基于固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜與電子鼻技術(shù)分析發(fā)酵乳中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

李婷，田佳樂，劉洋，李嘉雯，喬少婷，丹彤，孫天松*

1(乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實驗室(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué))，內(nèi)蒙古 呼和浩特，010018) 2(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶制品加工重點(diǎn)實驗室(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué))，內(nèi)蒙古 呼和浩特，010018)

發(fā)酵乳指牛乳或復(fù)原乳經(jīng)殺菌、冷卻、接菌發(fā)酵而制成的乳制品。德氏乳桿菌保加利亞亞種(Lactobacillusdelbrueckiisubsp.bulgaricus)和嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)是常用發(fā)酵劑菌種，發(fā)酵過程中產(chǎn)生乙醛、雙乙酰等風(fēng)味化合物，賦予產(chǎn)品良好風(fēng)味。

產(chǎn)香特性是篩選發(fā)酵劑菌株的重要指標(biāo)。揮發(fā)性化合物的種類、含量及感覺閾值之間的相互作用決定著風(fēng)味[1]。一般采用氣味活度值(odor activity value，OAV)評價揮發(fā)性物質(zhì)對風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度，OAV越大對總體氣味貢獻(xiàn)越大。OAV≥1的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)，對發(fā)酵乳風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)作用； 0.1≤OAV<1的物質(zhì)對總體風(fēng)味有重要修飾作用[2-3]。

固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(solid phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)聯(lián)用技術(shù)與電子鼻技術(shù)2種手段的配合有利于從宏觀和微觀上全面研究食品風(fēng)味，是檢測食品風(fēng)味物質(zhì)的主要手段[4]。目前，該方法被廣泛用于各種食品風(fēng)味的檢測。例如榮建華等[5]采用SPME-GC-MS與電子鼻技術(shù)對脆肉鯇魚肉揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)脆肉鯇魚肉主體風(fēng)味成分是壬醛、己醛、1-辛烯-3-醇等化合物。范霞等[6]利用這種技術(shù)測定茶葉中香氣成分，發(fā)現(xiàn)主要成分肉豆蔻酸異丙酯、β-紫羅蘭酮、(E,E)-3，5辛二烯-2-酮的相對含量高，香氣成分含量的差異造成了不同茶葉品種的風(fēng)味特征。

風(fēng)味是決定發(fā)酵乳品質(zhì)的重要因素，然而采用SPME-GC-MS和電子鼻等技術(shù)聯(lián)合分析發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)的報道較少。本研究采用SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)檢測分析復(fù)配發(fā)酵乳中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，通過主成分分析、線性判別分析等不同統(tǒng)計學(xué)方法，揭示不同復(fù)配發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的風(fēng)味間存在的差異，篩選出風(fēng)味優(yōu)良的菌株，以期為發(fā)酵劑的篩選及應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 供試菌株來源

實驗所用菌株信息如表1和表2所示，由乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實驗室乳酸菌菌種資源庫提供；商業(yè)對照菌株JD，科漢森(中國)有限公司。

表1 試驗菌株來源信息Table 1 The information of experimental strains

表2 復(fù)配菌株編號Table 2 The numbers of compound strains

1.1.2 主要試劑

C3-C9正構(gòu)烷烴混標(biāo)(AccuStandard，USA)，C10-C25正構(gòu)烷烴混標(biāo)(AccuStandard，USA)、1，2-二氯苯(色譜純)，Sigma-Aldrich公司；脫脂奶粉，新西蘭恒天然公司；M17液體培養(yǎng)基，青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司；MRS液體培養(yǎng)基，賽默飛世爾科技(北京)有限公司；實驗氣體為高純氦(純度>99.999%)。

1.1.3 儀器與設(shè)備

ZHJH-C1214C型超凈工作臺，上海智誠分析儀器制造有限公司；CP2202C型電子天平，奧豪斯儀器有限公司；DHP-9272型生化培養(yǎng)箱，上海一恒科技有限公司；SRH 60-70型高壓均質(zhì)機(jī)，上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；7890B GC-5977A MSD型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；PEN3型電子鼻，德國AIRSENSE公司，電子鼻各傳感器的名稱及性能描述如表3所示。

表3 PEN3電子鼻傳感器名稱及性能描述Table 3 Description of the sensors and their performance of electronic nose

