采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測及分析鮮馬乳中揮發(fā)性芳香成分

巴哈提古麗·馬那提拜,姚偉琴,高沙爾·卡依爾哈力,郭恒新,杜拉提·卡衣馬爾旦,艾拉提·格瑪?shù)?史 博,鞏志國

(1.烏魯木齊海關技術中心, 烏魯木齊 830063;2.新疆維吾爾自治區(qū)畜牧總站,烏魯木齊 830010;3.烏魯木齊海關動植物檢疫處,烏魯木齊 830011)

0 引 言

【研究意義】馬乳是特色的乳品[1]。馬乳的營養(yǎng)價值很高,含有較高不飽和脂肪酸,低膽固醇,質(zhì)地細膩,易吸收等特性[2-4];含有約40%的乳清蛋白,比人乳約高50%,還富含必需氨基酸[5]。馬乳的營養(yǎng)價值在各類乳品中是最高的,含有豐富的維生素和礦物質(zhì),且馬乳含有的營養(yǎng)素能迅速溶解在水中,呈均勻的乳膠狀,容易被人體消化吸收[3]。馬乳中較高的乳糖含量,有助于促進有益腸道菌群的形成;馬乳中酪蛋白的含量較少,消化時間較短;脂肪和膽固醇的含量遠低于牛乳,游離脂肪酸比例高[6]。檢測和分析鮮馬奶的風味化合物對加工生產(chǎn)高質(zhì)量馬乳新產(chǎn)品具有實際意義。【前人研究進展】Danova 等[7]對酸馬奶酒中乳酸菌群進行了分離與鑒定;王璐等[8]采用響應面法對馬奶酒發(fā)酵條件進行了優(yōu)化。王澤盛等[9]采用頂空固相微物萃取技術和氣質(zhì)聯(lián)用技術對新疆不同地區(qū)的8種馬奶酒的揮發(fā)性物質(zhì)進行分析鑒定;烏日汗等[10]對科爾沁地區(qū)酸馬奶發(fā)酵過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)進行檢測分析,探究發(fā)酵過程各階段關鍵性風味物質(zhì)及其差異。【本研究切入點】近年來,在馬乳及其制品相關研究中重點集中在分析益生菌群,酸馬乳發(fā)酵工藝優(yōu)化等。目前對鮮馬乳的研究只限于營養(yǎng)成分和菌群結(jié)構(gòu)的分析,對揮發(fā)性芳香成分的研究甚少。對鮮馬乳中揮發(fā)性物質(zhì)的鑒定及比較新疆不同地區(qū)鮮馬乳的揮發(fā)性物質(zhì)的研究也鮮有報道。頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術在分析測定揮發(fā)性風味成分上應用非常廣泛。需采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測及分析鮮馬乳中揮發(fā)性芳香成分。【擬解決的關鍵問題】采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測及分析新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地鮮馬乳中揮發(fā)性芳香成分,研究馬乳的揮發(fā)性風味物質(zhì),為馬乳及馬乳產(chǎn)品的真?zhèn)舞b別及品質(zhì)鑒定提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 樣 品

從新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地山區(qū)采集自然放牧的新鮮馬乳12批(各地區(qū)4批,每一批為10～12匹馬的混合乳),采集后立即通過四層無菌紗布過濾后分裝至500 mL的廣口瓶中,低溫運輸送到實驗室后再分裝至50 mL的離心管中,低溫保存,備用。檢測前將樣品放置于室溫,待其溫度恢復至室溫(約 25℃),再檢測。

1.1.2 儀器與設備

臺式酸度計(P911);固相微萃取裝置;SPME手動進樣手柄,75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(CAR/PDMS)萃取頭(美國Supelco),7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司)。

1.2 方 法

1.2.1 pH測定

分別從前期混合均勻后分裝的50 mL離心管鮮馬乳樣品中取1管用于pH值檢測,檢測采用臺式酸度計(P911)。

1.2.2 頂空固相微萃取(HS-SPME)

稱取(5.00 ± 0.01)g鮮馬乳樣于20 mL具有聚四氟乙烯隔墊密封的頂空瓶中,置放于50℃恒溫水浴中,將75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(CAR/PDMS)萃取頭 (已在250℃老化30 min)通過隔墊插入頂空瓶中,推出纖維頭頂空吸附30 min 后,進樣口解吸 4 min,用于GC-MS檢測。

