百合酸奶的挥发性风味物质成分分析

梁 琪，张卫兵，张 炎，刘 欢

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

百合酸奶的挥发性风味物质成分分析

梁 琪，张卫兵，张 炎，刘 欢

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

采用顶空固相微萃取（SPME）结合气质联用（GC/MS）分析技术研究了兰州鲜百合、百合酸奶的挥发性风味成分。结果表明，原料鲜百合共鉴定出66种风味物质，主要由烃、羧酸、醇类等组成；百合酸奶80种，对照酸奶64种，主要由酮、羧酸、醛、酯等组成。百合酸奶中，保留原料百合的挥发性化合物较少，大多数是百合及牛奶经乳酸菌发酵后新生成的挥发性物质；与对照酸奶相比较，挥发性物质大类相同，含量有差异，典型的发酵乳特征效应化合物如双乙酰、乙酸乙酯在百合酸奶中略有增加，乙偶姻、乙醛有所降低。

鲜百合，百合酸奶，SPME-GC/MS，挥发性风味物质

Abstract：Volatile flavor compounds of fresh lily and solidifying lily yoghurt were analyzed by headspace solid phase microextraction（HS-SPME） combined with GC-MS.Results indicated that total 66 volatile flavor compounds were identified in fresh lily，mainly including hydro carbons，carboxylic acid，alcohols etc.80 volatile flavor compounds in the solidifying lily yoghurt，and 64 volatile flavor compounds in the control，mainly including ketone，carboxylic acid，aldehydes，esters etc.The volatile flavor compound identified in the solidifying lily yoghurt keep less compounds of fresh lily，it was mainly new volatile flavor compounds that were produced from fermentaion of fresh lily and milk.Compared with the control yoghurt，the categories of volatile flavor compounds were almost the same，but there was some differences in the content of compounds，the typical compounds of diacetyl and ethyl acetate that had feature effects on flavor of yoghurt increased，while acetoin，aldehyde reduced.

Key words：fresh lily；solidifying lily yoghurt；SPME-GC/MS；volatile flavor compounds

兰州百合（Lilium davidii var.unicolor Salisb.）是百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）百合的一个变种[1]。由于兰州独特的土壤条件和多年生长积累鳞茎硕大，鳞片丰满白嫩，质地细腻，味醇香甜，鳞片含糖量高，粗纤维少，营养丰富[2]。百合的研究长期集中在种植栽培、贮藏保鲜、产品开发上，鲜有人对百合挥发性风味成分进行研究。百合发酵酸奶是利用兰州鲜百合和鲜牛奶在乳酸菌作用下发酵制成的产品，因百合具有特殊的清香，百合酸奶风味独特。随着人们生活水平的提高，人们对发酵奶风味的要求越来越高，发酵奶的风味已成为食品生产者和消费者关注的问题[3-4]。发酵奶中风味物质的来源主要通过原料乳成分、加工过程变化产生及微生物代谢3种途径[5]。文献显示对于发酵酸奶挥发性风味物质的研究集中于发酵剂[6]、添加大豆[7]、奶的种类不同[8]对风味物质的影响，对百合发酵酸奶的挥发性风味物质研究却是空白。固相微萃取（SPME）法提取挥发性物质，克服了传统预处理方法的缺点，无需有机溶剂，分析样品量少，操作简单快速，费用低，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，能够减少被分析挥发性物质的损失等优点[9]，并可与气相色谱/质谱（GC/MS）联用。本文采用SPME-GC/MS对经过处理的百合原料及其发酵酸奶的挥发性物质进行研究和比较分析，以期对特色农产品资源及发酵乳新产品开发提供参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

百合 采自兰州七里河区西果园乡；牛奶 无抗生鲜牛奶，甘肃农业大学奶牛场提供；砂糖 市售，一级；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌（Stretococcus thermophilus）组成菌种YO-MIX300型，丹麦丹尼斯克公司；NaCl 分析纯，天津市光复精细化工研究所。

SPME手动进样手柄、萃取纤维头（75μm CAR/PDMS） 美国Supelco公司；AutoSystem XL-TurboMass气相色谱-质谱联用仪 美国Perkin Elmer公司；AL204型电子分析天平 梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 百合原料制作工艺 挑选表面光洁一致的新鲜百合，将其剥成单瓣，对百合进行蒸制处理10min，取出熟制完的百合瓣，加入一定量的水，用打浆机打浆。将百合熟制制浆的目的是为了去掉百合生味，并且经熟制制浆后，百合组织状态更为细腻。

