巴氏杀菌乳中糠醛类化合物质量分数研究

邢倩倩

（1.乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436；2.食品营养与安全协同创新中心，江苏无锡 214122）

0 引言

巴氏杀菌乳采用巴氏杀菌法加工而成，β-乳球蛋白变性率和糠氨酸含量均较低[1]。巴氏杀菌乳残留的耐热菌和耐热酶，会限制巴氏杀菌乳的运输与销售[2]。在热加工过程中，牛乳中活性成分逐渐减少及化学产物逐渐增加[3-8]。乳制品热加工过程中会发生美拉德反应，该反应在高于35℃的中等湿度，开始加速[9-12]。糠醛为美拉德反应中间阶段产物[13-14]，包含羟甲基糠醛（HMF）、糠醛（F）、呋喃甲基酮（FMC）和甲基糠醛（MF）[15]。在糠醛类化合物的药理方面，显示其对多个部位有刺激性[16-18]。近些年，有些针对乳制品中糠醛类化合物的研究[19-20]。现有的研究主要针对超高温灭菌产品[21]。本文对巴氏杀菌乳中的糠醛类化合物检测，对比不同品牌巴杀乳中糠醛类化合物质量分数区别。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生牛乳由光明乳业有限公司金山牧场提供；某10个不同品牌巴氏杀菌乳A～J和某1个品牌超高温灭菌乳（4℃冷藏），市售；草酸二水合物（纯度99.5%～102.5%），德国默克股份两合公司；三氯乙酸（纯度≥99.0%），国药集团化学试剂有限公司；糠醛类化合物标准品：5-羟甲基糠醛（纯度98%，CAS号：67-47-0）、2-糠醛（纯度99.5%，CAS号：98-01-1）、2-呋喃甲基酮（纯度95.5%，CAS号：1192-62-7）和5-甲基糠醛（纯度99.6%，CAS号：620-02-0），德国Dr.Ehrenstorfer公司；色谱纯乙腈、色谱纯甲醇，德国默克股份两合公司。

1.2 仪器与设备

PL2002电子天和AL104电子天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；SK5210HP超声清洗仪，上海科导超声仪器有限公司；DK-8B电热恒温水槽，上海精宏实验设备有限公司；ZWY-2102C恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；Beckman Avanti J-30I落地式离心机，美国贝克曼库尔特有限公司；Agilent 1200型高效液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司；Milli-Q超纯水仪器，默克化工技术（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 高效液相色谱条件

色谱柱：Waters Atlantis T3（3.0 mm×15 cm，3μm）；流动相：流动相A为水，流动相B为乙腈；梯度洗脱：0～18.0 min，5%～65%（流动相B），18.0～20.0 min，65%～95%（流动相B），20.0～22.0 min，95%～95%（流动相B），22.0～22.1 min，95%～5%（流动相B），22.1～30.0 min，5%～5%（流动相B）；流速为0.6 mL/min；色谱柱温度30℃；进样量为5μL；进样盘温度：4℃；紫外检测波长为280 nm。

1.3.2 样品前处理

称取15 g左右样品，加入5 mL浓度为0.15 mol/L当日配置草酸，100℃水浴加热25min，冷却至室温。加入5 mL质量浓度为400 g/L的三氯乙酸溶液，震荡10 min后，4 355 g离心15 min；取上清液倒入25 m L容量瓶，剩余固体加入5 mL质量浓度为40 g/L的三氯乙酸溶液，震荡10 min后，4 355 g离心15 min；上清液合并，加入质量浓度为40 g/L的三氯乙酸溶液定容至刻度。然后量取适量样品，过0.45μm尼龙滤膜，进色谱仪分析。每个样品均开展3次平行实验。

2 结果与分析

2.1 不同品牌巴氏杀菌乳中糠醛类化合物质量分数

基于前期文章中建立的检测乳制品中糠醛类化合物的分析方法，对市售代表性巴氏杀菌乳中糠醛类化合物质量分数进行测定，结果如表1所示（以下糠醛类质量分数的检测结果均以每100 g液体牛奶中的糠醛类质量分数来计）。4种糠醛的结构式如图1所示。

