乳制品风味物质的研究进展 3

乳制品中风味物质的研究进展
摘要：乳制品的营养已被广泛的研究，然而影响其销售最关键的风味物质的研究较少。

本文综述了乳制品中的风味物质种类、来源、分离方法、浓缩富集方法以及鉴定方法，以期为乳制品的开发奠定一定的理论基础。

关键字：乳制品，风味物质，分离，鉴定
Abstract:The nutrition of dairy has been extensive research, however, affect the sales of flavor compounds of the key research is less. Flavor types, source of dairy products was reviewed in this paper, separation, enrichment enrichment methods and appraisal methods, in order to lay a certain theoretical basis to the development of the dairy products.
Key words :Dairy products;flavor compounds;separation;identification 乳制品是指以生鲜牛（羊）乳汁为原料（即原料乳）加工而成的一种高营养食品。

其种类丰富多样，主要有：鲜奶（液态奶）、乳脂类制品、蒸发乳及炼乳、奶粉、奶酪等[1]。

乳制品不仅可以提供丰富的营养物质,帮助预防我国居民容易缺乏的三大营养素（钙、V A和VB2），而且还含有多功能、广谱的保护物质，如免疫球蛋白、乳铁蛋白、游离脂肪酸和甘油单脂肪酸酯等，它们可以对病菌产生抑制作用。

此外，乳制品还提供了直接具备生物活性的因子，如多种细胞因子和生长因子。

同时，国际上也把年人均乳制品占有量作为衡量一个国家国民生活水平的重要指标之一。

然而，乳制品作为一种商品，稳定且良好的风味不仅是消费者对某一品牌忠诚度的体现而且是企业在国际竞争中占有绝对优势的最佳保证。

因此，乳制品风味物质研究，不仅对了解乳制品的化学组成有着重要的意义，而且对乳制品生产及其质量控制也有很大的实践意义。

本文综述了乳制品的风味物质种类、来源、分离方法、浓缩富集方法以及鉴定方法，为进一步研究奠定理论基础。

1乳制品的风味物质
乳制品风味物质是构成乳制品特色的重要组成部分，也是构成食品风味特色的重要依据。

一般情况下，乳制品的风味物质分为两大类：一是乳制品中的正常
风味物质（即乳制中固有的构成香气成分的化合物）；二是乳制品加工过程中产生的异常风味，通常有微生物引起的风味缺陷，氧化引发的不良风味，蛋白和脂肪水解产生的臭味以及其他的异常风味。

1.1乳制品的正常风味物质
乳制品的风味物质种类繁多，产品不同风味物质组成种类和含量就不同。

就目前普遍存在的风味物质，可按照以下几大类界定[2]：
(1)一般性风味物质主要包括：①醇类：C1~C10，n—烷醇、烯醇；②醛类：C1~C12，n-烷醛，C2~C9烯醛；③酸类：C2~C8，n—烷酸（偶数C 原子），C10：1~C18：1烯酸（偶数C原子），C10~C18酮酸，C10~C16羟酸；④酯醚类：C1~C12酸甲酯，C1~C12酸乙酯；⑤酮类：C3-2~C15-2烷酮，2，3-丁二酮，3-羟基丁酮等；⑥内酯类：C6~C8，δ-内酯，C8~C16，γ-内酯；⑦含S 化合物：二甲硫醚，甲基磺酰甲烷等；⑧含N 化合物：呈味氨基酸等。

(2)关键性风味物质，指的是在乳制品所特有的风味中贡献度比较大的成分，主要包括：①酸类：乳脂肪中含有C4~C12脂肪酸；②酮类：C3~C9，n-甲基酮，2，3-丁二酮；③内酯类：C6~C8，δ-内酯，C8~C16γ-内酯；④醛类：(E)-2-壬烯醛，(Z)-2-壬烯醛，(Z)-4-庚烯醛，(E,E)-2,4-庚烯醛；⑤硫化物：二甲硫醚。

