乳品香精的研究进展

孙嘉卿，冯 涛*，宋诗清，姚凌云，孙 敏，王化田

（上海应用技术大学香料香精技术与工程学院，上海 201418）

我国不仅是原料乳生产大国，相关乳品的消费量也呈逐年上升趋势，不断促进乳业的快速发展。对于乳品的需求，人们越来越关注其更优质多样的风味及营养物质。乳品香精的发展决定着风味乳制品的前景，更高效的香料制备技术和更为优质的香精调配技术是风味乳品行业迅速发展的前提。

1 乳品风味研究进展

1.1 乳品风味研究背景

我国是世界上第一大乳制品进口国[1]。乳品不仅各种营养素齐全、含多种生物活性成分，是符合人体健康需求的高营养食品，并且其口感和香气受大众喜爱，在食品行业中占据重要地位。近年来，除了口感细腻程度、营养物质含量，不同人群对乳品风味的喜好程度也是影响其销量的因素。乳品香精在香料香精行业中开发研究较为广泛、投资量较大，而风味乳品也在刺激着世界乳品行业的快速发展。

1.2 常见乳制品及其主要风味物质

游离氨基酸、呈味肽、脂肪酸及挥发性风味活性成分共同决定乳制品风味[2]。乳品香精中的有效香味成分包括噻唑类、内酯类、中短链脂肪酸、乙基香兰素、乙偶姻、双乙酰等化合物[3]。市面上常见乳制品的主要风味物质如表1所示。

表 1 常见乳制品及其主要风味物质Table 1 Main flavor substances present in common dairy products

1.3 乳品风味失调的主要原因

1.3.1 包装材料污染

由于乳制品性质不稳定，较易变质，为保留其品质风味、避免外界环境污染，多年来在其加工、运输、贮藏方面的研究屡见不鲜。将没有完全冷却的鲜乳在密封罐中存放较长时间或运输罐卫生条件处理不到位，都会导致乳品产生“熏蒸味”[4]；乳粉因包装材料不合理会导致其产生明显霉味、化学药品和石油产品味道。

1.3.2 微生物污染

当前，由微生物污染产生的乳制品腐败问题时有发生。例如，干酪生产中产生酚类物质；鲜乳中由于细菌将乳糖转化成乳酸，会产酸、产气、凝固沉淀；蛋白合成菌、酪酸菌作用下产生苦味；嗜冷菌，如假单胞菌等引起巴氏杀菌乳变味[5]；用于干酪生产的牛乳中土霉素的存在可能会影响挥发性化合物的形成过程，从而导致消费者期望的干酪特有风味发生变化。赵飞燕等[6]在对锡林郭勒地区鲜马乳细菌多样性分析中指出，乳酸菌利用乳糖快速生长，对酸马乳的品质有重要影响。林晨等[7]针对目前乳品中有害微生物检测技术和安全控制技术进行分析讨论，为乳品安全生产提供理论依据和技术支撑，具有重要的现实意义。

1.3.3 脂质氧化

乳品中含有大量人体必需不饱和脂肪酸，但不饱和脂肪酸不稳定，极易受光、热、氧等因素影响发生氧化反应，产生不良风味。许多乳制品的风味失调都可以归结为脂质氧化的结果。李颜丽[8]针对核桃乳中的脂质氧化反应，考察不同因素对氧化程度的影响，进一步证明脂质氧化对风味的影响，并从该角度对乳制品包装材料的改进提供了新的建议。

2 乳品香精传统制备技术

2.1 微生物发酵法制备

微生物发酵法是指在发酵生产乳制品香料时，以乳品为底料，在微生物作用下进行。目前，乳酸菌产生的风味物质在发酵乳中被广泛研究[9]，其产生的乳味香气多样且柔和，天然感十足，纯人工调配技术难以达到，但需要经过进一步分离、纯化才能应用，步骤繁琐，成本较高，不易应用于快速工业化生产。胡文效等[10]以牛乳为基本原料，采用微生物发酵技术产生特定乳香组分，后经过化工分析分离技术制取，得到香气自然、柔和的天然乳香香精，并广泛应用于饮料、乳制品、液体乳等食品以及饲料的加香加料，同时被国内十几个厂家使用，赋香效果良好，产品内在品质改善明显。

