酶解奶油香精基料中特征風(fēng)味組分分析研究

王 蓓， 曹雁平， 許時嬰

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048;2.北京工商大學(xué)北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點實驗室，北京 100048;3.北京工商大學(xué)食品添加劑與配料北京市高等學(xué)校工程研究中心，北京 100048;4.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇無錫 214122)

酶解奶油香精基料中特征風(fēng)味組分分析研究

王 蓓1，2， 曹雁平1，3， 許時嬰4

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048;2.北京工商大學(xué)北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點實驗室，北京 100048;3.北京工商大學(xué)食品添加劑與配料北京市高等學(xué)校工程研究中心，北京 100048;4.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇無錫 214122)

利用固相微萃?。瓪庀嗌V－嗅覺辨別法和風(fēng)味值分析法對酶解奶油香精基料中特征風(fēng)味組分進(jìn)行研究.結(jié)果表明:嗅覺辨別法檢測得到18種可被評價員嗅覺檢測且與GC－MS分析結(jié)果對應(yīng)的化合物;同時根據(jù)化合物在樣品中的含量以及其相應(yīng)的平均嗅聞閾值，分析了酶解產(chǎn)物中24種主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物的風(fēng)味值.并且兩種分析方法得到的特征風(fēng)味化合物種類相同的有13種，但兩種方法分析得到的同種風(fēng)味組分在樣品中的風(fēng)味強(qiáng)度差別較大.綜合氣相色譜－嗅覺辨別法和風(fēng)味值分析結(jié)果，酶解奶油香精基料中特征風(fēng)味組分主要為:丁酸、己酸、辛酸、癸酸、己酸乙酯等.

酶解奶油香精基料;氣相色譜－嗅覺辨別法;風(fēng)味值分析;特征風(fēng)味組分

乳和乳制品在食品行業(yè)中占有重要地位，不僅有較高的營養(yǎng)價值，口感和香氣亦十分令人喜愛，因而乳品香精是香精香料領(lǐng)域中投資最大、開發(fā)研究最為活躍的香精之一［1－2］.當(dāng)前高品質(zhì)的乳品香精生產(chǎn)主要采用酶解奶油增香技術(shù)，該技術(shù)制備得到的酶解奶油香精基料風(fēng)味濃郁、奶香自然，因而關(guān)于其特征風(fēng)味組分的研究也越來越為人們所關(guān)注.

氣相色譜－嗅覺辨別法(gas chromatography－olfactometry，GC－O)，是一種可以有效鑒定樣品中主要特征氣味化合物的分析方法［3］.常用的揮發(fā)性成分分析法固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(solid－phase micro－extraction gas chromatograph mass spectrometry，SPME－GC/MS)雖然能夠在一次運行中分離和檢測得到數(shù)百種揮發(fā)性化合物，但是這些化合物中的很多組分對食品的實際香味可能沒有或只有很小的貢獻(xiàn).而通常情況下人的嗅覺比任何物理檢測器更加敏感，因而GC－O能夠結(jié)合人類的嗅覺鑒定食品中香氣活性成分，并且此方法已在多種食品特征風(fēng)味組分研究中廣泛應(yīng)用［4］.

風(fēng)味組分的強(qiáng)度不但與濃度有關(guān)，還與該化合物的閾值有關(guān).為了更好地確定食品中的特征風(fēng)味組分，可以采用以風(fēng)味化合物濃度和該化合物相應(yīng)閾值為基礎(chǔ)的風(fēng)味值(odour unite values，OUV)這一概念進(jìn)行確定［5］.OUV定義為某一化合物的濃度與該化合物的閾值之比，OUV分析法為樣品中的特征風(fēng)味組分的確定及對其對樣品風(fēng)味強(qiáng)度的貢獻(xiàn)提供了另外一種科學(xué)的評價方法［6］.

本研究擬同時采用GC－O方法與OUV分析法對酶解奶油香精基料中主要特征風(fēng)味組分進(jìn)行分析，比較兩種方法得到的特征風(fēng)味組分，并對兩種分析方法做進(jìn)一步比較.

1 材料與方法

1.1 材料

新西蘭奶油，上海愛普香精香料有限公司;脂肪酶Palatase 20 000，食品級，諾維信中國投資有限公司;正己醛，正己烷，十七酸甲酯，美國Sigma公司.

1.2 儀器設(shè)備

SHA－B型數(shù)顯雙功能恒溫水浴振蕩器，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;Trace MS型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國 Finnigan質(zhì)譜公司;嗅辨儀，荷蘭 Phaser公司.

