奶酪風味及芳香物質研究進展

徐振麗，陳計巒，裴龍英，史學偉，王斌，鄭曉吉*

(1.石河子大學 食品學院，新疆 石河子 832003；2.新疆大學 科學技術學院(阿克蘇校區(qū)) 食品科學系，新疆 阿克蘇 843000)

奶酪是生牛乳在發(fā)酵劑和凝乳酶的作用下，使牛乳中大部分蛋白凝固，排出乳清，壓制成型，再經后熟過程而得到的營養(yǎng)豐富、風味獨特的乳制品。奶酪素有“奶黃金”之稱，營養(yǎng)價值高，富含蛋白質、脂肪和鈣等營養(yǎng)元素。奶酪品質的感官印象是多種化學物質綜合、協(xié)同作用的結果，任何單一的風味組分都不能達到理想的特征風味。奶酪的風味主要是通過碳水化合物代謝、脂肪降解和蛋白質水解生化反應生成的[1]。與此同時，奶酪的風味是消費者選擇和購買的衡量因素，也是評價奶酪品質的重要指標之一[2]。奶酪風味在合成途徑中會產生許多不理想成分，因此，奶酪風味合成控制與不理想風味的改善對于奶酪的生產與消費尤為重要。

1 國內外奶酪風味及香氣的研究現狀

奶酪作為一種營養(yǎng)豐富、風味獨特的乳制品一直備受西方人民的喜愛，其風味物質主要包括酸類、酯類、醇類和醛類等化合物[3]。奶酪品質的感官印象是多種風味化學物質綜合、協(xié)同作用的結果，任何單一的化學成分都不能充分代表其風味組分。因此，奶酪的風味及香氣成分是評價其品質的重要指標，也是消費者選擇和購買的關鍵因素。Delgado Francisco José等[4]采用SPME-GC-MS提取分離技術，研究了4個不同成熟階段(1，30，60，90 d)的西班牙干酪Torta del Casar的揮發(fā)性物質，共檢測出46種化合物：13種酸，9種酯，4種酮，7種醇，3種醛，7種芳香族化合物和3種未分類化合物，其中微生物和氨基酸降解來源高于脂解來源的羧酸是其區(qū)別于其他奶酪的特征風味及香氣。Bergamaschi M等[5]采用SPME-GC-MS提取分離技術研究了11種高原地區(qū)奶源乳制品(脫脂牛奶、奶油和奶酪等)的揮發(fā)性化合物，共鑒定出49種化合物：醇類13種，醛類9種，酯類8種，游離脂肪酸類6種，酮類5種，內酯類2種，硫類2種，萜烯類2種，苯酚1種和苯1種，并且特征風味及香氣可以用作牛奶、奶酪等產品和工藝參數的標志。Ayana Ibrahim A A Abou等[6]對比分析了山羊飼喂高油、低油和無油種子產生的乳制作的奶酪Edam-like的揮發(fā)性化合物，與對照組比較發(fā)現己酸、4-甲基辛酸、4-乙基辛酸、壬酸、3-甲基丁酸和癸酸顯著下降，除此之外，其成熟速度和感官評分得到了增加。

我國的奶酪品種較為單一，并且主要集中在少數民族地區(qū)，如內蒙古和新疆等地。隨著國民健康意識的提高，奶酪逐漸走入大眾視野。但我國對于奶酪的研究分析相對較少，還停留在初步探索的階段。馬楊等[7]對新疆特色酸凝奶酪成熟過程中的非揮發(fā)性風味物質進行了研究，結果顯示：奶酪成熟時間延長，有機酸含量變化顯著，游離氨基酸和游離脂肪酸含量處于動態(tài)變化。宮俐莉等[8]利用SPME-GC-MS提取分離發(fā)酵期間的內蒙古奶豆腐的揮發(fā)性風味組分，共檢出64種揮發(fā)性風味化合物，其中發(fā)酵初期(2～4 h)檢測到45種，以脂肪酸類物質為主；發(fā)酵中期(4～8 h)檢測到27種，以醇類、酮類物質為主；發(fā)酵后期(8 h～成品)檢測到44種物質，以酮類、芳香族類物質為主。鄭曉吉等[9]基于SPME-GC-MS比較了新疆哈薩克族不同居住地區(qū)奶酪的風味差異。從20種奶酪樣品中檢測出52種揮發(fā)性化合物，其中主要特征風味物質包括酸類(乙酸、丁酸、庚酸、辛酸)、醇類(乙醇、苯乙醇、3-甲基丁醇)、酯類(乙酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、丁二酸二甲酯)、酮類(2-壬酮、2-庚酮、乙偶姻)、醛類(正己醛、庚醛、壬醛)等。