1.2.2 百合酸奶的制作工

1.2.3 样品前处理方法 取10g经处理的百合、百合酸奶及对照酸奶（未添加百合）样品置于50mL顶空样品瓶中，加入3g NaCl，密封瓶口，在40℃水浴中平衡10min。将固相微萃取的萃取头插入顶空瓶中吸附30min，随后从样品瓶上拔出萃取头，再将萃取头插入气相色谱仪推出纤维头于250℃解吸5min[10]，抽回纤维头后拔出萃取头，同时启动气相色谱仪采集数据。

1.2.4 GC/MS参数条件

1.2.4.1 气相色谱条件 色谱毛细管柱为：DB-FFAP石英毛细柱（60m×0.25mm，0.50μm）；程序升温：起始温度为40℃，保留2min，以50℃/min上升至200℃，不保留，以10℃/min上升至240℃，保留2min。进样口温度：250℃；传输线温度200℃；载气为氦气；柱流量1mL/min，总流量20mL/min；不分流进样。

1.2.4.2 质谱条件 电离方式EI，电子能量70eV；离子源温度为180℃；质量扫描范围m/z35～400。

1.2.5 数据处理 利用随机携带Xcalibur工作站NIST Libary和Wiley Libary自动检索各组分质谱数据，并参考文献及标准图谱对结果进行核对与确认，仅报道正反匹配度均大于800（最大值为1000）的鉴定结果。按照各组分峰面积归一化法计算各组分相对含量（每种风味物质组分峰面积占离子色谱图中所有风味物质总峰面积的百分比）。

2 结果与分析

2.1 GC/MS检测结果

百合、百合酸奶、对照酸奶（不添加百合）的挥发性风味化合物的检测结果见图1～图3和表1所示。百合原料、百合酸奶、对照酸奶的风味物质种类大约在60～80种。表1为百合及其发酵酸奶的挥发性风味化合物及其相对百分含量。

图1 百合原料的总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of Lily by GC/MS

图2 百合酸奶的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of Lily’milk yoghurt by GC/MS

图3 对照酸奶的总离子流图Fig.3 Total ion chromatogram of control yoghurt by GC/MS

表1 百合及百合酸奶的挥发性成分及其相对含量Table 1 Volatile flavor compounds of Lily and Lily’milk yoghurt and its relative content

续表

续表

续表

2.2 百合及其发酵酸奶挥发性风味物质总体比较

由表1可以看出，百合共检出66种挥发性风味物质，包括烃、羧酸、醇、酯、醛、酮、醚等。百合中的烃、羧酸、醇类相对含量较高，分别达到55.21%、35.41%、6.21%。其中主要是戊烷、巴伦西亚橘烯、长叶烯、乙酸、己酸、异辛醇等。在对照酸奶中共检出64种挥发性风味物质，含量相对最高的物质是酮、羧酸、醛、酯类，这些物质占总挥发性物质的89.66%，这些都是典型发酵酸奶挥发性风味成分；在百合与鲜牛奶混合进行发酵过程中，经乳酸菌的作用，其挥发性风味物质发生很大变化。在百合酸奶中共检测出80种风味化合物，含量相对较高的是酮、羧酸、酯、醇类，这些物质占总挥发性物质的90.27%，大都是发酵酸奶挥发性风味成分。

百合酸奶有23种挥发性物质与鲜百合相同，其中在百合、百合酸奶、对照酸奶中都存在的挥发性物质是21种，由于百合本身风味清新淡雅，酸奶中保留的百合香味也较清淡，所以在百合原料和百合酸奶中存在的物质仅有两种，分别是2-戊烯-2-醇、长叶烯，百合酸奶中新生成了57种化合物，以酮、醇、羧酸类为主。其中酮类物质在原料百合中含量仅为0.22%，而在百合酸奶和对照酸奶中分别为60.92%、64.79%，百合与鲜牛奶进行发酵，乳酸菌主要利用牛奶中的有效物质进行发酵，所以百合酸奶的主要挥发性风味物质与原味酸奶相似；与对照酸奶相比，百合酸奶有55种物质与之相同，其中有34种在百合原料中没有被发现，它们大多是酮、醇、羧酸类。百合中的烃类物质在百合酸奶中保留较少，含量仅为4.65%，羧酸类物质含量也下降了，最典型的是乙酸，由在百合中的30.85%下降到百合酸奶的6.14%。与此同时，酮类物质含量却显著升高了。文献[11]表明，乳酸菌发酵的乳产品产生许多风味物质，主要有乙醛、双乙酰、乙偶姻、乙酸乙酯。百合酸奶中，这四种物质含量分别为3.73%、21.43%、29.05%、2.83%；对照酸奶中，分别为5.52%、18.45%、29.31%、1.37%。