1.2.3 GC-MS 分析條件

GC條件:DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),進樣口溫度230℃;不分流模式進樣,載氣(He)流速1.0 mL /min,升溫程序為柱初溫35℃(保持5 min),以 5℃/min升至50℃,5.5℃/min升至230℃(保持5 min)。

MS條件:溶劑延遲3 min,離子源(EI)溫度230℃,電子能量70eV,四極桿溫度150℃,傳輸線溫度280℃,質(zhì)量掃描范圍(m /z)45～450 amu。

1.2.4 化合物

各化合物經(jīng)過NIST14 譜庫檢索定性分析,定性分析匹配度不低于70%的物質(zhì)。選擇匹配度70%,根據(jù)所得化學物質(zhì)的分子式、CAS號以及參考相應的化學文獻,分析確定相應化合物名稱,利用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量并定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 伊犁、阿勒泰、塔城三地鮮馬乳pH值比較

研究表明,阿勒泰、塔城和伊犁地區(qū)鮮馬乳pH值分別為6.33、6.52和6.50,除了阿勒泰地區(qū)的數(shù)值略低以外,各地區(qū)之前無明顯的差異。

2.2 伊犁、阿勒泰、塔城三地采集的鮮馬乳中的揮發(fā)性芳香成分

研究表明,不同地區(qū)鮮馬乳樣品的色譜峰峰型在同一豐度下?lián)]發(fā)性物質(zhì)種類豐富且具有部分相似性及部分差異性。伊犁地區(qū)的鮮馬乳中的揮發(fā)性成分在程序時間內(nèi)持續(xù)出峰,阿勒泰地區(qū)和塔城地區(qū)的出峰時間主要集中在20 min之后。不同地區(qū)鮮馬乳樣品的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量上具有相似性,也有明顯差異性,如伊犁地區(qū)和塔城地區(qū)的揮發(fā)性芳香成分數(shù)量最多,分別為21種。阿勒泰地區(qū)鮮馬乳中的芳香成分較少,共17種。三地區(qū)生態(tài)環(huán)境、氣候,水源、草料等的差異,造成新疆北部三地新鮮馬乳揮發(fā)性香氣成分的差異。圖1～3

圖1 伊犁鮮馬乳中風味揮發(fā)性 成分的總離子流

圖2 阿勒泰鮮馬乳中風味揮發(fā)性成分 的總離子流

圖3 塔城鮮馬乳中風味揮發(fā)性成分 的總離子流

2.3 伊犁、阿勒泰、塔城三地鮮馬乳揮發(fā)性成分對比

研究表明,新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地共檢出32種揮發(fā)性香氣成分,其中共有揮發(fā)性香氣成分11種:包括辛酸甲酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯這3種酯類,己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸這5種酸類,以及1,3-二叔丁基苯、2,4-二特丁基苯酚、二甲基砜。

其中,伊犁鮮馬乳中的芳香成分共21種,其中酯類包括辛酸乙酯、辛酸甲酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等6種,相對百分含氯為58.70%;酸類包括6種,總面積百分比為28.59%,主要為辛酸和癸酸,相對百分含量分別為13.65%和12.73%;此外,醇類、醛類、酚類和酮類、甲苯、1,3-二甲基苯等其他類為化合物的百分含量為12.71%。

阿勒泰鮮馬乳中的芳香成分共17種,其中酯類5種,總面積百分比為27.89%,辛酸乙酯面積百分比較高,為16.49%,甲酸甲酯為5.66%;酸類6種,總面積百分比為31.12%,辛酸和癸酸的面積百分比分別為13.69%和15.42%;酚類3種(7.17%),此外,2-乙基-1-己醇為20.30%、1,3-二叔丁基苯為10.46%、二甲基砜為2.06%。

塔城鮮馬乳中的芳香成分共21種,其中酯類9種,百分含量為47.42%,其中辛酸甲酯、癸酸甲酯的百分含量分別為21.35%和12.72%;酸類6種,總面積百分比為37.75%,其中辛酸和癸酸的百分含量較高,分別為20.50%和14.44%;此外還有苯乙烯(3.36%)、側(cè)柏酮(2.12%)、1,3-二叔丁基苯(9.28%)、二甲基砜(1.62%)、2,4-二特丁基苯酚(1.20%)等成分。表1

