基于HS-SPME-GC-MS分析加工方式對即食乳扇風(fēng)味品質(zhì)的影響

廖紫玉，魏光強(qiáng)，田洋,2,3，黃艾祥

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，昆明 650201；2.食藥同源資源開發(fā)與利用教育部工程研究中心，昆明 650201；3.云南省生物大數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201）

0 引言

“乳扇”也稱“餌線”，是云南大理白族地區(qū)的一種極具民族特色的酸凝拉伸型干酪[1]，因其較高的營養(yǎng)價(jià)值及獨(dú)特的風(fēng)味廣受人們喜愛，已有1 000多年的食用歷史[2]。乳扇既可生食，也可熟食，熟食可分為煎、炸、煮3種[3]，其中最普遍的是油炸，油炸乳扇風(fēng)味濃郁，色澤金黃，撒上白糖或食鹽食用更加酥脆可口。油炸奶酪這種食用方式僅在國內(nèi)出現(xiàn)，是由于乳扇中包裹的乳清蛋白可以阻止乳扇的融化[4]，是酶凝類奶酪所不能實(shí)現(xiàn)的。

風(fēng)味是影響消費(fèi)者選擇的一個(gè)重要因素，油炸食品以其蓬松的質(zhì)地和在炸制過程中生成的大量易揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，如醛類、酮類、醇類和吡嗪類等共同形成的特殊香味[5]，深受人們的喜愛。研究表明[6]，生乳扇的主要香氣是奶油味、酸味、水果味、油脂味和硫味等，部分消費(fèi)者不能接受其酸腐味，經(jīng)過煎炸或烤制后的乳扇卻受到大眾歡迎，目前熱加工乳扇的風(fēng)味還鮮見報(bào)道。乳扇中蛋白質(zhì)含量高達(dá)30%以上，乳糖6.8%[6]，較高的氨基酸和還原糖含量在熱加工過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)可能會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺，丙烯酰胺是熱加工食品中最為常見的危害物之一[7]。因此，對于油炸乳扇丙烯酰胺含量的測定就顯得尤為重要。

目前對乳扇的研究主要集中在加工工藝的優(yōu)化[8-9]、凝團(tuán)特性[10]、菌種的篩選[11]及特性研究等方面，對乳扇深加工及相關(guān)產(chǎn)品的研究相對較少，文獻(xiàn)報(bào)道中僅有米酒乳扇的工藝研究[13]。隨著近年來大理旅游業(yè)的發(fā)展，乳扇的知名度越來越高，乳扇即食產(chǎn)品具有良好的發(fā)展前景。本研究采用頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)并結(jié)合香氣活性值分析生食、油炸和空氣煎炸乳扇的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，并測定3種即食乳扇的蛋白質(zhì)、脂肪、水分和丙烯酰胺的含量及色澤和質(zhì)構(gòu)特性。揭示生食、油炸和空氣煎炸乳扇的品質(zhì)及風(fēng)味特征，闡述熱加工乳扇感官接受度高的原因，為促進(jìn)云南特色乳制品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

乳扇，購自云南大理喜洲鎮(zhèn)陶記乳扇。

1.1.2 主要試劑

2-辛醇（色譜純），阿拉丁試劑有限公司；無水硫酸銅、硫酸鉀（均為分析純），天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；濃硫酸（分析純），重慶川東化工有限公司；氫氧化鈉、無水乙醇（均為分析純），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B-5977B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司；SE206索氏提取機(jī)，濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司；KN520凱氏定氮儀，濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司；CM-5分光色差計(jì)，日本KONICAMINOLTA公司；山本SB-6918空氣炸鍋，寧波嘉樂電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳扇熱加工工藝

油炸：將切好的乳扇置于預(yù)熱好的油鍋中油炸，油炸溫度150℃，油炸50 s，充分粉碎后混合?？諝饧逭ǎ簩⑶泻玫娜樯戎糜陬A(yù)熱好的空氣炸鍋中炸制，炸制溫度設(shè)定為140℃，3.25 min，充分粉碎后混合。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

水分、蛋白質(zhì)及脂肪含量的測定：分別參見GB 5009.3-2016、GB 5009.5-2016、GB5009.6-2016。

1.3.3 色澤測定

將不同加工方式的乳扇用超微粉碎機(jī)粉碎后置于分光色差儀上進(jìn)行檢測，每個(gè)樣品重復(fù)測定3次，與生乳扇進(jìn)行對比。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)測定