2.3 百合及其发酵酸奶的挥发性风味物质分析

百合及其发酵酸奶的风味特征是醇、酸、醛、酮、酯等综合作用的结果，不能由简单的几种物质表征它们的真实风味。百合及其发酵酸奶的风味物质种类繁多，并非每种风味物质都对样品的风味起决定性作用，这是因为各成分的含量不同，只有在其浓度超过阈值时才能被察觉，并产生风味。

2.3.1 醇类 醇类化合物由于风味阈值高，对风味贡献度不大[12-13]。由表1可知，醇类化合物在百合中的相对含量为6.21%，主要由异辛醇、4-甲基-1-戊醇、肉桂醇、2-乙基-1-癸醇等组成。酸奶中的醇类主要是由乳酸菌发酵糖作用产生，百合酸奶中醇类主要由2-丁醇、3-戊醇、2，3-丁二醇、丁醇等组成。相比于对照，2-丁醇是百合酸奶中特有物质，其含量为1.47%，3-戊醇、2，3-丁二醇、丁醇含量在百合酸奶中分别增高了0.31%、0.2%、0.67%，而乙醇含量则较对照减少了0.24%。

2.3.2 羧酸类 酸类作为酸奶的主要风味物质，主要表现在滋味上，气味表现不明显。由表1可看出，百合酸奶和对照酸奶的羧酸类化合物在种类上比百合多，但在含量上却明显减少，百合中的相对含量为35.41%，而在百合酸奶和对照酸奶中分别降低了24.71%、22.53%，降低的主要是乙酸，乙酸所表现出的是尖酸味[14]。百合中没有发现丁酸，但丁酸在百合酸奶、对照酸奶中相对含量分别为2.85%、2.17%。丁酸表现的是干酪香伴随着尖酸味[14]。

2.3.3 醛类 醛类风味阈值低，在食品中起重要作用并且是各种氧化风味的来源，也是酸奶风味重要组成成分之一。表1中，在百合中的醛类与两类酸奶中醛类种类、含量都有差异，其中乙醛仅在百合酸奶和对照酸奶中存在，它呈现醚香、稀释有果香和青香，是酸奶的主要风味物质，主要由乳酸菌发酵，乳糖降解，丙酮酸脱羧作用形成，或是由形成中间产物乙酰辅酶A的形式形成[15]。

2.3.4 酮类 在发酵乳中，酮类由不饱和脂肪酸的β-氧化降解[16]或热降解、氨基酸降解或微生物代谢产生。由表1可知，百合中酮类物质含量较少，酸奶中的酮类由双乙酰、乙偶姻、丙酮、2，3-戊二酮、2-丁酮、2-壬酮组成，结果与Tuba[8]的报道一致。在百合酸奶及对照中酮类物质种类丰富，含量很高，双乙酰、乙偶姻是酸奶的主要风味物质，表1显示，它们含量都较高。产香菌种将柠檬酸盐发酵成双乙酰，赋予酸奶甜奶油气味，与对照酸奶相比，双乙酰在百合酸奶中略有增高。乙偶姻所表现的是奶油香、呈刺激味，它由双乙酰降解或是由α-乙酰乳酸在乙酰乳酸脱羧酶作用下形成[17]。

2.3.5 酯类 酯类是由分子较小的酸、醇合成的，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等，大都表现出水果香。很多酯类的风味阈值非常低，虽然在检测结果中质量分数不高，但是对风味的作用很大[10]。由表1可看出，酸奶中的酯类比百合中的丰富，尤其在百合酸奶中，碳酸二甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯含量都高于对照酸奶。

2.3.6 烃类及其他类 烃类由于阈值高，对风味贡献不大。由表1显示，百合中的烃类物质含量很高，而百合酸奶与对照酸奶中含量相似。许多烷基苯系列化合物存在于三种样品中，包括甲苯、乙苯、苯乙烯（苏合香烯）、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯等，但没有构成香气成分[8]。醚类化合物总体来说在百合、百合酸奶、对照酸奶中含量比较低；吡嗪是牛乳或乳制品通过加热发生美拉德反应生成的，是具有烘焙坚果味的风味化合物，在百合酸奶及对照中发现少量的吡嗪。

