油理化指標(biāo)比較

牛油脫除膽固醇前后基本理化指標(biāo)如表2所示，使用β-環(huán)糊精可明顯降低牛油中膽固醇含量，處理后的牛油氣味、組織狀態(tài)、碘值、酸價(jià)、熔點(diǎn)與相對(duì)密度基本保持不變，水分含量增加可能與膽固醇脫除時(shí)加入水和水洗過程有關(guān)，過氧化值的增大可能是膽固醇脫除過程中加熱油脂發(fā)生氧化所致。根據(jù)GB 10146—2015的規(guī)定，處理后牛油的基本理化指標(biāo)與感官品質(zhì)均符合國(guó)標(biāo)規(guī)定，因此采用β-環(huán)糊精脫除膽固醇對(duì)牛油基本理化性質(zhì)影響較小。

表1 β-環(huán)糊精脫除牛油中膽固醇工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 1 Orthogonal array design and results of β-cyclodextrin removal of cholesterol from beef tallow

2.3 GS-MS脂肪酸含量分析

牛油與低膽固醇牛油主要脂肪酸組成及相對(duì)含量變化見表3，由表3可知，牛油主要由油酸(C18∶1)、硬脂酸(C18∶0)、棕櫚酸(C16∶0)3種脂肪酸組成，其中飽和脂肪酸含量較高占總量50%以上。脫除膽固醇后的牛油與未經(jīng)處理牛油相比組分基本不變，這可能與β-環(huán)糊精特殊外圍親水內(nèi)腔疏水的環(huán)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)對(duì)非極性分子(如膽固醇)結(jié)合能力較強(qiáng)恰好可以使膽固醇進(jìn)入，并能利用其疏水性質(zhì)與膽固醇形成穩(wěn)定的包合物并通過離心水洗方式除去而不影響主要脂肪酸組分變化[7]，這與ALONSO等利用β-環(huán)糊精脫除牛乳中膽固醇后脂肪酸與甘油三酯不變的研究相似[12]。而主要脂肪酸相對(duì)含量發(fā)生較小變化可能與脫除膽固醇過程中的處理溫度和處理時(shí)間變化有關(guān)，王振杰等[16]在探究調(diào)和油時(shí)發(fā)現(xiàn)，油脂脂肪酸變化與處理時(shí)間、處理溫度、熱處理方式密切相關(guān)。一般在高溫條件下，油脂因氧化、環(huán)化和異構(gòu)化反應(yīng)會(huì)生成小分子醛、酮、酸、環(huán)狀物和異構(gòu)體等物質(zhì)[22]，但本實(shí)驗(yàn)處理溫度較低，所以對(duì)油脂影響較小。

表2 牛油與低膽固醇牛油理化指標(biāo)Table 2 Physical and chemical parameters of tallow and low cholesterol tallow

表3 牛油與低膽固醇牛油主要脂肪酸的組成及相對(duì)含量Table 3 Composition and relative content of main fatty acids in tallow and low cholesterol tallow

2.4 熱力學(xué)性質(zhì)分析

差示掃描量熱法(different scanning calorimeter,DSC)是油脂研究中最常用的熱分析技術(shù)，采用DSC能有效反映油脂在程序升溫、降溫及恒溫條件下發(fā)生物理變化(結(jié)晶、熔化、晶型轉(zhuǎn)變等)或化學(xué)變化時(shí)的吸熱和放熱現(xiàn)象，從而推測(cè)油脂的物理和化學(xué)特性[23]。

圖2、圖3分別為牛油與低膽固醇牛油的熔化與結(jié)晶曲線，它們相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度見表4。由圖2～圖3和表4可以看出，2個(gè)樣品油脂熔化與結(jié)晶曲線峰形相似且出峰溫度相近，CHIAVARO等[24]研究表明，不同油脂吸熱峰和放熱峰的不同，是由其脂肪酸的組成、鏈長(zhǎng)、飽和度與不飽和度等不同而引起的，在脂肪酸含量測(cè)定中已表明2種油脂的脂肪酸種類與含量無明顯變化，所以這2種油脂熔化與結(jié)晶曲線相似。在結(jié)晶過程中2個(gè)樣品油脂均有2個(gè)吸熱峰，出峰時(shí)間與峰形差別不大，均表現(xiàn)第1個(gè)高溫放熱峰面積小于最后一個(gè)低溫放熱峰面積，這是因?yàn)榻Y(jié)晶過程中高熔點(diǎn)的組分先析出，相互聚集后形成晶體，隨著溫度不斷降低，過冷度增大，大量低熔點(diǎn)組分迅速結(jié)晶，故出現(xiàn)較大放熱峰，結(jié)晶峰變寬[25]。在熔化過程中2個(gè)樣品油脂均有3個(gè)吸熱峰，峰1、峰2熔融峰較窄，峰面積小，峰3熔融峰較寬，峰面積大。通常尖峰意味著構(gòu)成晶體的甘油三酯組分比較單一，成核時(shí)間基本相同；而寬峰意味著晶體中有多種類型的晶核，峰形狀的變化則對(duì)應(yīng)著同質(zhì)多晶的改變[1]。不同油脂特征性的脂肪酸與甘油三酯差異會(huì)顯著影響其結(jié)晶和熔化特性，因此可以推測(cè)牛油進(jìn)行膽固醇處理后不影響其甘油三酯組分與晶型變化。

