酶解奶油香精基料中特征风味组分分析研究

王 蓓， 曹雁平， 许时婴

(1.北京工商大学食品学院，北京 100048;2.北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048;3.北京工商大学食品添加剂与配料北京市高等学校工程研究中心，北京 100048;4.江南大学 食品学院，江苏无锡 214122)

酶解奶油香精基料中特征风味组分分析研究

王 蓓1，2， 曹雁平1，3， 许时婴4

(1.北京工商大学食品学院，北京 100048;2.北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048;3.北京工商大学食品添加剂与配料北京市高等学校工程研究中心，北京 100048;4.江南大学 食品学院，江苏无锡 214122)

利用固相微萃取－气相色谱－嗅觉辨别法和风味值分析法对酶解奶油香精基料中特征风味组分进行研究.结果表明:嗅觉辨别法检测得到18种可被评价员嗅觉检测且与GC－MS分析结果对应的化合物;同时根据化合物在样品中的含量以及其相应的平均嗅闻阈值，分析了酶解产物中24种主要挥发性风味化合物的风味值.并且两种分析方法得到的特征风味化合物种类相同的有13种，但两种方法分析得到的同种风味组分在样品中的风味强度差别较大.综合气相色谱－嗅觉辨别法和风味值分析结果，酶解奶油香精基料中特征风味组分主要为:丁酸、己酸、辛酸、癸酸、己酸乙酯等.

酶解奶油香精基料;气相色谱－嗅觉辨别法;风味值分析;特征风味组分

乳和乳制品在食品行业中占有重要地位，不仅有较高的营养价值，口感和香气亦十分令人喜爱，因而乳品香精是香精香料领域中投资最大、开发研究最为活跃的香精之一［1－2］.当前高品质的乳品香精生产主要采用酶解奶油增香技术，该技术制备得到的酶解奶油香精基料风味浓郁、奶香自然，因而关于其特征风味组分的研究也越来越为人们所关注.

气相色谱－嗅觉辨别法(gas chromatography－olfactometry，GC－O)，是一种可以有效鉴定样品中主要特征气味化合物的分析方法［3］.常用的挥发性成分分析法固相微萃取气质联用技术(solid－phase micro－extraction gas chromatograph mass spectrometry，SPME－GC/MS)虽然能够在一次运行中分离和检测得到数百种挥发性化合物，但是这些化合物中的很多组分对食品的实际香味可能没有或只有很小的贡献.而通常情况下人的嗅觉比任何物理检测器更加敏感，因而GC－O能够结合人类的嗅觉鉴定食品中香气活性成分，并且此方法已在多种食品特征风味组分研究中广泛应用［4］.

风味组分的强度不但与浓度有关，还与该化合物的阈值有关.为了更好地确定食品中的特征风味组分，可以采用以风味化合物浓度和该化合物相应阈值为基础的风味值(odour unite values，OUV)这一概念进行确定［5］.OUV定义为某一化合物的浓度与该化合物的阈值之比，OUV分析法为样品中的特征风味组分的确定及对其对样品风味强度的贡献提供了另外一种科学的评价方法［6］.

本研究拟同时采用GC－O方法与OUV分析法对酶解奶油香精基料中主要特征风味组分进行分析，比较两种方法得到的特征风味组分，并对两种分析方法做进一步比较.

1 材料与方法

1.1 材料

新西兰奶油，上海爱普香精香料有限公司;脂肪酶Palatase 20 000，食品级，诺维信中国投资有限公司;正己醛，正己烷，十七酸甲酯，美国Sigma公司.

1.2 仪器设备

SHA－B型数显双功能恒温水浴振荡器，江苏省金坛市医疗仪器厂;Trace MS型气相色谱－质谱联用仪，美国 Finnigan质谱公司;嗅辨仪，荷兰 Phaser公司.

1.3 实验方法

1.3.1 酶解奶油产物的制备

在250 mL锥形瓶中，加入缓冲液与奶油的混合物(其中奶油质量百分比为80%)，加入质量百分比为2.5%的脂肪酶，然后把锥形瓶置于摇床中，在55℃和200 r/min条件下进行酶解反应，5 h后终止反应.取适量反应混合物用于特征风味组分分析.

1.3.2 固相微萃取气相嗅闻法

取1 g酶解奶油样品放入15 mL顶空瓶中，平衡30 min后，将已老化好的75 μm的CAR/PDMS萃取头插入样品瓶中进行萃取，然后进行GC－MS分析，条件如下:PEG20M(L.D.为 30 m ×0.25 mm，液膜厚度为 0.25 μm)，载气为 He，流速为 0.8 mL/min.色谱柱起始柱温为40℃，首先以3℃/min升到60℃，然后以6℃/min升到120℃，最后以10℃/min升到230℃保持5 min.进样口温度230℃，检测器温度为:280℃.电离方式为EI，电离电压70 eV，灯丝发射电流为200 μA，离子源温度200℃ ，接口温度为250℃.数据处理由Xcalibur软件系统完成，且仅当正反匹配度均大于800的鉴定结果才予以采用［7］.