將不同加工方式的乳扇切割成寬度為3 cm長度為4 cm的方塊，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定。參數(shù)設(shè)置：使用圓柱型探頭P/36R，進(jìn)行兩次壓縮，纖維方向垂直于壓縮盤。測量前探頭下降速率5 mm/s；測試速率1 mm/s；測試后探頭回程速率1 mm/s；觸發(fā)力2.0 N；下壓距離10 mm；形變量為50%，每個(gè)樣品測定9次[14]。

1.3.5 丙烯酰胺含量的測定

丙烯酰胺含量的測定根據(jù)國標(biāo)《GB 5009.204-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中丙烯酰胺的測定》檢驗(yàn)。

1.3.6 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定

（1）SPME條件。精確稱量2.0 g的乳扇樣品于20 mL的頂空瓶中，加蓋密封。加入內(nèi)標(biāo)物200 ng 2-辛醇，采用CTC三位一體自動(dòng)進(jìn)樣器，萃取頭：50/30μm DVB/CARonPDMS；溫度：50℃；時(shí)間：震蕩15 min，萃取30 min；震蕩速度：250 rpm；解析時(shí)間：5 min；GC循環(huán)時(shí)間：50 min，萃取完成后，拔出探針，插入氣相色譜進(jìn)樣口，推出萃取層，然后GC-MS進(jìn)行揮發(fā)性化合物的檢測分析。

（2）色譜條件。色譜柱：DB-wax（30 m×0.25 mm×0.25μm）；進(jìn)樣量：10μL；進(jìn)樣溫度：260℃；分流比：無分流；載氣：氦氣（99.999%）；流量：1 mL/min；柱溫：40℃保持5 min，以5℃/min升至220℃，20℃/min升至250℃，保持2.5 min；接口溫度：260℃。

（3）質(zhì)譜條件：離子源溫度：230°C；四級桿溫度：150°C；電離方式：EI+，70 ev；掃描方式：全掃描；質(zhì)量范圍：20~400。

（4）定性定量分析。3種即食乳扇乳扇樣品分別重復(fù)3次相同實(shí)驗(yàn)以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。各物質(zhì)檢索與NIST2014譜庫進(jìn)行匹配，其物質(zhì)含量根據(jù)其峰面積與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)峰面積及內(nèi)標(biāo)物質(zhì)濃度進(jìn)行計(jì)算。所用內(nèi)標(biāo)物為200 ng 2-辛醇。計(jì)算公式：揮發(fā)性化合物質(zhì)量濃度/（μg·kg-1）=（揮發(fā)性化合物峰面積/內(nèi)標(biāo)物峰面積）×內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度。

1.4 揮發(fā)性風(fēng)味成分的OAV值計(jì)算

OAV是風(fēng)味物質(zhì)的相對質(zhì)量與其嗅覺閾值的比值，通過該數(shù)據(jù)我們可以更為精準(zhǔn)直觀的看出風(fēng)味化合物對樣品特征香氣的影響。

式中：Ci為待測揮發(fā)性成分的質(zhì)量濃度/（μg·kg-1）；OTi為任一組分在水中的香氣閾值/（μg·kg-1）。

1.5 感官評定

由10人組成感官評定小組，評定前需對小組成員進(jìn)行培訓(xùn)。評分范圍1～9分，分別對兩種熱加工即食乳扇的油脂味、堅(jiān)果味、奶香味、酸味、咀嚼性、硬度、組織、香氣、色澤進(jìn)行評價(jià)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理及分析主要采用軟件Excel 2013、SPSS 24，采用Origin Pro2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工方式對即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

2.1.1 即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量

從表1可知，3種即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共檢出110種。主要包括17種醛類，23種醇類，22種酮類，12種酯類，17種酸類，4種醚類，18種其他類化合物。其中，生乳扇中62種、油炸乳扇中檢出69種、空氣煎炸中檢出83種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