表1 新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地鮮馬乳奶揮發(fā)性成分

3 討 論

3.1酸馬乳揮發(fā)性芳香成分以酸類和醇類為主,酯類為輔[11],而酸牛奶的揮發(fā)性成分以酸類和酮類為主[6]。

研究發(fā)現(xiàn),新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地鮮馬乳中的揮發(fā)性芳香成分以酯類(43.44%)和酸類(32.49%)為主。其中,阿勒泰地區(qū)的鮮馬乳揮發(fā)性成分中酸類的總量較高,可能與阿勒泰地區(qū)馬匹飼草或鮮乳中的菌群結(jié)構(gòu)有關。三地鮮馬乳中典型的酯類呈香物質(zhì)為辛酸甲酯、辛酸乙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯等,與果香、花香、青草香有關,而且在促成鮮馬奶芳香成分中所占比例較高,其次是丁酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸等酸類呈香物質(zhì),促成了油脂香、奶酪香、汗香、辛辣香。研究結(jié)果中二甲基砜、2,4-特丁基苯酚,1,3-二叔丁基苯也是鮮馬奶共有成分,二甲基砜具有焦香和硫香,且之間的疊加、分離、抑制、協(xié)同等作用,使得鮮馬乳具有獨特的氣味,2,4-二特丁基苯酚,1,3-二叔丁基苯的來源有待進一步研究。

內(nèi)酯類化合物對乳制品的風味起重要作用。內(nèi)酯類化合物源于脂肪的降解,由4或5-羥基酸經(jīng)環(huán)化反應生成,增添奶制品的奶芳香息[12]。醛酮類物質(zhì)的芳香閾值較低,酮類具有甜的焦糖香韻或者谷物芳香,丁酸、己酸、辛酸、正癸酸等酸類也是乳制品中主要的風味物質(zhì)[13-17]。

3.2在微生物和內(nèi)源酶協(xié)同作用下碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等大分子營養(yǎng)物質(zhì)水解產(chǎn)生的葡萄糖、游離脂肪酸和游離氨基酸等初級代謝產(chǎn)物進一步代謝產(chǎn)生多種次級代謝風味化合物[18-19]。酸奶中的風味化合物可能主要來源于乳糖、酯類、檸檬酸或蛋白質(zhì)(氨基酸)的微生物的代謝(乳酸菌)或酶及化學的轉(zhuǎn)變[14]。鮮馬奶和酸馬奶具有不同的乳酸菌菌群特征,鮮馬奶中的乳酸菌包括瑞士乳桿菌、乳酸乳球菌、德式乳桿菌等[7、20]。下一步將研究鮮馬奶芳香成分與菌群結(jié)構(gòu)的相關性分析。

鮮馬乳中的揮發(fā)性芳香成分均以酯類和酸類為主,還有其他香氣物質(zhì)。鮮牛乳中香味物質(zhì)構(gòu)成較為復雜,包括丙酮、乙醛、油酸、乙醇、硫胺素,還有揮發(fā)性的二甲硫醚等[21-22]。其中,甲硫醚微量存在,但這種物質(zhì)是構(gòu)成牛乳風味的主體,是牛乳香氣的主要成分[23]。駝乳是一種特色乳,利用GC-MS鑒定出鮮駝乳中主要香味物質(zhì)包括:醛類(己醛、庚醛、苯甲醛、壬醛),酮類(丙酮、1-苯甲酰氧基-2,5-吡咯烷二酮),酯類(3-甲基庚基乙酸酯),還有烷烴類化合物(如六甲基-環(huán)三硅氧烷)等[24]。

4 結(jié) 論

新疆伊犁、阿勒泰、塔城三地共檢出32種揮發(fā)性香氣成分,其中共有揮發(fā)性香氣成分11種。鮮馬乳中的揮發(fā)性芳香成分以酯類和酸類為主,酯類成分以辛酸甲酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯為主,與馬乳的果香、花香、青草香有關;酸類成分以辛酸和癸酸為主,還有己酸、丁酸,月桂酸和少量的壬酸等,與馬乳油脂香、奶酪香、汗香、辛辣香有關;伊犁、阿勒泰、塔城三地的鮮馬乳中均存在不同程度的1,3-叔丁基苯,2,4-特丁基苯酚。