2.2 酶法制备

酶法制备乳香型香味料技术，主要是通过脂肪酶作用于乳脂肪，催化其水解。酶法水解因其作用高度专一、作用条件温和、反应进程高效且副产物污染少的优势，在食品行业风味增强及风味前体物质转变方面具有非常广阔的应用前景。通过酶法水解途径生产的乳制品香精，一方面对于原料的利用率有很大程度提高，另一方面，形成的新的、复杂的风味浓厚感更强、香气更加自然柔和且留香持久。孔凌等[11]通过优化工艺条件酶解牛乳等制备天然乳香底物。汪薇等[12]以黄油为原料，通过酶法制备出具有天然干酪味的香基，并应用于饼干制作。可见酶法制备的应用前景良好。

2.3 调配香精

调配香精多用作奶油、干酪、坚果等食品的香味增强剂，还可以改变乳制品风味，但不足之处在于呈香单一，后续还要经过调香才能使其达到和谐、圆润的香味。李宁等[13]整理出模仿超高温瞬时灭菌乳、黄油、干酪等特征香型的香精配方，供后续开发乳味香精产品模拟参考。陈志伟等[14]对现有乳味香精中的乳味成分采用不同提取方法和气相色谱-质谱联用技术进行分析，对含量最高的中短链脂肪酸的香气提供新的认识。对乳制品香精进行调配，不仅要注重风味，其他因素也需要考虑，如耐热性。以牛乳为例，叶之壮等[15]调配的耐热性牛乳香精，利用一些焦甜香和乳香原料，很好地解决了10 个碳以上的酸在配方中用量过大带来的脂蜡和干燥气息，为今后相关产品的开发提供了参考（表2）。

表 2 香精牛乳配方[15]Table 2 Flavored milk formulation[15]

3 乳品香精新型制备技术

3.1 顶空分析技术

对鲜活食品挥发性香味物质进行科学分析，能有效测定微量关键香气成分，从而调配出更新鲜、更自然的香精产品。顶空技术已经在酒类、肉类风味物质的研究中有很大进展。乳味香精通常有100多种易挥发的风味物质，因此，在乳味香精分析技术研究中，顶空气相色谱法的应用将越来越普遍[16]。Mascarpone软干酪，是一种未成熟的乳制品，通过乳膏的热酸凝结法制作，由于其温和的风味和适宜的奶油稠度，它是工业、烹饪和自制制剂的基本成分（例如，它是广受欢迎的意大利甜点“提拉米苏”的关键成分）。Capozzi等[17]通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法鉴定出Mascarpone干酪中共27 种不同类别的挥发性风味物质（酮类9 种、醇类5 种、有机酸类4 种、碳氢化合物3 种、呋喃类2 种、酯类1 种、内酯类1 种、醛类1 种和肟1 种），该研究还提供了有关不同品牌和不同产品类型香气区别的初步信息。

3.2 天然物质萃取技术

在崇尚绿色、营养和纯天然的今天，人们对食品的适口性及营养性要求越来越高，专业的天然物质萃取和先进的生产设备可以提供各类具有天然浓缩风味的营养提取物。溶剂浸提法和固相微萃取法较为常用。李宁等[18]应用固相微萃取法剖析了一种国外乳味香精中的挥发性成分，发现香精配方中的主体化合物为醛酮类和内酯类，并解释了多种酯类化合物之间的协同作用。李婷等[19]基于固相微萃取分析发酵乳中的挥发性风味物质，对酸类、酯类、酮类、醇类等不同挥发性风味物质进行定性及定量分析，并通过香气活力值得到主要风味化合物，如3-甲基丁醛、苯甲醛、正壬醛、双乙酰、乙偶姻和2-壬酮，以及有重要修饰作用的风味化合物，如辛酸、乙醛、3-羟基丁醛、庚醛、癸醛和2-庚酮等。

3.3 生物酶解技术

现代生物工程技术在香精工业中的运用是当今国际食品香精发展的潮流，用该技术制备的香精不仅香气圆润、留香持久，且能有效增强天然物口感，倍受人们喜爱。丁亚伟等[20]在最佳工艺条件下通过生物酶酶解奶油制备天然奶油香精。脂肪酶解作用在瑞士干酪风味中起着重要作用。因此，可以借助生物酶解制造乳制品来克服营养不良和肥胖症，也可以转向低脂和健康食品的生产[21]。