1.3 實驗方法

1.3.1 酶解奶油產(chǎn)物的制備

在250 mL錐形瓶中，加入緩沖液與奶油的混合物(其中奶油質(zhì)量百分比為80%)，加入質(zhì)量百分比為2.5%的脂肪酶，然后把錐形瓶置于搖床中，在55℃和200 r/min條件下進(jìn)行酶解反應(yīng)，5 h后終止反應(yīng).取適量反應(yīng)混合物用于特征風(fēng)味組分分析.

1.3.2 固相微萃取氣相嗅聞法

取1 g酶解奶油樣品放入15 mL頂空瓶中，平衡30 min后，將已老化好的75 μm的CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶中進(jìn)行萃取，然后進(jìn)行GC－MS分析，條件如下:PEG20M(L.D.為 30 m ×0.25 mm，液膜厚度為 0.25 μm)，載氣為 He，流速為 0.8 mL/min.色譜柱起始柱溫為40℃，首先以3℃/min升到60℃，然后以6℃/min升到120℃，最后以10℃/min升到230℃保持5 min.進(jìn)樣口溫度230℃，檢測器溫度為:280℃.電離方式為EI，電離電壓70 eV，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度200℃ ，接口溫度為250℃.數(shù)據(jù)處理由Xcalibur軟件系統(tǒng)完成，且僅當(dāng)正反匹配度均大于800的鑒定結(jié)果才予以采用［7］.

GC－O分析采用半定量時間強(qiáng)度法，具體步驟如下［8］:4名感官評價員，記下開始聞到氣味的嗅聞時間、氣味特征和氣味強(qiáng)度，氣味強(qiáng)度采用人為定義的0～3標(biāo)度法(0為察覺不到，1為極弱的氣味，2為清晰的氣味，3為強(qiáng)烈的氣味)，標(biāo)度值的一半也可以在評價中使用，即一共有7個標(biāo)度(0，0.5，1，1.5，2，2.5，3)，此外為了避免嗅覺疲勞，待測樣品每人嗅聞15 min后交換.

1.3.3 風(fēng)味值分析方法

1.3.3.1 直接萃取法

將0.5 g待測樣品置于10 mL棕色容量瓶中，同時加入30 μL十七酸甲酯的正己烷標(biāo)準(zhǔn)溶液和30 μL正己醛的正己烷標(biāo)準(zhǔn)溶液作為內(nèi)標(biāo)，定容、平衡后取上層有機(jī)相進(jìn)行氣質(zhì)分析，GC－MS分析條件如下:PEG20M彈性石英毛細(xì)管柱(L.D.為30 m×0.25 mm，液膜厚度為 0.25 μm)，載氣為 He，流速0.8 mL/min.色譜柱起始柱溫38℃，以3℃/min升溫至50℃;接下來以5℃/min升溫到160℃;再以10℃/min的速度上升到230℃，保持8 min.進(jìn)樣口溫度260℃，分流比為30∶1，檢測器溫度為280℃.質(zhì)譜條件為EI離子源;離子源溫度為200℃，能量為70 eV，質(zhì)量掃描范圍為33～450 m/z.數(shù)據(jù)處理與 1.3.2 相同.

1.3.3.2 OUV 計算

根據(jù)直接萃取法得到的奶油酶解產(chǎn)物中各個化合物的組成和含量，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，從鑒定所得組分中選擇公認(rèn)的、閾值較低的特征風(fēng)味化合物，組成奶油酶解產(chǎn)物的特征風(fēng)味組，然后根據(jù)公式(1)進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)味值計算，并將計算得到不同風(fēng)味特征化合物的風(fēng)味值進(jìn)行歸一化，對不同特征化合物對樣品香氣的貢獻(xiàn)程度進(jìn)行進(jìn)一步評定.

式(1)中OUV為風(fēng)味值;化合物的濃度為該化合物在樣品中的質(zhì)量濃度(μg/mL);化合物的閾值為上述化合物能被嗅覺檢測出來的最低質(zhì)量濃度(μg/mL).

2 結(jié)果與分析

2.1 以GC-O分析酶解產(chǎn)物特征風(fēng)味化合物

SPME－GC/O法檢測得到樣品中的主要特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)見表1，離子流圖見圖1.