1.2 試驗方法

1.2.1 菌株活化及菌懸液制備

真空冷凍干燥保藏的德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌分別接種于MRS和M17液體培養(yǎng)基，37 ℃培養(yǎng)24 h，連續(xù)傳3代，使菌株活力達(dá)最大。在50 mL和500 mL MRS液體培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)(37 ℃，24 h)，離心(4 000 r/min，10 min)收菌體，重懸于PBS保護(hù)劑制備菌懸液，4 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 發(fā)酵乳制備

適量蒸餾水加熱至50 ℃，加11.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))脫脂乳粉攪拌溶解，水溫升至60 ℃加6.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))蔗糖，水合30 min且溫度保持在60 ℃，連續(xù)均質(zhì)2次(65 ℃，15 MPa和35 MPa)，巴氏殺菌(95 ℃，5 min)，急冷，4 ℃?zhèn)溆?。以嗜熱鏈球菌添加?×107CFU/mL為基準(zhǔn)，德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌以1∶1 000復(fù)配，接種于脫脂乳中，分裝至15 mL樣品瓶在42 ℃發(fā)酵。待pH達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)4.5左右且酸度(total acidity，TA)達(dá)70～90 °T，冷卻樣品，-20 ℃保存。測定揮發(fā)性風(fēng)味化合物。

1.2.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

7890B氣相色譜儀和5977A質(zhì)譜儀測定發(fā)酵乳的揮發(fā)性風(fēng)味化合物。萃取頭(50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷)在氣相色譜儀進(jìn)樣口(250 ℃)老化5 min，插入氣相瓶萃取樣品的風(fēng)味化合物。萃取條件為溫度50 ℃，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速300 r/min，萃取時間60 min。柱溫采用程序升溫，初始溫度35 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升至140 ℃，保持2 min以10 ℃/min速率升至250 ℃。實驗使用載氣高純氦氣，載氣流速1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣。汽化室溫度250 ℃。電離方式EI離子源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z35～500，發(fā)射電流100 μA，檢測電壓1.4 kV，無溶劑延遲。

1.2.4 定性與定量分析

利用隨機(jī)攜帶Masshunter工作站NIST 11標(biāo)準(zhǔn)庫自動檢索各組分質(zhì)譜結(jié)果，根據(jù)保留時間計算保留指數(shù)(retention index，RI)，參考相關(guān)文獻(xiàn)報道的RI值鑒定發(fā)酵乳樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。保留指數(shù)計算如公式(1)所示：

(1)

式中：RT，保留時間，min；正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)保留時間遵循RTz

內(nèi)標(biāo)1，2-二氯苯溶液加入發(fā)酵樣品。采用峰面積歸一化法計算所有組分的相對峰面積比。樣品中各組分風(fēng)味物質(zhì)濃度計算如公式(2)所示：

(2)

式中：ci，樣品中各揮發(fā)性風(fēng)味化合物濃度，μg/L；cs，1，2-二氯苯濃度，μg/L；Ai，樣品中待測物質(zhì)對應(yīng)色譜峰面積；As，內(nèi)標(biāo)色譜峰面積。

1.2.5 電子鼻對發(fā)酵乳揮發(fā)性物質(zhì)的分析

稱10 g發(fā)酵乳于50 mL頂空瓶密封，42 ℃水浴30 min，插入電子鼻探頭，用10個金屬傳感器進(jìn)行測定。電子鼻測定條件為傳感器清洗時間60 s；樣品準(zhǔn)備時間5 s；測定時間90 s，內(nèi)部流量300 mL/min，進(jìn)樣流量200 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel、電子鼻設(shè)備自帶Win Muster和Origin 7.5處理與分析數(shù)據(jù)，繪制主成分分析(principal component analysis，PCA)圖、線性判別分析(Linear discriminant analysis，LDA)圖、雷達(dá)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)配發(fā)酵乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)SPME-GC-MS檢測結(jié)果

采用SPME-GC-MS技術(shù)檢測分析對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)，共檢測到116種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)(表4)，主要包括酸類、醛類、酮類、醇類、酯類、烷烴及含氮等化合物。