普遍认同的观点是：乳制品中风味物质形成的过程主要是由蛋白质、脂肪和乳糖，这三大类物质的降解或每一类物质的衍生物之间相互反应生成的[3]。

其形成过程如图1
图1 食品中风味物质的形成过程
Fig 1 Process of the formation of flavor substances in food
1.2 乳制品中的异常风味
乳制品中除具有特殊的香气成分外, 在乳制品的加工、贮藏和运输过程中, 也产生了另外一些风味化合物, 但这些化合物中的风味一般是不受人们喜欢的异味或臭味。

乳制品的异常风味产生的主要途径有“ABC ”三种：其中 A 代表 Absorbed ，主要是吸收饲料、棚舍、自身以及周围环境中的异味，杂草、霉变等也易使乳产生 A 类不良味道；B 代表 Bacterial ，主要是由于细菌污染而使乳产生酸味、腐败味、麦芽味、不干净味等；C 代表 Chemical ，主要是由于氧化、日照、药物的使用而产生，腐臭、酮病等也易使乳产生 C 类不良风味[4]。

乳中常见的异味及产生原因如表 1
表 1 乳中常见的异味及产生原因[5]
Table 1 Causes of common odor in milk
总之，乳制品中有产生愉快风味的物质，也有产生令人们难以接受的异味物质，我们只有通过对乳制品中的风味物质进行客观的评价，找出其缺陷的根源，使用一定的方法和技术去抑制不愉快风味物质的产生，同时增加愉快香味物质含量, 才能生产出芳香四溢、口感清爽的乳及乳制品以满足广大消费者的需求。

1.3乳制品中风味物质的来源
乳制品中的风味物质来源有多个方面,大量研究表明乳制品中风味物质来源主要有四种途径[6][7]：一是饲料所含的一些风味活性不经过任何改变直接通过血液进入乳腺组织[7][8]；二是饲料中一些风味活性物质在瘤胃中发生一系列的生化
原因
异味 加热
光照
脂肪水解
微生物繁殖
氧化反应
传递 其他 煮味、焦糖味、焦糊味 光照味、日晒味 酸腐味、苦味、丁酸味 酸味、苦味、麦芽味、腐烂味 鱼味、金属味、纸板味 饲料味、杂草味、畜舍味、酮味 咸味、化学物质味、不新鲜味
反应，形成新的风味活性物质，被机体吸收后进入乳液。

2004 年，Carpion研究表明一些植物被动物采食后，其中的一些独特化合物在瘤胃内被氧化或酸化形成新的化合物被动物所吸收[9]；三是一些风味化合物进入血液，在血液中发生一系列的生化反应，形成新的风味活性物质；四是一些风味化合物是由牛乳中的蛋白质、脂肪和碳水化合物降解而成，或者是由每一类物质的衍生物之间相互反应而生成。

2乳制品中风味物质的提取分离方法
食品挥发性风味物质一般种类繁多、含量极微、稳定性差[10]。

因此，进行风味分析首先应尽量完全的从食品中提取分离出其中的风味物质成分，而且任何一种提取分离方法,都不应破坏风味物质,不应产生变化或提取不完全和不充分。

目前,食品中挥发性风味物质提取方法主要有溶剂萃取法（SFE）、蒸馏提取法[水蒸气蒸馏法(SD)和同时蒸馏提取法(SDE)]、吹扫-捕集技术(Purge-and-Trap)以及无需溶剂的固相微萃取技术(SPME)研究表明，现在还没有一种单一的方法可以完整地提取食品中所有的风味物质，一般都是用几种可以相互补充的、建立在不同分离标准基础上的技术来提取分离挥发性风味成分，但是目前还没有人建立一套较为理想的提取风味物质的方法，这也将是以后研究一大热点。