3.4 美拉德反应技术

美拉德反应技术主要针对还原糖以及氨基酸在不同反应体系、加热方式下产生的风味物质进行分析。乳品中的美拉德反应能够在很大程度上影响乳品的风味质量，对其质量的控制有非常重要的作用。范晨等[22]以鲜牛乳、葡萄糖为主要原料，以乳酸菌为发酵剂，进行美拉德风味酸乳研制，开发出口味和品质较好的菠萝风味酸乳。还有许多研究正致力于使美拉德反应产生的风味物质更加可控化，并将其更好地应用于果乳、全脂液态乳等中。

3.5 前躯体香精技术

前驱体香精技术是指利用食品加热或酶的作用使生素材生成香气。尤其是对高温加热和微波加热食品，采用美拉德反应和发酵技术制成的前驱体香精耐热性良好、加热时产香更为独特。20世纪80年代，天然芳香植物中糖苷化合物被纳入“香料前驱体”，其呈香成分与风味前体物质近些年被广泛研究。糖苷主要是水果等植物组织中挥发性香味化合物的前驱体，对特征风味的形成有很重要的作用。前躯体香精技术在调味、烘焙领域有广泛的市场前景。

4 乳品香精的创新开发

尽管当前风味乳在全球的消费量不及原味乳以及碳酸饮料、果汁饮品，但是消费者对于风味乳的需求已经开始日益增长。同时，风味乳的消费人群也将逐步增加，产品吸引力也将更多地与营养相结合。

4.1 低脂乳制品的风味缺失

随着消费者对膳食和营养的健康追求，越来越多人选择低脂乳制品，然而这些产品缺少脂肪的醇厚口感。黄油作为乳制品和高档烘焙的必备原料，其主要特征风味物质是短链脂肪酸等，但产品若含量较低，香气风味便会不足。李燕杰等[23]为改善此类低脂产品香味不足的缺陷，采用超高压技术对天然黄油进行增香处理，促进了黄油中短链脂肪酸的释放，制备相应的乳品香精，进一步提高了产品档次，降低了成本。蛋白质分解的中间产物肽，其呈味功能较为综合、复杂，在丰富食品风味、影响调味品风味形成方面有比较重要的作用，且具有口感稠厚浓郁、味感细腻协调的优势。目前已有研究表明，甜味肽、苦味肽、咸味肽和鲜味肽对食品风味及口感有较大影响。在1998年发现谷胱甘肽风味的基础上，近年来关于此类物质的研究不断增多。针对食用菌中具有浓厚风味肽的研究包括：通过分析建立呈味肽数据库、利用分析系统分析目标活性肽风味增强肽在常见蛋白质中的百分含量、分析常见蛋白质水解酶的水解位点、结合蛋白质在原料中的含量筛选合适的蛋白质和蛋白质水解酶、选择食用菌蛋白质作为制备风味增强肽的蛋白源。根据风味蛋白酶具有疏水性氨基酸为酶解位点以及风味增强肽的结构特点，选择风味蛋白酶水解食用菌蛋白质，制备风味增强肽。食用菌风味增强肽的分离及鉴定技术研究途径如图1所示。

4.2 低糖乳制品的风味缺失

糖类的添加对乳品风味有很大影响。木糖醇酸乳感官品质最佳，无糖酸乳最差[24]。近年来，减糖成为食品行业最明显的趋势。HealthFocus国际报告中显示，世界各地的消费者都减少了糖的使用量。但减糖会造成风味缺失，因此需要明确的方法来制定可行、有影响的减糖计划及目标。Helen等[25]提出制定减糖和减少包装尺寸目标的方法，为新西兰潜在的国家减糖计划提供了建议基准。乳制品行业，特别是酸乳制造商正在作出积极响应。2017年美国冰岛式酸乳代表品牌之一的Siggi’推出的新产品——4%脂肪系列Skyr酸乳，在减糖方面以天然水果提供甜味，仅含5 g天然糖（来自牛乳和水果）。法国Danone Wave公司也正在推出Happy Family Organics品牌酸乳，也用水果中的大量糖分来弥补甜味的缺失。杨洋等[26]以生牛乳、芒果泥为原料开发出低乳糖芒果风味发酵乳的最优配方，既满足了减糖趋势，又开发了新口味。达能北美公司宣布推出2 款单独的酸乳系列产品，同时兼顾植物和减糖趋势。李小琪等[27]选择麦芽糊精及菊粉分别作为乳脂肪及白砂糖的替代物，实现减糖减脂，并通过验证实验证明最终制作出的软冰淇淋口感最佳。