酸類化合物來源脂肪分解和微生物發(fā)酵等代謝途徑[7]。由表4可知，對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳共檢測到17種酸類化合物，主要有3-甲基丁酸、乙酸、己酸和辛酸。其中，A3、A4、A5和A6發(fā)酵乳酸類化合物的種類和含量明顯高于對照菌株JD，特別是A6發(fā)酵乳總含量最高，質(zhì)量濃度為280.11 μg/L。辛酸具有水果和焦糖香味[8]，對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳均檢測到辛酸，其中，A6發(fā)酵乳辛酸質(zhì)量濃度最高，為89.01 μg/L。3-甲基丁酸具有辛辣氣味和酸味[9]，在所有樣品中，僅A1發(fā)酵乳檢測到3-甲基丁酸，質(zhì)量濃度為13.48 μg/L。高濃度乙酸具有尖酸、辛辣、刺激性氣味[10]，對發(fā)酵乳口感影響較大。A3、A4、A5和A6發(fā)酵乳均檢測到乙酸，質(zhì)量濃度分別為20.57、2.44、3.65和8.73 μg/L。己酸是發(fā)酵乳重要的酸類化合物，具有香甜的干酪香氣[11-12]。A4、A5和A6發(fā)酵乳中檢測到己酸含量相對較高，質(zhì)量濃度分別為66.84、51.36和107.50 μg/L。類似結(jié)果在牛婕等[13]的研究中也有發(fā)現(xiàn)。

醛類化合物閾值低，對發(fā)酵乳風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[14]。對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳共檢測到11種醛類化合物。其中，3-甲基丁醛、苯甲醛和正壬醛OAV>1。3-甲基丁醛具有麥芽香味[15]。A1、A3和A5發(fā)酵乳中檢測到3-甲基丁醛，質(zhì)量濃度分別為1.14、0.68和4.19 μg/L。苯甲醛是發(fā)酵乳常檢測到的重要化合物。低濃度苯甲醛賦予發(fā)酵乳杏仁香味，高濃度則具有水果香氣[16]。除對照菌株JD和A4外，其余菌株發(fā)酵乳中均檢測到苯甲醛，特別是A2和A5發(fā)酵乳苯甲醛顯著高于其他菌株，質(zhì)量濃度分別為3.20和3.39 μg/L。正壬醛閾值較低，賦予發(fā)酵乳柑橘香與脂肪香[17]。A2、A5和A6發(fā)酵乳中檢測到正壬醛質(zhì)量濃度相對較高，分別為2.27、1.42和1.13 μg/L。OAV>0.1的醛類物質(zhì)有4種，分別為乙醛、3-羥基丁醛、庚醛和癸醛。乙醛是重要的風(fēng)味化合物，對發(fā)酵乳風(fēng)味影響較大[18]。所有發(fā)酵乳樣品中，僅A1發(fā)酵乳檢測到乙醛。庚醛主要來源于脂肪酸的自動氧化與乳酸菌代謝，賦予發(fā)酵乳脂肪香味[19]。A3和A5發(fā)酵乳檢測到庚醛，質(zhì)量濃度分別為1.25和0.72 μg/L。3-羥基丁醛化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易被還原成酸類和醇類化合物[20]。在對照菌株JD、A1和A4發(fā)酵乳中均檢測到3-羥基丁醛，質(zhì)量濃度分別為4.88、0.48和0.98 μg/L。所有樣品中，僅A2發(fā)酵乳檢測到癸醛，其質(zhì)量濃度為0.90 μg/L。

酮類化合物指不飽和脂肪酸經(jīng)過氧化、熱降解及氨基酸降解等一系列化學(xué)反應(yīng)形成的化合物[21-22]。由表4可知，酮類化合物共17種。其中，關(guān)鍵性酮類化合物(OAV>1)有3種，分別為雙乙酰，乙偶姻和2-壬酮。雙乙酰被認(rèn)為是發(fā)酵乳風(fēng)味形成的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)，賦予發(fā)酵乳奶油與堅果仁風(fēng)味[23]。除A3發(fā)酵乳外，其他菌株發(fā)酵乳中均檢測到雙乙酰，其中，A6發(fā)酵乳雙乙酰質(zhì)量濃度最高，達(dá)110.03 μg/L。乙偶姻主要由2,3-丁二酮降解和α-乙酰乳酸經(jīng)脫羧生成[24]。所有菌株發(fā)酵乳中均檢測到乙偶姻，其中，A4和A6發(fā)酵乳中乙偶姻質(zhì)量濃度明顯高于對照菌株JD，分別為179.37和134.55 μg/L。2-庚酮和2-壬酮均是發(fā)酵乳風(fēng)味中的重要風(fēng)味物質(zhì)，賦予發(fā)酵乳奶油香味和果香。對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳中均檢測到2-庚酮和2-壬酮，其中，A6發(fā)酵乳中2-庚酮和2-壬酮質(zhì)量濃度最高，分別為18.24和17.53 μg/L。