2.1 溶剂萃取法
超临界流体萃取((Supercritical Fluid Extraction，SFE)是溶剂萃取研究的重要进展之一[11]。

.SFE在食品挥发性风味物质研究中应用较为广泛[12],此方法曾用于干酪的挥发性风味物质的提取[13]，哈密瓜的香气成分的提取[14]、猕猴桃酒香气的分析[15]、乳粉中的香兰素和乙基香兰素的分析和猕猴桃酒挥发性风味物质提取研究[16]。

2.2蒸馏提取法
蒸馏提取法由于操作简单方便，因此过去常用于食品风味物质的提取。

提取风味物质的蒸馏方式可分为：水蒸气蒸馏法和同时蒸馏萃取法。

水蒸气蒸馏法(SD, Steam Distillation)是较为传统的风味物质提取方法,用于热不稳定样品的制备和纯化。

S·Carpino等使用SD馏出干酪中的挥发性风味物
质,用乙醚收集萃取浓缩风味成分[17];V·Xanthopoulos等使用SD处理发酵乳后，使用光谱、气液色谱和液谱技术分析风味物质含量[18]。

同时蒸馏萃取法(SDE, Simultaneous Distillation Extraction)是Nickerson 和Likens在1966 年发展起来的一种易挥发成分提取法[19]。

该法可把mg/L级挥发性有机物从脂质或水介质中浓缩数千倍[20,21],常用的有机溶剂为乙醚、二氯甲烷等[22,23,24]。

国外在分离发酵乳制品风味物质时也较多地使用这种技术,A·Ott等使用该技术分离酸奶中的风味物质并进行分析[25],Bendall[26]使用SDE提取饲养不同饲料的新西兰奶牛产的乳中香气化合物，通过GC-MS分析，鉴定出71中香气化合物。

H·Shiratsuchi等使用同样的方法分离出脱脂乳粉中的挥发性风味物质,并鉴定出187种风味成分[27]
2.3固相微萃取技术
固相微萃取(SPME, Solid Phase Micro extraction)是在固相萃取(SPE)基础上发展起来的一种崭新的萃取分离技术，由加拿大Waterlo 大学Pawliszync 于1990 年首创[28]. 是一种新型的、环境友好型的样品前处理技术，无需有机溶剂，操作简便，能与气相色谱、液相色谱联用，几乎可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。

在食品领域，SPME 作为一种比较成熟的样品前处理技术，已广泛应用于提取食品基质中挥发性和半挥发化合物[29,30].侯园园[31]等采用SPME结合GC-MS 方法分析了乳脂肪中的风味物质，共检出21种挥发性物质，其中酮醛类7种，酸类9种，内酯类4种。

Gonzalez- Cordova 和Vallejo-Cordoba[32]用HS- SPME- GC 连用对鲜乳和酸败乳中短链脂肪酸定量分析结果显示：SPME可成功的用于分析乳中微量的短链脂肪酸。

Wijesundera[33]等人使用SPME-GC同时分析干酪中自由脂肪酸和内酯，丁酸、己酸、辛酸等自由脂肪酸的最小检测限为0.01 mg/ kg，δ-内酯和γ-内酯的最小检出限为0.1 mg/ kg
2.4吹扫-捕集技术(Purge-and-Trap)
吹扫-捕集技术(Purge-and-Trap),采用一种非常纯净（纯度大于99.99%）的惰性气体(如氮气)将乳中挥发性成分尽可能多的吹扫出来,当混合气体通过一个捕集物(如Tenax柱)时,就会被吸收,经一段时间,Tenax柱上会聚集一定量香气
化合物,然后将Tenax柱加热,让香气化合物挥发出来,进入气相色谱仪或气-质联机分析成分[34]。