表1 即食乳扇中揮發(fā)性物質(zhì)的含量及OAVs值

（續(xù)表1）

（續(xù)表1）

如圖1所示，生乳扇中檢測到含量較高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是酸類（3809.86±1295.98μg/kg）和醇類物質(zhì)（4808.17±1143.7μg/kg），其中己酸、丁酸和辛酸是乳扇中的主要酸類物質(zhì)，具有強(qiáng)烈而豐富的乳酪和酸敗的風(fēng)味，乳扇中己酸含量遠(yuǎn)高于其他酶凝奶酪[15]。脂肪酸類化合物不僅是乳扇中主要的風(fēng)味物質(zhì)，也是其他風(fēng)味物質(zhì)如甲基酮、醇、酯等的前體物質(zhì)[16-17]。醇類物質(zhì)通常閾值較高，對乳扇風(fēng)味貢獻(xiàn)相對較小，但是它可以與脂肪酸進(jìn)一步反應(yīng)生成酯，對風(fēng)味有著間接影響[18]；主要賦予奶酪芳香、植物香、酸香味等。酮類和酯類閾值都較低，在乳扇中含量不高，但是都對乳扇風(fēng)味組成發(fā)揮著重要作用。酮類物質(zhì)具有令人愉悅的奶油香氣，能有效提高乳扇的感官品質(zhì)[19]。酯類一般給人以甜的果香及奶油味[20]，同時(shí)還可以緩解短鏈酸類物質(zhì)引起的尖刺感[21]，使整體風(fēng)味變得柔和[22]。醛類物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)都比較活潑，容易還原成相應(yīng)的醇和脂肪酸，因此生乳扇中醛類含量不高，但其閾值低，對風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大，大多數(shù)醛類具有脂肪香。

圖1 即食乳扇中醛類、醇類、酮類、酯類、酸類物質(zhì)含量變化

熱加工后乳扇中醇類、酯類和酸類物質(zhì)含量明顯下降，醇類物質(zhì)的下降可能是由于高溫對揮發(fā)性成分的破壞，空氣煎炸乳扇由于經(jīng)過高溫循環(huán)熱風(fēng)過程，使得乳扇的風(fēng)味前體物質(zhì)分解損失，導(dǎo)致?lián)]發(fā)出相應(yīng)的風(fēng)味物質(zhì)較少。短鏈的酯類物質(zhì)在常溫下極易揮發(fā)[6]，經(jīng)過高溫?zé)峤夂笕樯戎絮ヮ愇镔|(zhì)損失較大。空氣煎炸相比油炸乳扇中保留了部分酸類物質(zhì)。酮類物質(zhì)油炸后含量降低，可能是因?yàn)槭芏嗖伙柡椭舅岬幕瘜W(xué)揮發(fā)和過氧化作用的影響導(dǎo)致，空氣煎炸后含量高于生乳扇中的，是由于美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化產(chǎn)生了一些新的風(fēng)味化合物，如2,3-丁二酮，2-十一酮等。乳扇熱加工后美拉德反應(yīng)生成了大量醛類物質(zhì)，其中3-甲基丁醛的含量為油炸乳扇（90.79±28.26μg/kg）、空氣煎炸乳扇（88.81±39.13μg/kg），研究表明，3-甲基丁醛在切達(dá)奶酪中的最適含量是73～210μg/kg[23]，在這個(gè)含量范圍內(nèi)其對奶酪的風(fēng)味貢獻(xiàn)是堅(jiān)果味，而且是均衡、理想的風(fēng)味。油炸乳扇中的大量揮發(fā)性醛類物質(zhì)是油脂直接熱處理過程中產(chǎn)生的。油炸乳扇中還檢測到較高含量的醚類物質(zhì)（1269.83±662.28μg/kg），是因?yàn)橛驼ㄟ^程中，乳扇中的水分釋放在高溫油脂中，使得部分油脂水解縮合成分子量較大的醚類物質(zhì)[24]。熱加工乳扇中共檢出了15種雜環(huán)類及芳香族物質(zhì)，其中呋喃和吡嗪類被認(rèn)為是焙烤食品的主要香氣化合物，在美拉德反應(yīng)過程中隨溫度的升高含量增加。

2.1.2 即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分分析

即食乳扇的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)PCA結(jié)果如圖2。

圖2 即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的PCA分析

由圖2可知，第一和第二主成分貢獻(xiàn)率分別為35.4%和28.8%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為64.2%，基本可以反映原始數(shù)據(jù)的整體信息[25]。在95%置信區(qū)間內(nèi)，3組樣本具有明顯的區(qū)域分布特征且表現(xiàn)出聚類趨勢，各組之間均分散無交叉。生食和熱加工乳扇分別在第一主成分的正半軸和負(fù)半軸，說明熱加工處理后的乳扇樣品風(fēng)味物質(zhì)變化很大，生熟乳扇存在顯著差異。油炸和空氣煎炸的乳扇樣品分別位于第二主成分的負(fù)半軸和正半軸，表明它們在第二主成分上差異明顯。說明三者之間風(fēng)味存在一定的差異，加工方式明顯影響了即食乳扇風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。