醇類化合物生成可能與乳糖代謝、甲基酮還原、氨基酸代謝、亞油酸和亞麻酸降解有關(guān)[25]。在對照菌株JD和所有發(fā)酵乳中共檢測到15種醇類物質(zhì)。本實驗檢測到一些含量較高的醇類物質(zhì)，如1-己醇、1-庚醇、2-乙基-1-己醇和1-辛醇等，但風(fēng)味閾值高，對發(fā)酵乳風(fēng)味貢獻(xiàn)較低。

酯類物質(zhì)由脂肪酸和醇酯化產(chǎn)生。本實驗中共檢測到11種化合物，其中，A6發(fā)酵乳中檢測到的乙酸壬酯質(zhì)量濃度最高為12.41 μg/L。

烷烴類化合物和含氮類化合物風(fēng)味閾值高，對發(fā)酵乳風(fēng)味的形成影響不明顯，但一定濃度的這些物質(zhì)可使發(fā)酵乳口感更加飽滿[26]。

一些主要風(fēng)味化合物OAV值如表5所示。發(fā)酵乳風(fēng)味由揮發(fā)性物質(zhì)的含量和閾值共同決定。OAV指香氣濃度與其閾值的比值。通常認(rèn)為OAV≥1的化合物對發(fā)酵乳風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，0.1≤OAV<1的化合物對發(fā)酵乳風(fēng)味起重要修飾作用。

表4 發(fā)酵終點(diǎn)時發(fā)酵乳中揮發(fā)性風(fēng)味化合物SPME-GC-MS鑒定結(jié)果Table 4 Volatile compounds of the fermented milk at the end of fermentation identified by SPME-GC-MS