2 奶酪芳香物質合成途徑

奶酪中的芳香物質合成途徑主要為：碳水化合物代謝、蛋白質代謝和脂肪代謝[10]。蛋白質代謝又分為初級代謝(蛋白質水解、肽水解)和次級代謝(游離氨基酸降解為風味物質)，其中初級代謝主要形成奶酪的苦味和背景風味，次級代謝對奶酪期望風味的形成至關重要[11]。脂肪分解對于奶酪的風味和質構有重要影響，奶酪中的牛乳脂肪在脂酶的作用下分解產生脂肪酸，脂肪酸經過代謝會轉化成其他的芳香組分。奶酪中碳水化合物代謝主要由乳糖和檸檬酸鹽組成，乳糖在微生物的作用下，經糖酵解途徑產生乳酸，乳酸又可以產生其他風味物質[12]。

2.1 以氨基酸為前體的生物合成

游離氨基酸的濃度與奶酪的風味密切相關，并且被認為是奶酪成熟程度判斷的重要指標[13]。

圖1 氨基酸代謝途徑Fig.1 Amino acid metabolism pathway

由圖1可知，游離氨基酸可分解成一系列有機化合物和芳香化合物，例如胺、酸、羰基化合物、含硫化合物，它們是奶酪味道的主要貢獻者[14]。有研究表明，精氨酸與奶酪的苦味有關，脯氨酸、天冬氨酸和絲氨酸與奶酪的甜味有關，亮氨酸通過Strecker降解(見圖2)可形成3-甲基-1-丁醇，苯丙氨酸和色氨酸可轉化生成苯甲醛，在酵母菌的作用下，苯丙氨酸可形成苯乙醇，賦予奶酪發(fā)酵香和玫瑰香[15]。

圖2 Strecker降解途徑Fig.2 Strecker degradation pathway

2.2 以脂肪酸為前體的生物合成

以脂肪酸為前體的生物合成途徑見圖3。

圖3 脂肪酸代謝途徑Fig.3 Fatty acid metabolism pathway

短鏈和中鏈脂肪酸直接成為奶酪的風味成分，其余脂肪酸會轉化成其他有機或芳香化合物，如甲基酮和內酯，多不飽和脂肪酸經過氧化會產生多種強烈風味的不飽和醛，容易導致奶酪產生臭敗風味缺陷，由于其低的氧化還原電位和低水平的不飽和脂肪酸，脂質氧化在奶酪中是有限的。脂肪酸作為前體物質在脂氧化酶的氧化作用下可產生C6和C9醇類、醛類和由C6和C9的脂肪酸所形成的酯類等風味物質[16]。亞油酸和亞麻酸在酶促反應作用下生物合成具有獨特芳香氣味的物質[17]。

2.3 以乳糖和檸檬酸鹽為前體的生物合成

奶酪中含有原料乳4%左右的乳糖，以乳糖為前體的生物合成途徑見圖4。乳糖在乳酸菌代謝作用下生成乳酸，乳酸會改變奶酪的pH，進而影響酶與微生物的相互作用，最終對奶酪的風味產生影響[18]。檸檬酸鹽會促進奶酪多種風味物質的產生，如3-羥基-2-丁酮、丁二醇等。

圖4 乳糖和檸檬酸鹽代謝圖Fig.4 Lactose and citrate metabolic pathways

3 奶酪不理想風味的改善

隨著國際化水平日益提高，我國對于奶酪的消費也逐步提升，奶酪的營養(yǎng)價值雖高，但其獨特的風味并不能得到大眾的廣泛認可，因此，奶酪風味的改善對于我國奶酪的生產和消費尤為重要。