圖1 酶解樣品SPME－GC/O總離子流色譜圖Fig.1 Total ions chromatogram of lipolyzed production by SPME－GC/O

GC－O分析結(jié)果表明酶解樣品共有18種化合物可被評價員嗅覺檢出，并可與GC－MS分析結(jié)果相對應(yīng).它們是:5種脂肪酸(乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸)，6種酯類(丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和己酸丁酯)，3種甲基酮類化合物(2－庚酮、2－壬酮和 2－十三酮)，1 種醛(辛醛)，還有3種其他化合物(檸檬烯、δ－己內(nèi)酯和 δ－辛內(nèi)酯).這18種化合物所占的峰面積百分比約占總揮發(fā)性風(fēng)味化合物的65%，大部分是閾值較低的中、短碳鏈脂肪酸和相應(yīng)的乙酯類化合物，其中以短鏈脂肪酸類組分的氣味強(qiáng)度值最大，對整體風(fēng)味貢獻(xiàn)大小依次為:丁酸、己酸、癸酸、辛醛、檸檬烯、辛酸、己酸乙酯、δ－己內(nèi)酯、乙酸、辛酸乙酯.該結(jié)果與Atasoy等人對Urfa奶酪風(fēng)味中的主要特征香氣組分分析結(jié)果基本一致［9］.

GC－O試驗中可能存在兩種化合物保留時間相差較小，氣味差別也小而導(dǎo)致柱后嗅聞難以分辨的現(xiàn)象.如2－庚酮和檸檬烯的相對含量較高，它們在分離柱中需要一定的時間，感官評價員對此可能難以分辨，因此，GC－O法所確定的是對整體貢獻(xiàn)較大的風(fēng)味組分，但也可能會漏掉一些有明顯風(fēng)味特征的化合物.

此外，還存在這樣的現(xiàn)象:某些化合物有較強(qiáng)的風(fēng)味特征，但在GC－MS檢測結(jié)果中找不到與之匹配的化合物(例如嗅聞時間在7.38 min和17.42 min的化合物).這是因為在樣品中的含量極低，但閾值也低，雖能被感官評價員聞到，卻難以在GC－MS中檢出.它們對酶解產(chǎn)物的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)雖然比較顯著，但目前的色譜技術(shù)水平還不能對其檢出和鑒定.

表1 SPME－GC/O檢測酶解產(chǎn)物中的特征揮發(fā)性化合物Tab.1 Odour－active compounds of lipolyzed production detected by SPME－GC/O

2.2 OUV分析法分析酶解產(chǎn)物特征風(fēng)味化合物

SPME－GC/O實驗結(jié)果表明，風(fēng)味特征不僅與揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類及濃度有關(guān)，還與其閾值有很大關(guān)系，只有那些在樣品中含量超過閾值濃度的揮發(fā)性化合物才對樣品風(fēng)味存在貢獻(xiàn).因而分析某類化合物是否為主要風(fēng)味組分時，不僅要考察含量，還應(yīng)考察其閾值.

正己烷是酶解產(chǎn)物常用的萃取溶劑，酶解產(chǎn)物中的大部分化合物都能溶于正己烷，直接萃取得到的分析結(jié)果更接近于待測樣品的實際組成，因而可以通過內(nèi)標(biāo)法對樣品中各主要化合物含量進(jìn)行定量，結(jié)合其閾值大小，計算其OUV，從而進(jìn)一步確定酶解產(chǎn)物的特征風(fēng)味組分及其風(fēng)味強(qiáng)度.根據(jù)內(nèi)標(biāo)法測得主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量并查閱相關(guān)文獻(xiàn)得到的平均嗅聞閾值大?。?0］，對酶解產(chǎn)物中24種主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物進(jìn)行風(fēng)味值分析，并計算每種化合物風(fēng)味值占總風(fēng)味值的百分含量，結(jié)果見表2.

表2 風(fēng)味值檢測酶解產(chǎn)物中的特征揮發(fā)性化合物Tab.2 Characterization of lipolyzed production odor－active compounds by odor unit value

表2結(jié)果表明，酶解產(chǎn)物特征風(fēng)味貢獻(xiàn)的化合物共有16種(風(fēng)味值百分含量大于0.5%)，其中主要是短碳鏈的脂肪酸、酯類和內(nèi)酯類化合物.據(jù)此，按文獻(xiàn)［11］中風(fēng)味值數(shù)據(jù)處理方法，作保留指數(shù)RI對相對風(fēng)味值圖，見圖2.圖中化合物依次為:丁酸甲酯(1 074)、丁酸乙酯(1 097)、己酸乙酯(1 265)、2－壬 酮 (1 395)、辛 酸 乙 酯 (1 421)、6－壬 烯 醛(1 541)、2－十一酮(1 573)、丁酸(1 627)、癸酸乙酯(1 631)、己酸(1 838)、δ－辛內(nèi)酯(1 885)、2－十五酮(2 014)、辛酸 (2 048)、癸酸 (2 274)、十一酸(2 371)、δ－十二內(nèi)酯(2 471).這16種具有特征風(fēng)味貢獻(xiàn)的化合物中，對整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的10種化合物為:己酸、丁酸、丁酸乙酯、2－十五酮、十一酸、δ－辛內(nèi)酯、癸酸、δ－十二內(nèi)酯、己酸乙酯、辛酸.在這些主要風(fēng)味化合物中，δ－辛內(nèi)酯和各種短鏈脂肪酸的乙酯等化合物具有較低的風(fēng)味閾值，因而即使它們的含量不高，整體風(fēng)味貢獻(xiàn)也比較大.