續(xù)表4

序號中文名稱分子式保留時間/min計算RIa參考RIb鑒定方法c質(zhì)量濃度/(μg·L-1)JDA1A2A3A4A5A671-庚醇C7H16O13.43984.08975MS,RI1.730.50.91.082.21.823.5682-乙基-1-己醇C8H18O16.181064.9nfMS2.760.962.31.622.963.455.2791-辛醇C8H18O16.891086.21087MS,RI1.530.520.840.721.71.942.78102-壬醇C9H20O17.2410971098MS,RI-0.88-2.08---112,6-二甲基-1,7-辛二烯-3-醇C10H18O18.471136.651095(Equity-5)MS,RI-----1.755.46122-丁基辛醇C12H26O18.471136.75nfMS0.31-0.770.9-0.941.1513環(huán)丁醇C4H8O19.831181.18nfMS---1---142-丙基-1-庚醇C10H22O20.031187.78nfMS-0.33-1.26---155,8-二乙基-6-十二烷醇C16H34O31.791641.17nfMS---0.7--- 酯類化合物 1甲酸乙烯酯C3H4O22.45611.08nfMS-----91.27-2sec-亞硝酸丁酯C4H9NO22.7630.25542(OV-101)MS,RI---30.16---32-丙烯酸丁酯C7H12O211.42929.73902MS,RI--1.96--0.91-4乙酸辛酯C10H20O220.3411981200MS,RI-----0.85-5乙酸壬酯C11H22O220.651208.68nfMS11.952.26---9.5612.416戊酸辛酯C13H26O221.661244.41nfMS---0.73---7戊酸,2,2,4-三甲基-3-羥基-異丁酯C12H24O326.351415.79nfMS--1.51----8草酸,十二烷基2-乙基己基酯C22H42O431.831643.6nfMS--0.71-0.331.011.19戊酸,2,2,4-三甲基-3-羧基異丙基,異丁基酯C16H30O431.991653.11581(DB-5)MS,RI0.550.451.980.882.091.912.8610癸酸癸酯C20H40O232.761698.87nfMS0.42-----1.2811鄰苯二甲酸,丁基十一烷基酯C23H36O436.82035.72nfMS--0.77---- 烷烴化合物 12,3-環(huán)氧丁烷C4H8O1.99--MS-33.37-----2正己烷C6H142.59621.5nfMS-15.93-26.65---3庚烷C7H164.21720.5nfMS---0.56---46,7-二氧雜雙環(huán)[3.2.2]8-壬烯C7H10O25.49764.52nfMS-----2.75-5甲苯C7H86.47798.4787.7MS,RI-0.6---1.320.4561,3,5-環(huán)庚三烯C7H86.61802.47800(SE-30)MS,RI--0.620.7--1.1272-甲氧基丁烷C5H12O7.62829.03nfMS--12.23-2.9241.02-81-乙丁基過氧化氫C6H14O27.89836.27965(CPSil8CB)MS,RI-0.3-----9乙苯C8H1010.01891.92871MS,RI-0.66-1.56---10鄰二甲苯C8H1010.36901.13902MS,RI-2.96-----11對二甲苯C8H1010.42902.9899MS,RI-2.59-1.74-1.31.2512正十二烷C12H2617.111092.93nfMS0.34------132,4,6-三甲基癸烷C13H2817.9111181121MS,RI--1.60.62-0.81-14正十一烷C11H2418.451136.19nfMS0.53-0.77-0.32--156-甲基庚基乙烯基醚C10H20O18.491137.53nfMS-----1.17-164,6-二甲基十二烷C14H3023.841322.611325(DB-5MS)MS,RI0.45------173-乙酰氧基十二烷C14H28O224.121333.41nfMS------0.4418正十四碳烷C14H3027.051439.74nfMS0.39------194,6-二-叔丁基間甲酚C15H24O29.291521.14nfMS2.171.013.531.833.161.644.93202,6,11-三甲基十一烷C15H32301551.91nfMS---0.76---212,4-雙(1,1-二甲基乙基)-苯酚C14H22O30.251563.031525MS,RI0.860.273.451.11-0.792.6222丁基羥基甲苯C15H24O30.331566.611533.3MS,RI113.9232.72106.4124.89117.5710.9397.32233-[(乙烯基氧基)甲基]-庚烷C10H20O31.941649.76nfMS---0.58---246-甲基十八烷C19H4033.331739.251842(Squalane)MS,RI0.590.39-----

續(xù)表4

注：a,C6～C25一系列正構(gòu)烷烴計算所得保留指數(shù)；b,保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫(http://webbook.nist.gov/chemistry)查找到的參考保留指數(shù);nf,未在數(shù)據(jù)庫查到參考保留指數(shù)；c,MS指通過NIST 11譜庫定性該物質(zhì)，RI指通過比對參考保留指數(shù)定性該物質(zhì)；-,未檢測出物質(zhì)

表5 發(fā)酵乳中關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)及對應(yīng)OAVTable 5 OAV of key volatile compounds in fermented milk

2.2 復(fù)配發(fā)酵乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析

主成分分析指通過少數(shù)幾個主分量來解釋多變量間的內(nèi)部關(guān)系，使樣品中物質(zhì)的種類及含量有較客觀的反映。本實驗將對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)歸為七類進(jìn)行主成分分析，菌株與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)越接近，表明兩者相關(guān)性越高。由圖1可知，根據(jù)菌株在發(fā)酵乳中產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的豐富度，對照菌株和6組復(fù)配發(fā)酵乳被分成左右2個區(qū)域，右半?yún)^(qū)菌株(對照菌株JD、A4、A6)與酸類化合物、酮類化合物、醇類化合物、含氮類化合物和烷烴類化合物之間有較強(qiáng)的正相關(guān)性。左半?yún)^(qū)菌株(A1、A2、A3、A5)與醛類化合物和酯類化合物之間有較強(qiáng)的正相關(guān)性。說明對照菌株JD、A4、A6菌株在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的主要風(fēng)味物質(zhì)較豐富，和酸類化合物、酮類化合物、醇類化合物、含氮類化合物、烷烴類化合物呈正相關(guān)。其中，A6產(chǎn)生的雙乙酰，乙偶姻、2-庚酮和2-壬酮等關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)在樣品中的濃度較高(表5)，對樣品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，賦予發(fā)酵乳良好風(fēng)味。

