黄油超高压增香工艺优化研究

李燕杰，梁钻好，蒋卓，杜冰，*

（1.广东食品药品职业学院，广东广州510520；2.华南农业大学食品学院，广东广州510642）

黄油是一种来源于牛奶的油脂，主要成分为脂肪、水分和少量乳蛋白，常用于饼干、蛋糕、曲奇等各种烘焙制品。在烘焙过程中，黄油可以赋予产品浓厚的乳香味及独特的口感，是烘焙制品的必备原料[1－2]。然而黄油脂肪主要为长链脂肪酸，各种乳品特征风味的中低链脂肪酸仅占黄油总脂肪酸含量的5%～10%，此特点决定了天然黄油香气不足[3]。由此看来，对天然黄油进行增香处理，可减少烘焙过程中的黄油用量、降低烘焙制品的成本，还能制作乳味香基，加入到各种人造奶油产品中，使其风味酷似天然黄油，提高产品档次[4]。酶法增香处理是目前最常用的高效乳品增香方法，相关研究较多[5]。

大量研究表明超高压技术可改善食品风味和香气，有研究发现瓶装红酒经超高压处理后存放9个月，其中的呋喃醛、醛类、酮类、缩醛类挥发性成分含量显著增高[6]；林凤英等也发现经300、400 MPa处理10 min的普洱生茶口感与自然陈化2年的普洱茶相仿，其中烷烃类、酮类化合物含量下降，烯烃类、酯类、醇类、醛类及芳香烃类化合物香气含量增加，茶叶香气成分得到明显改善[7]；Viljanen等研究发现圣女果经超高压处理后，部分醛类、酮类和醇类化合物含量减少，而己醛、庚醛、辛醛含量则有所增加[8]。Navarro等发现草莓经400 MPa处理后，己醛含量增加了近2倍，反－2－己烯醛含量也略有增加[9]。

超高压技术已有百余年的研究历史，但较少应用于乳制品中，直到近几年才开始出现超高压对奶酪熟化的影响研究。有研究发现超高压处理可使得蓝纹奶酪中的微生物和酶失活，降低其中的蛋白质水解速度，从而进一步阻止游离脂肪酸的产生、降低酮含量，阻止蓝纹奶酪的熟化，延长蓝纹奶酪的货架期[10]；纵伟等对比了500 MPa处理前后的花生奶中呈香物质的变化，发现超高压对花生奶中醛类、醇类、呋喃类、羧酸类和醚类化合物含量都有一定的影响，超高压处理花生奶后出现了更多的呈香物质[11]，但超高压技术对乳品香气和脂质特性的影响还存在较多空白之处。本文拟采用不同压力和时间对黄油进行増香处理，研究压力和时间对黄油香气成分的影响，获取最优増香工艺条件，并为超高压处理对油脂、乳品的影响提供新的依据，同时以期寻找乳品快速、安全增香的新技术，有利于推动超高压技术在乳制品生产加工过程中的应用。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

黄油（新西兰威仕宝，无盐）：广州批发市场。

FX－20DU食品高压处理机：英国 Stansted fluid power公司；EZ－Test质构仪：日本岛津公司；TA Q200示差扫描量热分析仪、Q500－1198热重分析仪：美国TA仪器公司；mq－one台式核磁共振分析仪、Vertex 70傅立叶变换红外光谱仪：德国Bruker公司；XD－2X/M4600X射线粉末衍射仪：北京普析通用仪器公司。

1.2 方法

1.2.1 基本成分测定

脂肪含量：酸水解法；蛋白含量：GB 5009.5－2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；水分含量：GB 5009.3－2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；灰分：GB 5009.4－2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》；游离脂肪酸和酸价测定：SN/T 0801.19－1999《进出口动植物油脂游离脂肪酸和酸价检验方法》。

1.2.2 样品超高压处理

黄油→铝箔袋装→抽真空密封→超高压处理（分别于设定压力条件下各处理10、20、30 min）→冷藏备用（－18℃）。

1.2.3 脂肪酸组成分析

黄油→无水Na2SO4除水→甲酯化（参照GB 5009.168－2016《食品安全国家标食品中脂肪酸的测定》）→GC－MS分析（气相色谱－质谱联用，gas chromatography－mass spectrometer，GC－MS）