圖2 牛油及低膽固醇牛油DSC熔化圖譜Fig.2 DSC melting profiles of tallow and low cholesterol tallow

圖3 牛油及低膽固醇牛油DSC結(jié)晶圖譜Fig.3 DSC crystallization profiles of tallow and low cholesterol tallow

表4 牛油、低膽固醇牛油結(jié)晶-熔化過程中DSC峰值溫度比較Table 4 Comparison of DSC transition temperatures for melting and crystallisation curves of tallow and low cholesterol tallow

2.5 流變學(xué)特性分析

不同的油脂具有各自獨(dú)有的特性，油脂的流變學(xué)性質(zhì)可以用來表征其外觀、結(jié)構(gòu)、硬度、黏度等特性，這些特性為了解油脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制及工藝設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)[26]。本研究主要通過測(cè)定2種油脂在50、100 ℃下剪切速率與黏度關(guān)系分析比較其流變學(xué)行為變化。

圖4、圖5為牛油與低膽固醇牛油在50、100 ℃條件下黏度隨剪切速率變化的關(guān)系圖。由圖4、圖5可知，在相同條件下，2種油脂表現(xiàn)出一致的流體行為，在剪切速率0～100 s-1表現(xiàn)出明顯的剪切稀化的非牛頓流體的流變行為，隨著剪切速率的增大，其流體黏度逐漸減小并趨于穩(wěn)定，這主要是因?yàn)榧羟兴俾实奶岣哂欣谟椭纬梢环N更加穩(wěn)定且均勻的流體結(jié)構(gòu)狀態(tài)[27]；在剪切速率一定時(shí)，油脂在50 ℃時(shí)的黏度大于100 ℃的黏度，這是因?yàn)殡S著溫度的增加，油脂內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而增加了分子之間的流動(dòng)性，導(dǎo)致分子之間的作用力減小，樣品黏度降低[28]，王振杰等[16]研究溫度對(duì)調(diào)和油黏度影響時(shí)也有相似結(jié)論。此外，2種油脂在相同條件下的黏度無顯著性差異，可能是油脂黏度由脂肪酸的鏈長(zhǎng)和不飽和度所決定[26]，在脂肪酸測(cè)定結(jié)果中已表明2種油脂主要脂肪酸差異較小；此外，還可以看出低膽固醇牛油黏度略小于牛油，這樣有利于燙煮食材時(shí)減少油脂附著，從而減少油脂攝入量。

圖4 牛油與低膽固醇牛油的黏度隨剪切速率變化曲線(50 ℃)Fig.4 Shear rate-viscosity curve of tallow and low cholesterol tallow at 50 ℃

圖5 牛油與低膽固醇牛油的黏度隨剪切速率變化曲線(100 ℃)Fig.5 Shear rate-viscosity curve of tallow and low cholesterol tallow at 100 ℃

2.6 揮發(fā)性物質(zhì)分析

采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)萃取和分離鑒定牛油與低膽固醇牛油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分，并通過風(fēng)味物質(zhì)ROAV值分析脫除牛油膽固醇后主要風(fēng)味物質(zhì)變化情況。

由表5可知,牛油與低膽固醇牛油的揮發(fā)性物質(zhì)主要由烴類、醇類、醛類、酮類與酯類化合物構(gòu)成，其中牛油與低膽固醇牛油分別測(cè)得87、84種揮發(fā)性物質(zhì)，低膽固醇牛油中某些揮發(fā)性物質(zhì)的消失與生成可能與β-環(huán)糊精的吸附作用和油脂水洗加熱過程有關(guān)，但2種油脂揮發(fā)性物質(zhì)種類相差不大，說明使用β-環(huán)糊精脫除牛油膽固醇不會(huì)對(duì)牛油的風(fēng)味物質(zhì)種類造成較大影響。牛油中烴類物質(zhì)較多，其次是醛類、醇類和酯類化合物，而酸類和酮類較少。