图1 4种糠醛的结构式

表1中的样品均检测到HMF和F两种糠醛，未检测到FMC和MF。未经任何热处理的生牛乳中糠醛类化合物质量分数为：HMF质量分数4.72μg/100 g，F为1.54μg/100 g，均低于经过热处理的牛乳样品。巴氏杀菌乳A、B、C、D、H、I、J共7种品类中的HM F质量分数值在10μg/100 g以下。其他3个标称巴氏杀菌乳的3个产品E、F、G中的HMF质量分数值在（15～30）μg/100 g之间。10个巴氏杀菌乳产品中的F质量分数值均在3μg/100 g以下。超高温灭菌乳产品中的HMF质量分数为51.95μg/100 g，F质量分数为5.64μg/100 g，均高于巴氏杀菌乳。超高温灭菌乳热加工条件为132～145℃持续4 s，其加工强度高于巴氏杀菌乳热加工强度。糠醛类化合物作为美拉德反应代表性产物，其质量分数与热加工强度密切相关，因此超高温灭菌乳中的糠醛类化合物质量分数高于巴氏杀菌乳。

表1 不同品类干酪和炼乳中糠醛类化合物质量分数μg/100g

2.2 巴氏杀菌乳保质期内糠醛类化合物质量分数

本节选择3个代表性巴氏杀菌乳产品A、B和C作为研究对象，对其保质期内糠醛类化合物质量分数分别在第0天，第1天，第3天，第6天，第8天和第10天进行测定，结果如表2～4所示。

表2 巴氏杀菌乳A保质期内糠醛类化合物质量分数变化 μg/100 g

表3 巴氏杀菌乳B保质期内糠醛类化合物质量分数变化 μg/100 g

表4 巴氏杀菌乳C保质期内糠醛类化合物质量分数变化 μg/100 g

巴氏杀菌乳A中的HMF质量分数随着储存时间的延长由8.48μg/100 g升至8.65μg/100 g再降至5.74μg/100 g，F质量分数随着储存时间的延长由2.07μg/100 g升至2.57μg/100 g再降至1.85μg/100 g。

巴氏杀菌乳B中的HMF质量分数随着储存时间的延长由6.61μg/100 g，随后降至4.04μg/100 g，F质量分数随着储存时间的延长由2.07μg/100 g降至1.33μg/100 g。

巴氏杀菌乳C中的HMF质量分数随着储存时间的延长由6.56μg/100 g降至3.98μg/100 g，F质量分数随着储存时间的延长由1.88μg/100 g升至2.13μg/100 g再降至1.52μg/100 g。

综上所述，随着储存时间的延长，巴氏杀菌乳中的糠醛类化合物质量分数整体呈现下降趋势。由于美拉德反应在高于35℃的中高湿度条件下，反应进程加快，巴氏杀菌乳整个保质期温度均是4℃，该温度下美拉德反应处于近乎停滞的状态，不会生成新的糠醛类化合物；巴氏杀菌乳保质期要求为低温短期，因此通常使用三层纸塑结构的屋顶盒包装，该包装材料透气性较好，而糠醛类化合物本身具有一定挥发性[22]。因此巴氏杀菌乳中的糠醛类化合物保质期内下降可能归因于低温条件下美拉德反应的停滞以及糠醛类化合物的挥发。

图2 3种巴氏杀菌乳中糠醛类化合物质量分数变化对比图

3 结论

本文针对不同品牌巴氏杀菌乳中的糠醛类化合物质量分数展开研究，结果显示大部分巴氏杀菌乳中羟甲基糠醛质量分数在10μg/100 g以下，少部分品牌产品在15～30μg/100 g之间；糠醛质量分数均在3μg/100 g以下；未检测到2-呋喃甲基酮和甲基糠醛。超高温灭菌乳加工强度高于巴氏杀菌乳，其糠醛类化合物质量分数也明显高于巴氏杀菌乳。选择3个巴氏杀菌乳产品，对其保质期内糠醛类化合物质量分数变化展开研究。随着储存时间的延长，巴氏杀菌乳中的糠醛类化合物质量分数整体呈现下降趋势，可能由于低温条件下美拉德反应的停滞以及糠醛类化合物的挥发。