GC 条件：HP－5MS（5%Phenyl Methyl Silox）弹性石英毛细管柱（30 m×250 μm×0.25 μm），氦气流速：0.8 mL/min。色谱柱：40℃保持2 min→8℃/min升到200℃→3℃/min升到215℃→10℃/min升到230℃→保持7 min→280℃运行2 min。进样口温度：260℃，进样量：10 μL；分流比：30 ∶1；检测器温度：280 ℃。

MS条件：EI离子源（230℃，70 eV，33 amu～450 amu）；数据处理：Xcalibur系统；未知化合物匹配：NIST谱库，仅报导正反匹配度≥80的鉴定结果。

1.2.4 顶空固相微萃取

采用顶空固相微萃取－气质联用（head space－solid phase microextraction－gas chromatography－mass spectrometer，HS－SPME－GC/MS）分析样品中的挥发性成分。

HS－SPME步骤：样品→60℃磁力搅拌并平衡30 min→富集萃取30 min（萃取头为85 μm碳分子筛/聚二甲基硅氧烷，carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）→脱附 3 min（250℃）→进样。

GC 条件：Rtx－Wax极性毛细管柱（30 m×250 μm×0.25 μm，酶解样品），HP－5非极性毛细管柱（30 m×250 μm×0.25 μm，非酶解样品）；氦气，2 mL/min，112 kPa恒压模式；色谱柱：40℃保持2 min→8℃/min升到200℃→3℃/min升到215℃→10℃/min升到230℃→保持7 min。进样口温度：250℃，检测器温度：280℃；进样量：10 μL；不分流。

MS条件：EI离子源（200℃，70 eV，33 amu～450 amu）；数据处理：Xcalibur系统；未知化合物匹配：NIST谱库，仅报导正反匹配度≥80的鉴定结果。

1.2.5 排序量表法

各样品随机编号后配成复原乳，按香气强弱顺序由低至高排序，并将结果换为分值，黄油香气最弱者得1分，最强者得分最高（排序不得并列），评分卡见图1，评价人数25人。按式（1）进行检验（最小显著性差异排序差别检验，LSD 法，least significant difference）。

式中：K为评价员人数；J为样品个数。

1.2.6 9 点快感评分法

图1 排序量表法评分卡Fig.1 Scorecard of sequential scale

将样品配成复原乳后随机编号；评价员首先评价未经超高压处理的黄油复原乳并将其定义为5号，之后逐一评价其他各份样品，滋味、香气均好于5号则逐一填入6～9的框中，与5号相似则填入5号框中，滋味、香气比5号差则填入1～4的框中，可一框多填（评分卡见图2）。将编号转换成分值，计算各样品的平均得分，评价员25人，采用单因素方差分析法对数据进行统计学分析。

图2 9点快感评分法评分卡Fig.2 Scorecard of 9 point pleasant sensation method

1.2.7 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2013进行整理，SPSS 17进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 黄油基本成分分析

黄油的成分含量见表1。

表1 黄油的成分含量（±S.D.，n=6）Table 1 Basic components of butter（±S.D.，n=6）

表1 黄油的成分含量（±S.D.，n=6）Table 1 Basic components of butter（±S.D.，n=6）

脂肪/% 蛋白质/% 水分/% 灰分/% FFA/%82.68±2.93 0.86±0.02 16.37±0.23 0.13±0.01 0.26±0.01

经试验可知，黄油（新西兰威仕宝）主要由脂肪、蛋白质和水组成，脂肪含量高达82.68%，还含有16.37%的水分和少量蛋白质，高含量的乳脂对黄油的质构、风味和特性起着决定性作用[12-14]。此外，黄油中蛋白质含量虽仅有0.86%，但是黄油重要的滋味成分之一，影响了黄油的浓厚口感；黄油中的游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）主要以脂肪酸酯形式存在，含量极低。