C3～C7的饱和及不饱和醇、饱和醛，如4-甲基-1-戊醇、2-戊烯-2-醇、丙醛、戊醛、己醛、庚醛，它们都在原料百合中被鉴定出，有的在百合酸奶中存在，由于在低分子质量范围内挥发性强，官能团（羟基、羰基、酯基等）的比重大，官能团特有的气味也较强烈[18]，也许是赋予百合特殊清香味的主要风味物质。另外只在百合酸奶中存在的饱和醇、醛、酮、酯，例如2-丁醇、丙醇、丙醛、2-丁酮、乙酸戊酯等，可能对赋予百合酸奶风味也有一定贡献。

3 结论

3.1 采用SPME技术，结合GC/MS分析检测，百合的挥发性物质66种，主要以烃、酸、醇类为主。百合酸奶80种、对照酸奶64种，主要由酮、羧酸、醛、酯组成。

3.2 百合酸奶中的挥发性化合物大多数是百合与鲜牛奶经乳酸菌发酵后新生成的挥发性物质；典型的发酵酸奶特征效应化合物如双乙酰、乙酸乙酯在百合酸奶中略有增加，乙偶姻、乙醛有所降低。

[1]中华人民共和国药典[M].第二部.1995：816-820.

[2]王琦.兰州百合化学成分的研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2007.

[3]OTT A，HUG I A，BAUMGARTNER M，et al.Sensoy investigation of yoghurt flavour perception：mutual influence of volatiles and acidity[J].J Agric Food Chem，2000，48（2）：441-450.

[4]YONCA K Y.Aroma active and off flavor compounds of nonfat dried milk[J].J Agric Food Chem，2002，50（2）：305-312.

[5]HIROYUKI K，HEATHER L，TANUSZ P.Application of solid-phase microextraction in food analysis[J].J Chromatography A，2000，880（1）：35-62.

[6]BESHKOVA D，SIMOVA E，FRENGOVA G，et al.Production of flavour compounds by yogurt starter cultures[J].Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology，1998，20（3）：180-186.

[7]HAU Y C.Volatile flavor components in red fermented soybean（Glycine max） curds[J].J Agric Food Chem，2000，48：1803-1809.

[8]TUBA E，MUSTAFA S，ENGÜL.Comparison of volatile compounds in yoghurts made from cows’，buffaloes’，ewes’ and goats’ milks[J].International Journal of Dairy Technology，2011，64（2）：240-246.

[9]STEFFEN A，PAW L.Analysis of flavor volatiles using headspace solid-phase micro-extraction[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry，1996，44（8）：2187-2193.

[10]葛武鹏，李元瑞，陈瑛.牛羊奶酸奶挥发性风味物质固相微萃取GC/MS分析[J].农业机械学报，2008，39（11）：64-75.

[11]吕加平，骆承库.乳酸菌发酵乳中挥发性风味物质的动力学分析[J].食品科学，1998，19（10）：13-17.

[12]FUNEBO T，OHLSSON T.Microwave-assisted air dehydration of apple and mushroom[J].Journal of Food Engineering，1998，38（3）：353-367.

[13]WANG J，SHENG K.Far-infrared and microwave drying of peach[J].LWT，2006，39（3）：247-255.

[14]DAMIAN C F，CAROLINE M O， JOHN P.Solid phase microextraction（SPME） combined with gas-chromatography and olfactometry-mass spectrometry for characterization of cheese aroma compounds[J].LWT，2004，37（2）：139-154.

[15]CHAVES A C S D，FERNANDEZ M，LERAYER A L S，et al.Metabolic engineering ofacetaldehyde production byStreptococcus thermophilus[J].Applied and Environmental Microbiology，2002，68（11）：5656-5662.

[16]MCSWEENEY P L H，SOUSA M J.Biochemical pathways for the production of flavour compounds in cheeses during ripening：A review[J].Le Lait，2000，80（3）：293-324.

[17]OTT A，GERMOND J E，BAUMGARTNER M，et al.Aroma comparisons of traditional and mild yogurts：headspace gas chromatography quantification of volatiles and origin of adiketones[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1999，47（6）：2379-2385.

[18]李瑜.新鲜南瓜和南瓜汁挥发性风味物质的成分比较[J].食品科学，2010，31（2）：208-210.

Analysis of volatile flavor compounds of solidifying lily yoghurt

LIANG Qi，ZHANG Wei-bing，ZHANG Yan，LIU Huan
（College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

TS252.54

A

1002-0306（2012）16-0099-07

2012-01-10

梁琪（1969-），女，副教授，主要从事食品科学、食品品质方面的研究。

科技部科技人员服务企业行动项目（2009GJG10014）。