3.1 附屬發(fā)酵劑

奶酪發(fā)酵劑主要分為兩類：細菌發(fā)酵劑和霉菌發(fā)酵劑。發(fā)酵劑對于奶酪的發(fā)酵成熟尤為重要，添加附屬發(fā)酵劑不僅能夠加速奶酪成熟，降低生產成本，更能使奶酪風味得到良好的改善，并能根據消費者的風味喜好，篩選出高產某種風味成分的菌株，利用其生產特定風味的奶酪。Centeno J A等利用K.varians和Y.lipolytica附屬發(fā)酵劑增加了揮發(fā)性化合物的形成，尤其是脂肪酸、酯和硫化合物，進而改善了Tetilla奶酪的風味特征。Ho Van Thi Thuy等[19]利用SPME-GC-MS確定了添加附屬發(fā)酵劑的奶酪產生的3-甲基丁醛(具有麥芽風味)增加了300～400倍，與此同時增強了奶酪風味并促進了成熟。洪青[20]進行了具有潛在增強類卡門貝爾奶酪果香味附屬發(fā)酵劑的篩選，獲得了具有增強類卡門貝爾奶酪果香味的植物乳桿菌CCFM12，結果表明，此發(fā)酵劑提高了奶酪中的乙酯類含量，果香風味顯著提高。宋蘭蘭[21]研究表明附屬發(fā)酵劑不僅能改善奶酪的質構，還能提高低脂奶酪中蛋白質的水解程度，增加游離氨基酸含量，揮發(fā)性風味物質增多。

3.2 奶酪風味劑

目前，最具經濟效益控制和改善奶酪風味最常用的方法是添加奶酪風味劑，天然奶酪風味劑主要分為兩種[22]：一是脫水或粉碎奶酪，具有香氣自然和風味均衡等特點，但其風味強度較弱，生產成本高，穩(wěn)定性低；二是酶改性風味劑(EMCF)，與天然奶酪相比，生產成本低廉，化學性質穩(wěn)定和風味強度較好等。Kilcawley K N等[23]研究發(fā)現，添加風味劑的奶酪與天然奶酪相比，促進了短鏈游離脂肪酸的釋放，如丁酸酯，丁酸鹽釋放特異性酶突出了丁酸對Cheddar 奶酪風味劑和香氣的貢獻，丁酸被認為是天然切達干酪風味的重要貢獻者。Hulin-Bertaud S等[24]對比分析了15種奶酪風味劑的氣味和風味特征的顯著差異，與天然切達奶酪相比，添加風味劑的奶酪更具有典型的奶酪風味。蘇燕玲[25]研究發(fā)現，酶改性奶酪中酸類物質在風味成分中占較大比重，其中丁酸和己酸對奶酪風味的影響較大，乙酸乙烯酯、丁酸乙酯和己酸乙酯等酯類對奶酪風味的形成具有重要影響。鄧海燕等[26]研究發(fā)現，添加酶改性風味劑的奶酪游離脂肪酸和氨基酸含量都有較大程度的增加，奶酪的香氣和口感都有較大的提升，增強了奶酪的特征風味。

3.3 生產工藝優(yōu)化

在奶酪的加工過程中，生產工藝參數尤為重要，不同的工藝參數對奶酪風味有較大影響。郭萌萌[27]優(yōu)化了硬質干酪的生產工藝條件，并確定了最佳的工藝參數，發(fā)酵劑添加量2.5%、發(fā)酵時間40 min、氯化鈣添加量0.02%、凝乳酶添加量0.002%、食鹽添加量0.5 g/dL。在此工藝條件下研制的干酪口感愉悅，風味濃郁，感官良好，質地緊密有彈性。李永青[28]利用正交試驗對Tilsit干酪生產工藝進行了優(yōu)化，發(fā)酵劑添加量為0.01%，CaCl2添加量為0.01%，熱燙溫度為42 ℃，熱燙時間為30 min，裝模pH值為5.4，鹽漬濃度為18%，鹽漬時間為6 h，表面成熟菌添加量為0.01 g/mL，成熟60 d，獲得風味良好的干酪樣品。

4 展望

隨著我國經濟的發(fā)展，奶酪市場逐漸拓寬，消費者對于奶酪的需求也會日益增大。我國奶酪品種單一，工業(yè)化企業(yè)較少，大多依靠手工生產，并且產品的風味較難控制，因此大力發(fā)展奶酪產業(yè)成為重中之重，奶酪風味的改善是當務之急，以迎合大多數消費者的喜好，促進我國乳制品產業(yè)的發(fā)展。