2.2 压力和时间对黄油增香效果的影响

将经不同压力、时间处理后的黄油样品逐一添加到复原乳中，并对样品的香气强度进行感官评定（见1.2.5排序量表法），试验结果如图3所示。

图3 黄油香气强度感官评分Fig.3 Sensory scores for butter aroma

经超高压处理后的黄油复原乳香气强度均有一定程度的增加；超高压处理30 min的试验组增香效果比超高压10 min～20 min处理的组别更优，说明适当延长保压时间可促进黄油的増香效果；经200 MPa和500 MPa超高压处理30 min组别的黄油增香效果显著（p<0.05，与常压对照组对比），经200 MPa超高压处理10 min、100 MPa超高压处理20 min、100 MPa和400 MPa超高压处理30 min的黄油增香效果极显著水平（p<0.01，与常压对照组对比）。

2.3 超高压増香工艺优化

香气强度感官评分结果见表2。

表2 香气强度感官评分结果Table 2 Sensory evaluation for butter-reconstituted milk aroma intensity

将200 MPa超高压处理10 min、100 MPa超高压处理20 min、100 MPa和400 MPa超高压处理30 min的处理组（根据2.2得出的与对照组相比增香效果达到极显著水平，p<0.01）进行进一步筛选。把以上4组黄油分别配成复原乳后采用1.2.6的方法逐一进行感官评定，结果如表2所示，以上4组黄油均有明显的增香效果（p<0.05），其中增香效果最强的是100 MPa保压20 min，200 MPa保压10 min处理后的增香效果次之。

2.4 UHP对黄油脂肪酸组成的影响

将增香效果最强（100 MPa保压20 min）的黄油作为超高压黄油（ultra-high pressure butter，UHPB）代表，以天然黄油（natural butter，NB）为对照组，对比研究超高压对黄油的挥发性及其热稳定性的影响。由于黄油的含80%以上脂肪，可知脂肪中的脂肪酸组成对其香气影响较大，故采用GC-MS分别测定天然黄油和超高压黄油的脂肪酸组成，测定结果见图4和表3。

图4 黄油和超高压黄油GC-MS总离子流色谱图Fig.4 GC-MS total ion chromatograms for butter and ultra-high pressure butte

表3 天然黄油和超高压黄油的脂肪酸组成Table 3 Fatty acid composition of natural butter and ultra-high pressure butter

由天然黄油和超高压黄油的总离子流色谱图可知，两种黄油的总离子流色谱图非常相似，可见UHP处理不会改变黄油脂肪酸种类；经超高压处理后黄油中的脂肪酸虽仍以肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸为主，但其中己酸、辛酸、癸酸和月桂酸含量分别增加了10.47%、12.16%、11.96%和4.49%，说明超高压处理对含量影响较大。C4-C12等中短链脂肪酸是黄油香气的重要组成，己酸、辛酸、癸酸和月桂酸等中短链脂肪酸具有强挥发性，可赋予黄油独特的脂香韵，例如己酸有臭干酪风味，辛酸、癸酸和月桂酸等在浓度较高时具有脂肪酸酸败的气味，低浓度时则具有一定的奶香底蕴[15]。

3 讨论与结论

本研究尝试采用超高压技术对黄油进行增香处理，并对黄油的超高压处理工艺进行优化，以最优工艺进行香气评定，以超高压前后的黄油样品为考察对象，探究超高压处理的压力和时间等因素对黄油的脂肪酸组成、挥发性成分的影响，得出如下结论：

1）黄油在 100、200、300、400、500 MPa 不同压力下分别保压10、20、30 min后应用于复原乳中，根据1.2.5、1.2.6感官评定的方法得出100 MPa保压20 min的黄油增香效果最佳。

2）超高压处理可促进黄油中C4-C12等中短链脂肪酸的释放，与常压黄油相比，增加了8.24%。

3）天然黄油的主要挥发性成分为酮类、酯类、芳香族和杂环类化合物，经超高压处理后酸类、醇类、内酯类和醛类化合物的相对含量均有所增加；2-庚酮、2-壬酮、2-十一酮、乙酸丙酯对天然黄油和超高压黄油的香气贡献较大，而醛类化合物（3-羟基丁醛、庚醛、壬醛等）为超高压黄油特有。