通過綜合分析對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量。認(rèn)為A6復(fù)配發(fā)酵菌株產(chǎn)生良好的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有良好產(chǎn)香特性。

圖1 風(fēng)味物質(zhì)主成分分析Fig.1 Principal component analysis of volatile compounds

2.3 復(fù)配發(fā)酵乳電子鼻檢測結(jié)果

2.3.1 電子鼻傳感器響應(yīng)值結(jié)果分析

利用PEN3型電子鼻系統(tǒng)，檢測分析復(fù)配發(fā)酵乳樣品的氣味成分。對照菌株和6組復(fù)配發(fā)酵乳響應(yīng)值的雷達(dá)圖,發(fā)酵乳電子鼻10個傳感器的氣味檢測結(jié)果如圖2所示。

圖2 發(fā)酵乳的電子鼻傳感器響應(yīng)強(qiáng)度雷達(dá)圖Fig.2 Radar of electronic nose sensor response intensity of fermented milk

其中，W5S、W2W、W1W、W2S、W1S、W6S六種傳感器發(fā)生變化，分別對氮氧類、芳香類、硫化物、醇類及醛酮類等化合物敏感。說明這6種傳感器在發(fā)酵乳香氣檢測過程中貢獻(xiàn)較大。

2.3.2 電子鼻主成分分析

對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳電子鼻PCA結(jié)果如圖3所示，PC1和PC2方差貢獻(xiàn)率分別為94.35%和2.86%，2個主成分累積總貢獻(xiàn)率達(dá)97.21%，有效反映原始數(shù)據(jù)絕大部分信息。由圖3可知，對照菌株和6組復(fù)配發(fā)酵乳樣品區(qū)分明顯，均分布于各自獨(dú)立的區(qū)域，說明發(fā)酵終點(diǎn)不同發(fā)酵乳樣品之間風(fēng)味特征不同[27]，電子鼻可以較好地區(qū)分不同發(fā)酵乳樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。發(fā)酵乳樣品LDA分析結(jié)果如圖4所示，LD1和LD2貢獻(xiàn)率分別為81.80%和9.74%，兩判別式總貢獻(xiàn)率91.54%。由圖4可知，橢圓區(qū)域內(nèi)各樣品分布趨勢各不相同，不同樣品區(qū)分明顯，互不重疊。說明LDA法能很好地區(qū)分對照菌株和6組發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)。因此，通過PCA結(jié)合LDA分析發(fā)現(xiàn)，與對照菌株JD進(jìn)行比較，相比于其他菌株，A6菌株與對照菌株距離較近，風(fēng)味較相似，說明A6發(fā)酵風(fēng)味良好。

圖3 發(fā)酵乳的PCA分析圖Fig.3 PCA analysis of fermented milk

圖4 發(fā)酵乳的LDA分析圖Fig.4 LDA analysis of fermented milk

3 結(jié)論

本實驗采用SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)檢測分析復(fù)配發(fā)酵乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明，復(fù)配發(fā)酵乳均以酸類、醛類、酮類、醇類、酯類、烷烴類及氮類等化合物組成。對照菌株JD和6組復(fù)配發(fā)酵乳揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較分析、OAV、PCA及LDA分析，結(jié)果顯示不同復(fù)配發(fā)酵乳產(chǎn)生的風(fēng)味不同。其中，A6產(chǎn)生的雙乙酰，乙偶姻、2-庚酮和2-壬酮等特征風(fēng)味物質(zhì)在樣品中的濃度較高，對樣品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，賦予發(fā)酵乳良好風(fēng)味。相比于其他菌株，A6菌株與對照菌株JD距離較近，風(fēng)味較相似。說明A6發(fā)酵風(fēng)味良好，優(yōu)于其他菌株。因此，本研究篩選得到的A6復(fù)配組產(chǎn)生的特征風(fēng)味物質(zhì)使發(fā)酵乳風(fēng)味優(yōu)良，具有良好產(chǎn)香特性，為發(fā)酵劑的開發(fā)與利用提供數(shù)據(jù)支持。