黃油超高壓增香工藝優(yōu)化研究

李燕杰，梁鉆好，蔣卓，杜冰，*

（1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院，廣東廣州510520；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642）

黃油是一種來源于牛奶的油脂，主要成分為脂肪、水分和少量乳蛋白，常用于餅干、蛋糕、曲奇等各種烘焙制品。在烘焙過程中，黃油可以賦予產(chǎn)品濃厚的乳香味及獨(dú)特的口感，是烘焙制品的必備原料[1－2]。然而黃油脂肪主要為長鏈脂肪酸，各種乳品特征風(fēng)味的中低鏈脂肪酸僅占黃油總脂肪酸含量的5%～10%，此特點決定了天然黃油香氣不足[3]。由此看來，對天然黃油進(jìn)行增香處理，可減少烘焙過程中的黃油用量、降低烘焙制品的成本，還能制作乳味香基，加入到各種人造奶油產(chǎn)品中，使其風(fēng)味酷似天然黃油，提高產(chǎn)品檔次[4]。酶法增香處理是目前最常用的高效乳品增香方法，相關(guān)研究較多[5]。

大量研究表明超高壓技術(shù)可改善食品風(fēng)味和香氣，有研究發(fā)現(xiàn)瓶裝紅酒經(jīng)超高壓處理后存放9個月，其中的呋喃醛、醛類、酮類、縮醛類揮發(fā)性成分含量顯著增高[6]；林鳳英等也發(fā)現(xiàn)經(jīng)300、400 MPa處理10 min的普洱生茶口感與自然陳化2年的普洱茶相仿，其中烷烴類、酮類化合物含量下降，烯烴類、酯類、醇類、醛類及芳香烴類化合物香氣含量增加，茶葉香氣成分得到明顯改善[7]；Viljanen等研究發(fā)現(xiàn)圣女果經(jīng)超高壓處理后，部分醛類、酮類和醇類化合物含量減少，而己醛、庚醛、辛醛含量則有所增加[8]。Navarro等發(fā)現(xiàn)草莓經(jīng)400 MPa處理后，己醛含量增加了近2倍，反－2－己烯醛含量也略有增加[9]。

超高壓技術(shù)已有百余年的研究歷史，但較少應(yīng)用于乳制品中，直到近幾年才開始出現(xiàn)超高壓對奶酪熟化的影響研究。有研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理可使得藍(lán)紋奶酪中的微生物和酶失活，降低其中的蛋白質(zhì)水解速度，從而進(jìn)一步阻止游離脂肪酸的產(chǎn)生、降低酮含量，阻止藍(lán)紋奶酪的熟化，延長藍(lán)紋奶酪的貨架期[10]；縱偉等對比了500 MPa處理前后的花生奶中呈香物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)超高壓對花生奶中醛類、醇類、呋喃類、羧酸類和醚類化合物含量都有一定的影響，超高壓處理花生奶后出現(xiàn)了更多的呈香物質(zhì)[11]，但超高壓技術(shù)對乳品香氣和脂質(zhì)特性的影響還存在較多空白之處。本文擬采用不同壓力和時間對黃油進(jìn)行増香處理，研究壓力和時間對黃油香氣成分的影響，獲取最優(yōu)増香工藝條件，并為超高壓處理對油脂、乳品的影響提供新的依據(jù)，同時以期尋找乳品快速、安全增香的新技術(shù)，有利于推動超高壓技術(shù)在乳制品生產(chǎn)加工過程中的應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

黃油（新西蘭威仕寶，無鹽）：廣州批發(fā)市場。

FX－20DU食品高壓處理機(jī)：英國 Stansted fluid power公司；EZ－Test質(zhì)構(gòu)儀：日本島津公司；TA Q200示差掃描量熱分析儀、Q500－1198熱重分析儀：美國TA儀器公司；mq－one臺式核磁共振分析儀、Vertex 70傅立葉變換紅外光譜儀：德國Bruker公司；XD－2X/M4600X射線粉末衍射儀：北京普析通用儀器公司。

1.2 方法

1.2.1 基本成分測定

脂肪含量：酸水解法；蛋白含量：GB 5009.5－2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》；水分含量：GB 5009.3－2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》；灰分：GB 5009.4－2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》；游離脂肪酸和酸價測定：SN/T 0801.19－1999《進(jìn)出口動植物油脂游離脂肪酸和酸價檢驗方法》。

1.2.2 樣品超高壓處理

黃油→鋁箔袋裝→抽真空密封→超高壓處理（分別于設(shè)定壓力條件下各處理10、20、30 min）→冷藏備用（－18℃）。

1.2.3 脂肪酸組成分析

黃油→無水Na2SO4除水→甲酯化（參照GB 5009.168－2016《食品安全國家標(biāo)食品中脂肪酸的測定》）→GC－MS分析（氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用，gas chromatography－mass spectrometer，GC－MS）