圖2 酶解產(chǎn)物中主要揮發(fā)性風(fēng)味組分相對風(fēng)味值含量隨保留指數(shù)變化Fig.2 Demonstration of major volatile compounds content with RI and relative OUV

3 討論與結(jié)論

OUV分析得到的特征風(fēng)味化合物與SPME－GC/O分析得到的化合物大部分相似，但仍然有差別，其中閾值較低、濃度較大的2－十五酮和十一酸均沒有被嗅聞識別到;而嗅聞檢測出的檸檬烯、δ－己內(nèi)酯等化合物，風(fēng)味強(qiáng)度較低或未被檢出.此外，兩種分析方法得到的同種組分在樣品中的香氣強(qiáng)度差別也較大，這主要是由于兩種特征風(fēng)味組分分析原理與樣品前處理方式的差異造成.

GC－O可借助人的嗅覺快速鑒定香氣物質(zhì)，且能與固相微萃取技術(shù)較好地結(jié)合，已被廣泛地應(yīng)用于食品風(fēng)味物質(zhì)的分析［12］.GC－O方法主要依賴于評價員的嗅覺靈敏度與前期的評價訓(xùn)練，雖然本文已考慮到嗅覺疲勞的影響而采用強(qiáng)度訓(xùn)練和交替嗅評的方法，但每個評價員的評價結(jié)果還是存在一定的主觀性和不穩(wěn)定性，此外，樣品處理采用固相微萃取技術(shù)，萃取頭對不同極性化合物的選擇性差別也會造成兩種方法結(jié)果的差異.

與主觀影響較大的GC－O分析相比，OUV分析結(jié)果比較客觀［13］.但香氣值分析的兩個假設(shè)條件是:1)可感知的風(fēng)味強(qiáng)度與樣品的香氣是成比例的.2)應(yīng)用的閾值是在模擬體系中測得的，并非用實際樣品測得的.模擬體系的介質(zhì)大多為油或水，實際樣品中風(fēng)味物質(zhì)的極性和風(fēng)味組分與其他組份之間的相互作用被完全忽略了，所以用香氣值對樣品中的特征風(fēng)味化合物的描述也存在一定局限性［14］.

GC－O與OUV方法都有其各自的優(yōu)點與局限性，將兩種方法結(jié)合，分析某樣品的特征風(fēng)味組份，可以得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果.根據(jù)兩種分析方法，酶解奶油香精基料中特征風(fēng)味組分為:乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十一酸、檸檬烯、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、辛醛、2－十五酮、δ－辛內(nèi)酯、δ－己內(nèi)酯.

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(責(zé)任編輯:葉紅波)

Volatile Compounds Analysis of Lipolyzed Cream

WANG Bei1，2， CAO Yan－ping1，3， XU Shi－ying4
(1.School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;2.Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;3.Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;4.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The solid－phase micro－extraction gas chromatograph olfactometry(SPME－GC/O)and the odour unit value(OUV)were applied in the major characteristic volatile compounds analysis of the lipolyzed cream.The result of SPME－GC/O showed that 18 volatile compounds could be detected both by the sensory panel and the GC－MS.Furthermore，based on the concentration of the volatile compounds of sample and their individual threshold，there were 24 possibly major characteristic volatile compounds evaluated by OUV.The result showed that most of the volatile compounds in sample were similar，while their flavor intensity was different.Combining the results of SPME－GC/O and OUV，the major characteristic volatile compounds of lipolyzed cream were identified as butanoic acid，hexanoic acid，octanoic acid，decanoic acid，and ethyl caproate.

lipolyzed cream;GC/O;OUV;characteristic volatile compounds

TS202.3

A

1671－1513(2011)04－0019－05

2011－04－16

國家“863”計劃項目(2011AA100903).

王 蓓，女，講師，博士，主要從事乳制品風(fēng)味方面的研究.