Moshonas[35]等采用动态顶空法比较了不同品种的新鲜柑橘汁的挥发性香气成分，共鉴定出46 种成分。

Hakala[36]等使用动态顶空技术比较6种1997-1998年生长的冷冻草莓的挥发性组分，共鉴定出52 种化合物。

目前,国际上测定乳制品中风味成分也多使用PT技术[37]此技术也愈来愈受到人们的认同,有望成为标准的分离方法。

3乳制品中风味物质浓缩富集方法
由于食品中风味物质的含量甚微，经过化学和物理方法获得的风味物质，必须经过浓缩处理，才能使风味物质的浓度满足分析和鉴定的要求。

3.1 蒸发浓缩
利用风味物质与溶剂之间存在的沸点差异，采取蒸发浓缩技术将提取液中溶剂进行蒸发，达到与风味物质分离并得以浓缩。

K-D浓缩器和旋转蒸发仪是目前应用较为广泛的浓缩器。

这些装置可以对溶剂进行减压蒸馏，有效地降低了蒸馏温度，从而减少了风味物质在浓缩中的损失。

此方法工作效率高，操作简单、方便。

但对于复杂的风味物质来说，物质间的沸点差异较大，一些与溶剂沸点相接近的物质会被一起蒸发出去，影响风味物质的分析结果。

溶剂浓缩至1-2mL时为宜。

3.2 吸附浓缩
采用蒸馏法得到风味物质提取物溶解在水溶液中，风味物质的浓度很低，可以采用吸附浓缩的方法吸附风味物质，分离水溶液及其他非风味物质，然后再用少量的溶剂将风味物质洗脱下来，从而实现对风味物质的分离和浓缩。

经过蒸馏浓缩后的样品，在进行分析之前，还要进一步浓缩，由于只有
或He）对浓缩样进行溶剂1-2mL，操作上必须谨慎小心，一般采用惰性气体（N
2
吹扫，控制好气体的流速，从而使样品得到进一步的浓缩。

4 乳制品中风味物质的鉴定方法
在食品风味化学研究过程中，提取、分离只完成了对混合风味物质的分离和定量任务。

而对混合物质的鉴定主要依据现代仪器分析，包括气相色谱、核磁共振、质谱和气质联用，综合它们的图谱信息进行分析方能获得准确的鉴定结果。

气相色谱-质谱联用系统﹙GC-MS﹚是目前应用最早、使用范围最广的联用技术，综合了气相色谱高分离能力和质谱高鉴定能力的优势，实现了混合物的一次性定性、定量分析。

对于含有多种风味物质且成分含量很低的乳及乳制品来说，是目前最能满足这种要求的一种鉴定技术。

Contarini和Povolo[38]使用SPME- GC- MS对经过不同程度热处理的牛乳中的挥发性风味物质进行分析，共检测到了丙酮、戊酮、苯甲醛、四氢呋喃等11种含量（μg/kg）的化合物。

Chiofalo1[39]等人首先使用SPME-GC-MS分析了Maltese羊奶干酪中的风味成分，对其中的55种成分进行定性和定量分析，在所有分析成分中脂肪酸类化合物含量最高。

Schlichtherle [40]等进一步用GC- MS 联用法结合内标法对乳中的风味进行定性和定量分析, 结果检测出强挥发性的物质有: 辛烷、环氧乙烷、己酸、苯己酮、壬醛、辛酸、十二烷、十三烷、2- 癸醛、2, 4(E) - 十二烯醛、2-亚甲基- 环戊醇、癸酸等, 都是乳中风味物质的重要成分。

5 小结及展望
综上所述，乳制品中风味物质成分种类繁多、含量甚微、挥发性强，基于这些特点，乳制品的研究主要取决于其风味物质的提取、分离以及鉴定，而现有的技术虽然都能达到一定的要求，但各有利弊，不能进行全方位的研究。

因此，利用更加精密的仪器分析乳制品中的风味物质就显得尤为重要。

未来食品中风味物质研究发展趋势：食品风味化合物和消费者对食品的感觉之间关系的建立。

分析食品的风味组成，并不能够反映出其实际感官情况，因为还没有很好的了解各种风味活性化合物是如何相互结合并产生特殊的感觉。

为取得更大的进展，现今风味的研究主要面向3个主题：食品基质中风味成风相互作用的研究、混合物中风味风子的研究、咀嚼时口腔中风味释放的研究，所有这些方面的重点在于感官和物理化学方面。

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