GC 條件：HP－5MS（5%Phenyl Methyl Silox）彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×250 μm×0.25 μm），氦氣流速：0.8 mL/min。色譜柱：40℃保持2 min→8℃/min升到200℃→3℃/min升到215℃→10℃/min升到230℃→保持7 min→280℃運(yùn)行2 min。進(jìn)樣口溫度：260℃，進(jìn)樣量：10 μL；分流比：30 ∶1；檢測器溫度：280 ℃。

MS條件：EI離子源（230℃，70 eV，33 amu～450 amu）；數(shù)據(jù)處理：Xcalibur系統(tǒng)；未知化合物匹配：NIST譜庫，僅報導(dǎo)正反匹配度≥80的鑒定結(jié)果。

1.2.4 頂空固相微萃取

采用頂空固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用（head space－solid phase microextraction－gas chromatography－mass spectrometer，HS－SPME－GC/MS）分析樣品中的揮發(fā)性成分。

HS－SPME步驟：樣品→60℃磁力攪拌并平衡30 min→富集萃取30 min（萃取頭為85 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷，carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）→脫附 3 min（250℃）→進(jìn)樣。

GC 條件：Rtx－Wax極性毛細(xì)管柱（30 m×250 μm×0.25 μm，酶解樣品），HP－5非極性毛細(xì)管柱（30 m×250 μm×0.25 μm，非酶解樣品）；氦氣，2 mL/min，112 kPa恒壓模式；色譜柱：40℃保持2 min→8℃/min升到200℃→3℃/min升到215℃→10℃/min升到230℃→保持7 min。進(jìn)樣口溫度：250℃，檢測器溫度：280℃；進(jìn)樣量：10 μL；不分流。

MS條件：EI離子源（200℃，70 eV，33 amu～450 amu）；數(shù)據(jù)處理：Xcalibur系統(tǒng)；未知化合物匹配：NIST譜庫，僅報導(dǎo)正反匹配度≥80的鑒定結(jié)果。

1.2.5 排序量表法

各樣品隨機(jī)編號后配成復(fù)原乳，按香氣強(qiáng)弱順序由低至高排序，并將結(jié)果換為分值，黃油香氣最弱者得1分，最強(qiáng)者得分最高（排序不得并列），評分卡見圖1，評價人數(shù)25人。按式（1）進(jìn)行檢驗（最小顯著性差異排序差別檢驗，LSD 法，least significant difference）。

式中：K為評價員人數(shù)；J為樣品個數(shù)。

1.2.6 9 點快感評分法

圖1 排序量表法評分卡Fig.1 Scorecard of sequential scale

將樣品配成復(fù)原乳后隨機(jī)編號；評價員首先評價未經(jīng)超高壓處理的黃油復(fù)原乳并將其定義為5號，之后逐一評價其他各份樣品，滋味、香氣均好于5號則逐一填入6～9的框中，與5號相似則填入5號框中，滋味、香氣比5號差則填入1～4的框中，可一框多填（評分卡見圖2）。將編號轉(zhuǎn)換成分值，計算各樣品的平均得分，評價員25人，采用單因素方差分析法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

圖2 9點快感評分法評分卡Fig.2 Scorecard of 9 point pleasant sensation method

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行整理，SPSS 17進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃油基本成分分析

黃油的成分含量見表1。

表1 黃油的成分含量（±S.D.，n=6）Table 1 Basic components of butter（±S.D.，n=6）

表1 黃油的成分含量（±S.D.，n=6）Table 1 Basic components of butter（±S.D.，n=6）

脂肪/% 蛋白質(zhì)/% 水分/% 灰分/% FFA/%82.68±2.93 0.86±0.02 16.37±0.23 0.13±0.01 0.26±0.01

經(jīng)試驗可知，黃油（新西蘭威仕寶）主要由脂肪、蛋白質(zhì)和水組成，脂肪含量高達(dá)82.68%，還含有16.37%的水分和少量蛋白質(zhì)，高含量的乳脂對黃油的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和特性起著決定性作用[12-14]。此外，黃油中蛋白質(zhì)含量雖僅有0.86%，但是黃油重要的滋味成分之一，影響了黃油的濃厚口感；黃油中的游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）主要以脂肪酸酯形式存在，含量極低。

2.2 壓力和時間對黃油增香效果的影響

將經(jīng)不同壓力、時間處理后的黃油樣品逐一添加到復(fù)原乳中，并對樣品的香氣強(qiáng)度進(jìn)行感官評定（見1.2.5排序量表法），試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 黃油香氣強(qiáng)度感官評分Fig.3 Sensory scores for butter aroma