2.1.3 即食乳扇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的OAV值分析

通過揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的OAV進(jìn)一步確定即食乳扇中的香氣活性。由表1可知，3種即食乳扇中分別有16、18、21種物質(zhì)（OAV>1）被判定為是它們的特征香氣成分。生乳扇中己酸（OAV：228.79）、壬醛（OAV：146.61）、丁酸（OAV：96.41）等物質(zhì)對整體香氣起到關(guān)鍵作用。己酸賦予奶酪獨(dú)特的奶臭味，壬醛是油酸氧化的產(chǎn)物[26]，具有脂肪氣味、柑橘香和花香[27]，對乳扇的風(fēng)味有較好的貢獻(xiàn)。丁酸是原料乳中固有的脂肪酸，可賦予乳扇特殊的酸臭味[28]，辛酸賦予腐臭味和油脂味[6]。因此生乳扇不被部分人所接受可能是由于這些高OAV值的酸類物質(zhì)造成。

對比油炸和空氣煎炸乳扇的關(guān)鍵香氣成分發(fā)現(xiàn)：二者共有的關(guān)鍵香氣物質(zhì)有13種：3-甲基丁醛、壬醛、乙醛、反式-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、1-戊醇、2-壬酮、2-十一酮、2-戊酮、異丁酸、己酸、辛酸、丁酸。它們使得兩種熱加工乳扇的香氣具有相似之處，且醛類物質(zhì)OAV值均不小于10，因此，經(jīng)過熱加工后乳扇中醛類物質(zhì)對香氣整體起到關(guān)鍵性的作用，其中3-甲基丁醛賦予了乳扇濃郁的堅(jiān)果風(fēng)味。壬醛（OAV：387.57）、反式-2-壬烯醛（OAV：125.63）為油炸乳扇中最重要的關(guān)鍵香氣物質(zhì)，反式-2-壬烯醛是導(dǎo)致貯存啤酒中不協(xié)調(diào)異味和不新鮮黃油味的一種醛類物質(zhì)[29]，壬醛賦予的濃厚油脂味以及反式-2-壬烯醛產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)味道可能是導(dǎo)致油炸乳扇脂肪味較高的主要原因。2,3-丁二酮根據(jù)其（OAV：9804.5），被認(rèn)為是空氣煎炸乳扇中最重要的關(guān)鍵香氣化合物，它是發(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(jiān)果仁風(fēng)味[30]，以及豐富的酸奶酪味，黃油香，奶糖香等，使得乳扇整體風(fēng)味更為飽滿。丁酸、辛酸和己酸在空氣煎炸后所能呈現(xiàn)出的酸腐味急劇下降，但相比油炸又有一定保留，因此就保留了乳扇獨(dú)特的酸香風(fēng)味。

然而，空氣煎炸和油炸乳扇各自都有一些OAV大于1的特征成分，如苯乙醛、正己醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二酮、己酸乙酯、吡嗪在空氣煎炸中的OAV大于1，2-已烯醛、2-正戊基呋喃在油炸乳扇中的OAV大于1，這些成分以及差異較大的成分（如油炸乳扇中壬醛、反式-2-壬烯醛OAV值明顯高于空氣煎炸）使得兩者之間的香氣有所不同。

2.2 加工方式對即食乳扇感官品質(zhì)的影響

2.2.1 加工方式對即食乳扇色澤的影響

由焦糖化和美拉德反應(yīng)共同生成的紅色和黃色是油炸食品的特征顏色[31]。由表2可以看出，與生乳扇相比，經(jīng)過熱加工后的乳扇色澤金黃。空氣煎炸乳扇的方式同樣能賦予乳扇較好的感官，同時(shí)空氣煎炸乳扇亮度值（L*）顯著高于油炸乳扇。

表2 即食乳扇的色澤

2.2.2 加工方式對即食乳扇質(zhì)地的影響

由表3可知，油炸使乳扇高溫膨化，表面形成多孔結(jié)構(gòu)的干燥層[14]，而空氣煎炸由高溫?zé)犸L(fēng)帶走乳扇更多水分，導(dǎo)致油炸乳扇的硬度值明顯低于空氣煎炸乳扇?？諝饧逭ㄈ樯鹊拇嘈院途捉佬远几哂谟驼ㄈ樯龋且?yàn)槿樯葘儆诶煨透衫?，即使?jīng)過高溫油炸膨化，乳扇內(nèi)部還含有少量水分，可能仍然存在力的作用，因此脆性和咀嚼性較低，而空氣煎炸過程形成更干燥和緊密的外殼層會(huì)阻止油吸收到食物內(nèi)部，并產(chǎn)生更好的脆性和咀嚼性。