GC－O分析采用半定量时间强度法，具体步骤如下［8］:4名感官评价员，记下开始闻到气味的嗅闻时间、气味特征和气味强度，气味强度采用人为定义的0～3标度法(0为察觉不到，1为极弱的气味，2为清晰的气味，3为强烈的气味)，标度值的一半也可以在评价中使用，即一共有7个标度(0，0.5，1，1.5，2，2.5，3)，此外为了避免嗅觉疲劳，待测样品每人嗅闻15 min后交换.

1.3.3 风味值分析方法

1.3.3.1 直接萃取法

将0.5 g待测样品置于10 mL棕色容量瓶中，同时加入30 μL十七酸甲酯的正己烷标准溶液和30 μL正己醛的正己烷标准溶液作为内标，定容、平衡后取上层有机相进行气质分析，GC－MS分析条件如下:PEG20M弹性石英毛细管柱(L.D.为30 m×0.25 mm，液膜厚度为 0.25 μm)，载气为 He，流速0.8 mL/min.色谱柱起始柱温38℃，以3℃/min升温至50℃;接下来以5℃/min升温到160℃;再以10℃/min的速度上升到230℃，保持8 min.进样口温度260℃，分流比为30∶1，检测器温度为280℃.质谱条件为EI离子源;离子源温度为200℃，能量为70 eV，质量扫描范围为33～450 m/z.数据处理与 1.3.2 相同.

1.3.3.2 OUV 计算

根据直接萃取法得到的奶油酶解产物中各个化合物的组成和含量，查阅相关文献资料，从鉴定所得组分中选择公认的、阈值较低的特征风味化合物，组成奶油酶解产物的特征风味组，然后根据公式(1)进行相应的风味值计算，并将计算得到不同风味特征化合物的风味值进行归一化，对不同特征化合物对样品香气的贡献程度进行进一步评定.

式(1)中OUV为风味值;化合物的浓度为该化合物在样品中的质量浓度(μg/mL);化合物的阈值为上述化合物能被嗅觉检测出来的最低质量浓度(μg/mL).

2 结果与分析

2.1 以GC-O分析酶解产物特征风味化合物

SPME－GC/O法检测得到样品中的主要特征挥发性风味物质见表1，离子流图见图1.

图1 酶解样品SPME－GC/O总离子流色谱图Fig.1 Total ions chromatogram of lipolyzed production by SPME－GC/O

GC－O分析结果表明酶解样品共有18种化合物可被评价员嗅觉检出，并可与GC－MS分析结果相对应.它们是:5种脂肪酸(乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸)，6种酯类(丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和己酸丁酯)，3种甲基酮类化合物(2－庚酮、2－壬酮和 2－十三酮)，1 种醛(辛醛)，还有3种其他化合物(柠檬烯、δ－己内酯和 δ－辛内酯).这18种化合物所占的峰面积百分比约占总挥发性风味化合物的65%，大部分是阈值较低的中、短碳链脂肪酸和相应的乙酯类化合物，其中以短链脂肪酸类组分的气味强度值最大，对整体风味贡献大小依次为:丁酸、己酸、癸酸、辛醛、柠檬烯、辛酸、己酸乙酯、δ－己内酯、乙酸、辛酸乙酯.该结果与Atasoy等人对Urfa奶酪风味中的主要特征香气组分分析结果基本一致［9］.

GC－O试验中可能存在两种化合物保留时间相差较小，气味差别也小而导致柱后嗅闻难以分辨的现象.如2－庚酮和柠檬烯的相对含量较高，它们在分离柱中需要一定的时间，感官评价员对此可能难以分辨，因此，GC－O法所确定的是对整体贡献较大的风味组分，但也可能会漏掉一些有明显风味特征的化合物.

此外，还存在这样的现象:某些化合物有较强的风味特征，但在GC－MS检测结果中找不到与之匹配的化合物(例如嗅闻时间在7.38 min和17.42 min的化合物).这是因为在样品中的含量极低，但阈值也低，虽能被感官评价员闻到，却难以在GC－MS中检出.它们对酶解产物的整体风味贡献虽然比较显著，但目前的色谱技术水平还不能对其检出和鉴定.

表1 SPME－GC/O检测酶解产物中的特征挥发性化合物Tab.1 Odour－active compounds of lipolyzed production detected by SPME－GC/O

2.2 OUV分析法分析酶解产物特征风味化合物

SPME－GC/O实验结果表明，风味特征不仅与挥发性风味化合物的种类及浓度有关，还与其阈值有很大关系，只有那些在样品中含量超过阈值浓度的挥发性化合物才对样品风味存在贡献.因而分析某类化合物是否为主要风味组分时，不仅要考察含量，还应考察其阈值.