综上，可以采用甜菊糖等全天然、高强度的甜味增强剂和混合香精的修饰来替代蔗糖的作用，使产品减糖不减甜；若水果是产品配方中的一部分，可以选择更高糖度、更优质的水果；若水果不是配方中的一部分，如有机木薯淀粉、果胶和刺槐豆胶、纤维等也是减糖不减甜的方法之一；对于冷冻甜点，需要添加额外的蛋白质，起到稳定作用。

4.3 乳制品中的不良风味

在许多乳粉中，虽然采用植物蛋白水解后，产品比普通牛乳制成的乳粉更易吸收，且降低致敏性，但是采用植物蛋白水解物后，会出现苦味，导致出现不适口的情况。可以通过添加美拉德热反应香精和乳品口感增强剂来掩盖不良风味，并增强乳制品风味，提高消费者适口性。也可以采用微胶囊技术进行乳品香精的生产，更能够保证其风味醇正及细腻丝滑的质地。

4.4 酸乳口味的多元创新

随着乳制品市场的不断发展，消费者对乳制品口味的需求不再局限于甜味。对乳制品口味进行创新，使乳制品香气更加稳定，以满足消费者对多重口味的需求。酸乳品牌Noosa将全脂酸乳与烤椰丝、烤坚果、椒盐脆饼和巧克力，甚至是蜜渍的姜等食材搭配在一起，有酸有甜有辣有咸，多种搭配多重口味，实现了口味的创新，为果蔬类风味制品的增香调控提供参考。孟玉昆等[28]以石榴汁为主要的呈味和呈色物质，乳酸发酵后制成一款具有良好风味的凝固型酸乳，实现了口味的多元创新。朱广成等[29]探究栀子果提取物对酸乳发酵特性和功能特性的影响，发现酸乳的挥发性风味物质组成得到显著改善。袁志鹰等[30]应用顶空-气相色谱-离子迁移谱分析百合发酵乳的风味物质，不仅采用了较新的分析技术，还进行了口味创新。李雪等[31]选用桂花结合酸乳的制备工艺，制备出一种具有桂花香的凝固型酸乳。蓝莓枸杞风味[32]、新型果仁风味[33]、山药香蕉风味[34]等更多口味酸乳还在探索中。

开发松露有关风味也是酸乳口味的创新点之一。黑松露营养保健价值较高，松露中大量的二甲基硫醚等含硫化合物搭配具有乳香的酮类物质有一种迷人芳香，会带来不同寻常的味蕾刺激[35]。利用生物酶解改善石榴风味也是不错的选择。利用风味增香酶酶解风味前体物及破坏细胞结构，促进香气合成途径，弥补石榴制品天然风味不足的缺点，最大限度保留、强化石榴风味物质的天然风味，改善口感，符合当代“回归大自然”的饮食风尚。

5 结 语

目前乳品香精的市场应用包括乳饮品、冰淇淋、发酵乳、奶油和干酪、甜点等，已经非常广泛，但仍有很大的扩展空间。目前风味乳的市场机遇良好，人们对乳品风味的需求也越来越多，朝着口感醇厚、口味多元、场景多样、食用方便的创新趋势发展，促进该产业的不断发展进步。同时，掩盖乳制品中的不良风味、补充因低脂、低糖造成的食品风味缺失、使乳制品香气更加稳定、满足消费者对多重口味的需求，以及在改善风味的同时注重与营养物质的结合是需要始终努力的方向。综合应用现代生物科技（酶法修饰和微生物发酵法）结合美拉德反应和前驱体香精技术，快速推进天然乳香型香味料研制，满足消费者对产品风味天然感的追求趋势和消费愿望是长期的研究目标。以干酪为例，探索干酪微生物群的组成以及干酪成熟过程中涉及的潜在分子机制一直是许多研究的主题。下一代测序方法的最新进展以及先进的生物信息学工具的发展提供了对干酪微生物群组成和潜在功能的更深入了解，远远超出了依赖于培养物的方法所提供的信息。这些方面的研究，包括rRNA基因扩增子测序和宏基因组学，近年来已通过应用元转录组学、元蛋白质组学和代谢组学得到补充和扩展。未来，将加深对乳制品风味形成过程的了解，并确定可预测乳品风味、质量、质地和安全性以及可能影响人类健康的生物活性代谢物的生物标志物[36]。周钺等[37]也分析认为，多组学技术联用为分析传统发酵乳品的风味形成条件与菌种代谢通路提供了有利手段。