表3 熱加工乳扇的TPA參數(shù)

2.3 加工方式對即食乳扇理化指標(biāo)的影響

由表4可知，油炸乳扇水分含量顯著高于空氣煎炸乳扇（P＜0.05），是因?yàn)橛驼üに囀沟萌樯戎兴謿饣樯葍?nèi)部遷移，而空氣煎炸則是由熱空氣帶走水分，水分含量的降低也使得熱加工乳扇中蛋白質(zhì)及脂肪含量高于生乳扇，但油炸過程蛋白質(zhì)損失，因此油炸乳扇的蛋白質(zhì)含量降低。含油量是影響油炸食品品質(zhì)和消費(fèi)者行為的重要因素之一，油炸后乳扇中脂肪含量達(dá)54.4±0.23%，這是因?yàn)楦邷赜驼ㄊ谷樯缺砻鏈囟妊杆偕撸制?，水和水蒸氣從空隙中遷移出，熱油取代了原來水和水蒸氣占有的空間[32]，乳扇膨化吸油。而空氣煎炸是通過高溫?zé)犸L(fēng)加熱膨化，因此，含油量顯著低于油炸乳扇。

表4 即食乳扇的理化指標(biāo)

2.4 加工方式對即食乳扇安全指標(biāo)（丙烯酰胺含量）的影響

食品中的丙烯酰胺主要是食品中的天冬酰胺等游離氨基酸與還原糖在一定溫度下（溫度＞120℃）通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生[33]，因此，前體物水平、加工溫度、時(shí)間以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等均可影響食品中丙烯酰胺的含量[34]。乳扇中較高的蛋白質(zhì)和乳糖含量為丙烯酰胺的生成提供了前提條件，在此通過對3種即食乳扇中丙烯酰胺含量的檢測發(fā)現(xiàn)，樣品中丙烯酰胺含量均小于10μg/kg，根據(jù)國標(biāo)定量限，均判定為未檢出。推測可能是由于乳扇油炸時(shí)間較短導(dǎo)致丙烯酰胺含量較低，且大量研究表明，高碳水化合物、低蛋白質(zhì)的植物性食品經(jīng)過熱加工后產(chǎn)生的丙烯酰胺含量較多，而肉制品生成的較少[7]，目前產(chǎn)生丙烯酰胺比較典型的幾類食物是薯片、面包、餅干、咖啡等[35]。因此，熱加工乳扇具有較好的食用安全性。

表5 即食乳扇的丙烯酰胺含量

2.5 熱加工即食乳扇感官評價(jià)

通過對兩種熱加工即食乳扇進(jìn)行感官評分，由圖3可知，空氣煎炸乳扇堅(jiān)果味、奶香味和整體香氣評分值高于油炸乳扇，空氣煎炸乳扇保留了部分酸味，同時(shí)油脂味明顯低于油炸乳扇，這與風(fēng)味分析的結(jié)果一致?？諝饧逭ㄈ樯壬珴赡苓_(dá)到與傳統(tǒng)油炸較為一致的水平，而咀嚼性和硬度與質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)在一定程度上相符。

圖3 即食乳扇的感官描述分析圖

3 結(jié) 論

經(jīng)過熱加工后的即食乳扇色澤金黃、口感酥脆、香味濃郁、質(zhì)量安全。3種即食乳扇中共鑒定出110種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，加工方式明顯影響了即食乳扇的主要風(fēng)味成分。熱加工處理可以有效降低乳扇中的酸腐味，且生成大量具有堅(jiān)果香和焦香味物質(zhì)2,3-丁二酮、3-甲基丁醛、吡嗪等風(fēng)味物質(zhì)。在生食、油炸、空氣煎炸乳扇中分別有16、18、21種關(guān)鍵香氣成分，經(jīng)過熱加工后的乳扇中共有的15中關(guān)鍵香氣化合物（如3-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇、1-戊醇、2-壬酮等）共同造成了熱加工乳扇的高感官接受度。為研究熱加工酸凝奶酪風(fēng)味形成機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。