正己烷是酶解产物常用的萃取溶剂，酶解产物中的大部分化合物都能溶于正己烷，直接萃取得到的分析结果更接近于待测样品的实际组成，因而可以通过内标法对样品中各主要化合物含量进行定量，结合其阈值大小，计算其OUV，从而进一步确定酶解产物的特征风味组分及其风味强度.根据内标法测得主要挥发性风味化合物含量并查阅相关文献得到的平均嗅闻阈值大小［10］，对酶解产物中24种主要挥发性风味化合物进行风味值分析，并计算每种化合物风味值占总风味值的百分含量，结果见表2.

表2 风味值检测酶解产物中的特征挥发性化合物Tab.2 Characterization of lipolyzed production odor－active compounds by odor unit value

表2结果表明，酶解产物特征风味贡献的化合物共有16种(风味值百分含量大于0.5%)，其中主要是短碳链的脂肪酸、酯类和内酯类化合物.据此，按文献［11］中风味值数据处理方法，作保留指数RI对相对风味值图，见图2.图中化合物依次为:丁酸甲酯(1 074)、丁酸乙酯(1 097)、己酸乙酯(1 265)、2－壬 酮 (1 395)、辛 酸 乙 酯 (1 421)、6－壬 烯 醛(1 541)、2－十一酮(1 573)、丁酸(1 627)、癸酸乙酯(1 631)、己酸(1 838)、δ－辛内酯(1 885)、2－十五酮(2 014)、辛酸 (2 048)、癸酸 (2 274)、十一酸(2 371)、δ－十二内酯(2 471).这16种具有特征风味贡献的化合物中，对整体风味贡献较大的10种化合物为:己酸、丁酸、丁酸乙酯、2－十五酮、十一酸、δ－辛内酯、癸酸、δ－十二内酯、己酸乙酯、辛酸.在这些主要风味化合物中，δ－辛内酯和各种短链脂肪酸的乙酯等化合物具有较低的风味阈值，因而即使它们的含量不高，整体风味贡献也比较大.

图2 酶解产物中主要挥发性风味组分相对风味值含量随保留指数变化Fig.2 Demonstration of major volatile compounds content with RI and relative OUV

3 讨论与结论

OUV分析得到的特征风味化合物与SPME－GC/O分析得到的化合物大部分相似，但仍然有差别，其中阈值较低、浓度较大的2－十五酮和十一酸均没有被嗅闻识别到;而嗅闻检测出的柠檬烯、δ－己内酯等化合物，风味强度较低或未被检出.此外，两种分析方法得到的同种组分在样品中的香气强度差别也较大，这主要是由于两种特征风味组分分析原理与样品前处理方式的差异造成.

GC－O可借助人的嗅觉快速鉴定香气物质，且能与固相微萃取技术较好地结合，已被广泛地应用于食品风味物质的分析［12］.GC－O方法主要依赖于评价员的嗅觉灵敏度与前期的评价训练，虽然本文已考虑到嗅觉疲劳的影响而采用强度训练和交替嗅评的方法，但每个评价员的评价结果还是存在一定的主观性和不稳定性，此外，样品处理采用固相微萃取技术，萃取头对不同极性化合物的选择性差别也会造成两种方法结果的差异.

与主观影响较大的GC－O分析相比，OUV分析结果比较客观［13］.但香气值分析的两个假设条件是:1)可感知的风味强度与样品的香气是成比例的.2)应用的阈值是在模拟体系中测得的，并非用实际样品测得的.模拟体系的介质大多为油或水，实际样品中风味物质的极性和风味组分与其他组份之间的相互作用被完全忽略了，所以用香气值对样品中的特征风味化合物的描述也存在一定局限性［14］.

GC－O与OUV方法都有其各自的优点与局限性，将两种方法结合，分析某样品的特征风味组份，可以得到更加准确的结果.根据两种分析方法，酶解奶油香精基料中特征风味组分为:乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十一酸、柠檬烯、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、辛醛、2－十五酮、δ－辛内酯、δ－己内酯.

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(责任编辑:叶红波)

Volatile Compounds Analysis of Lipolyzed Cream

WANG Bei1，2， CAO Yan－ping1，3， XU Shi－ying4
(1.School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;2.Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;3.Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;4.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The solid－phase micro－extraction gas chromatograph olfactometry(SPME－GC/O)and the odour unit value(OUV)were applied in the major characteristic volatile compounds analysis of the lipolyzed cream.The result of SPME－GC/O showed that 18 volatile compounds could be detected both by the sensory panel and the GC－MS.Furthermore，based on the concentration of the volatile compounds of sample and their individual threshold，there were 24 possibly major characteristic volatile compounds evaluated by OUV.The result showed that most of the volatile compounds in sample were similar，while their flavor intensity was different.Combining the results of SPME－GC/O and OUV，the major characteristic volatile compounds of lipolyzed cream were identified as butanoic acid，hexanoic acid，octanoic acid，decanoic acid，and ethyl caproate.

lipolyzed cream;GC/O;OUV;characteristic volatile compounds

TS202.3

A

1671－1513(2011)04－0019－05

2011－04－16

国家“863”计划项目(2011AA100903).

王 蓓，女，讲师，博士，主要从事乳制品风味方面的研究.