烷烴類主要來源于脂肪酸烷氧自由基的斷裂[35]，本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出的烷烴類主要為萜烯烴、支鏈烷烴與一系列正構(gòu)烷烴。雖然烴類物質(zhì)閾值較高，氣味較淡或者無氣味，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，但在風(fēng)味研究中認(rèn)為其具有不可忽視的基底作用[36]，如石竹烯等萜烯烴廣泛存在于植物體內(nèi)的，具有較強(qiáng)香氣和生理活性[35]。來自樣品中脂肪氧化分解的大部分醇類化合物具有令人愉快的香氣，特別是不飽和醇類物質(zhì)閾值較低，對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[37]，本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出的反-2-甲基環(huán)已醇、異蒲勒醇和1-辛烯-3-醇均為不飽和醇，其中異蒲勒醇呈樟腦和薄荷香氣，1-辛烯-3-醇呈蘑菇香，均對(duì)牛油風(fēng)味形成產(chǎn)生一定作用。脂肪酸氧化降解產(chǎn)生的醛類物質(zhì)是2種牛油樣品中最重要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[37]，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出的醛類物質(zhì)從成分上看主要為直鏈飽和醛(如癸醛、十一醛等)和烯醛(如(E)-2-庚烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-辛烯醛等)，其中(E)-2-庚烯醛含量最高呈脂肪香味。一般認(rèn)為酮類物質(zhì)具有清香氣味、奶油味或果香味，其主要來自醇的氧化產(chǎn)物或者酯類分解的產(chǎn)物[37]。含量最高的2-壬酮也為油脂提供水果、花、油脂和藥草似香氣。而可能由醇類和酸類化合物酯化生成的酯類物質(zhì)可以使產(chǎn)品呈現(xiàn)果香與脂肪香[29]。如乙酸二氫戊酯呈花香、清香和豆香。

表5 牛油、低膽固醇牛油的中的揮發(fā)性物質(zhì)種類及相對(duì)含量Table 5 Types and relative contents of volatile substances in tallow and low cholesterol tallow

續(xù)表5

由表6可知，(E,E)-2,4-庚二烯醛對(duì)2種油脂的貢獻(xiàn)最大，定義(E,E)-2,4-庚二烯醛的ROAV為100，并計(jì)算其他揮發(fā)性風(fēng)味化合物的ROAV，ROAV越大的組分對(duì)樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)也越大，一般認(rèn)為ROAV≥1的物質(zhì)為所分析樣品的關(guān)鍵風(fēng)味成分，0.1≤ROAV≤1，該物質(zhì)則對(duì)樣品總體風(fēng)味具有重要修飾作用，ROAV<0.1的組分為潛在風(fēng)味物質(zhì)[24]。由表5可知，醛類物質(zhì)對(duì)牛油的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，其余類別風(fēng)味物質(zhì)貢獻(xiàn)相對(duì)較小。2種牛油共有的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)有(E,E)-2,4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、(E)-2-辛烯醛、癸醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛，其中(E,E)-2,4-庚二烯醛對(duì)兩者風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，芳樟醇、十二醛對(duì)總體風(fēng)味具有重要的修飾作用，而正辛醛是牛油中獨(dú)有的風(fēng)味物質(zhì)，十一烷、十二烷、十四烷因?yàn)橄鄬?duì)含量低且感覺閾值高，對(duì)牛油的風(fēng)味貢獻(xiàn)很小。

總體上看，使用β-環(huán)糊精脫除牛油膽固醇，其揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類與相對(duì)含量變化較小，關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)種類不變，且處理后的油脂保留了獨(dú)特的風(fēng)味。

表6 牛油與低膽固醇牛油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)ROAV值Table 6 ROAV of volatile substances of tallow and low cholesterol tallow

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)使用β-環(huán)糊精包合制備低膽固醇牛油，并對(duì)其基本理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析，得到如下結(jié)論：

(1)最優(yōu)工藝為β-環(huán)糊精添加量3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、攪拌時(shí)間1.5 h、攪拌溫度45 ℃，此條件下牛油中膽固醇脫除率可達(dá)到(47±1.83)%，其中β-環(huán)糊精添加量對(duì)脫除效果影響最大。

(2)與未處理的牛油相比，低膽固醇牛油基本理化指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)規(guī)定；主要脂肪酸種類與含量變化較??；熔化與結(jié)晶曲線峰形相似且出峰溫度接近；在相同條件下黏度略低，更利于減少油脂附著從而降低油脂攝入量；揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類與相對(duì)含量變化較小，關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)種類基本不變，處理后的牛油仍具有牛油的獨(dú)特風(fēng)味。

對(duì)脫除膽固醇后的牛油理化性質(zhì)進(jìn)行分析，可為健康牛油系列產(chǎn)品的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。但本試驗(yàn)尚未進(jìn)行放大試驗(yàn)，需要進(jìn)一步深入研究。