經(jīng)超高壓處理后的黃油復(fù)原乳香氣強(qiáng)度均有一定程度的增加；超高壓處理30 min的試驗組增香效果比超高壓10 min～20 min處理的組別更優(yōu)，說明適當(dāng)延長保壓時間可促進(jìn)黃油的増香效果；經(jīng)200 MPa和500 MPa超高壓處理30 min組別的黃油增香效果顯著（p<0.05，與常壓對照組對比），經(jīng)200 MPa超高壓處理10 min、100 MPa超高壓處理20 min、100 MPa和400 MPa超高壓處理30 min的黃油增香效果極顯著水平（p<0.01，與常壓對照組對比）。

2.3 超高壓増香工藝優(yōu)化

香氣強(qiáng)度感官評分結(jié)果見表2。

表2 香氣強(qiáng)度感官評分結(jié)果Table 2 Sensory evaluation for butter-reconstituted milk aroma intensity

將200 MPa超高壓處理10 min、100 MPa超高壓處理20 min、100 MPa和400 MPa超高壓處理30 min的處理組（根據(jù)2.2得出的與對照組相比增香效果達(dá)到極顯著水平，p<0.01）進(jìn)行進(jìn)一步篩選。把以上4組黃油分別配成復(fù)原乳后采用1.2.6的方法逐一進(jìn)行感官評定，結(jié)果如表2所示，以上4組黃油均有明顯的增香效果（p<0.05），其中增香效果最強(qiáng)的是100 MPa保壓20 min，200 MPa保壓10 min處理后的增香效果次之。

2.4 UHP對黃油脂肪酸組成的影響

將增香效果最強(qiáng)（100 MPa保壓20 min）的黃油作為超高壓黃油（ultra-high pressure butter，UHPB）代表，以天然黃油（natural butter，NB）為對照組，對比研究超高壓對黃油的揮發(fā)性及其熱穩(wěn)定性的影響。由于黃油的含80%以上脂肪，可知脂肪中的脂肪酸組成對其香氣影響較大，故采用GC-MS分別測定天然黃油和超高壓黃油的脂肪酸組成，測定結(jié)果見圖4和表3。

圖4 黃油和超高壓黃油GC-MS總離子流色譜圖Fig.4 GC-MS total ion chromatograms for butter and ultra-high pressure butte

表3 天然黃油和超高壓黃油的脂肪酸組成Table 3 Fatty acid composition of natural butter and ultra-high pressure butter

由天然黃油和超高壓黃油的總離子流色譜圖可知，兩種黃油的總離子流色譜圖非常相似，可見UHP處理不會改變黃油脂肪酸種類；經(jīng)超高壓處理后黃油中的脂肪酸雖仍以肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸為主，但其中己酸、辛酸、癸酸和月桂酸含量分別增加了10.47%、12.16%、11.96%和4.49%，說明超高壓處理對含量影響較大。C4-C12等中短鏈脂肪酸是黃油香氣的重要組成，己酸、辛酸、癸酸和月桂酸等中短鏈脂肪酸具有強(qiáng)揮發(fā)性，可賦予黃油獨(dú)特的脂香韻，例如己酸有臭干酪風(fēng)味，辛酸、癸酸和月桂酸等在濃度較高時具有脂肪酸酸敗的氣味，低濃度時則具有一定的奶香底蘊(yùn)[15]。

3 討論與結(jié)論

本研究嘗試采用超高壓技術(shù)對黃油進(jìn)行增香處理，并對黃油的超高壓處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，以最優(yōu)工藝進(jìn)行香氣評定，以超高壓前后的黃油樣品為考察對象，探究超高壓處理的壓力和時間等因素對黃油的脂肪酸組成、揮發(fā)性成分的影響，得出如下結(jié)論：

1）黃油在 100、200、300、400、500 MPa 不同壓力下分別保壓10、20、30 min后應(yīng)用于復(fù)原乳中，根據(jù)1.2.5、1.2.6感官評定的方法得出100 MPa保壓20 min的黃油增香效果最佳。

2）超高壓處理可促進(jìn)黃油中C4-C12等中短鏈脂肪酸的釋放，與常壓黃油相比，增加了8.24%。

3）天然黃油的主要揮發(fā)性成分為酮類、酯類、芳香族和雜環(huán)類化合物，經(jīng)超高壓處理后酸類、醇類、內(nèi)酯類和醛類化合物的相對含量均有所增加；2-庚酮、2-壬酮、2-十一酮、乙酸丙酯對天然黃油和超高壓黃油的香氣貢獻(xiàn)較大，而醛類化合物（3-羥基丁醛、庚醛、壬醛等）為超高壓黃油特有。