成品發(fā)酵乳主要風味物質與風味指標的相關性研究

劉景，孫克杰，郭本恒

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

成品發(fā)酵乳主要風味物質與風味指標的相關性研究

劉景，孫克杰，郭本恒

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

研究成品發(fā)酵乳在4℃、室溫和37℃儲存條件下主要風味物質的變化，包括羰基化合物乙醛、雙乙酰以及揮發(fā)酸和酸性物質，同時考察發(fā)酵乳的風味強度和風味協調性等感官品評指標。結果顯示發(fā)酵乳的主要風味化合物質量分數均呈增加趨勢，且增長速度先快后慢。風味比較協調的發(fā)酵乳，其乙醛與雙乙酰質量分數的比例在0.56-0.70之間。風味物質和風味評分分數的相關分析證明，發(fā)酵乳中的各風味化合物相關顯著，且對發(fā)酵乳的風味強度和風味協調性均有不同程度的影響。

乙醛；雙乙酰；酸；發(fā)酵乳；風味

0 引 言

發(fā)酵乳是利用益生菌為主的微生物接種于新鮮牛乳而得的食品[1]。對其風味的研究通常選取幾種主要物質作為研究對象，如梅林等[2]選擇醛酮化合物、粘度和酸度等主要理化指標；Ott[3]和Lo C.G.[4]選擇羰基類物質；李鋒[5]等則選擇有機酸和揮發(fā)性物質。以乙醛和雙乙酰為主的羰基化合物和以低碳鏈脂肪酸為主的揮發(fā)性酸類一起構成發(fā)酵乳香氣的主體[6]。

儲存期內發(fā)酵乳在不同的保存條件下，風味物質質量分數隨著時間發(fā)生改變，風味也發(fā)生不同程度的變化。本研究從羰基化合物和揮發(fā)酸等主要風味物質出發(fā)，運用數學工具分析風味物質和風味指標間的相互關系，探討發(fā)酵乳風味變化的規(guī)律和主因，對發(fā)酵乳風味的改良控制、產品工業(yè)化生產以及儲藏運輸條件方面具有一定的理論指導作用。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

試劑：酚試劑（C8H9N3S·HCl·H2O，分析純），鄰苯二胺（化學純），乙醛（40%，分析純），雙乙酰（2,3-丁二酮，化學純），十二水合硫酸鐵（III）銨（硫酸高鐵銨，分析純），鹽酸（分析純），氫氧化鈉（分析純）。

材料：發(fā)酵乳樣品為同批次生產的成品盒裝發(fā)酵酸奶，樣品在4℃、室溫（20℃±2℃）、37℃下保存放置一定時間后待研究。

儀器：SPECORD 205型分光光度計，DK-8D型電熱恒溫水浴鍋，雙乙酰蒸餾器，GNP-927型隔水式恒溫培養(yǎng)箱，Heco CXC-06雙門冷藏箱。

1.2 方法

1.2.1 酚試劑分光光度法測定乙醛

稱取20 g發(fā)酵乳樣品于雙乙酰蒸餾器進行水蒸氣蒸餾，冷凝收集20 mL餾出液待測。取5.0 mL餾出液（空白為5.0 mL水）和2.5 mL質量濃度為0.02%（w/v）的酚試劑溶液用水定容至50 mL，混合后靜止反應30 min后，于反應液中取出5.0 mL，加入2.0 mL質量濃度為0.02%（w/v）的酚試劑溶液和0.5 mL質量濃度為1%（w/v）硫酸鐵銨溶液，43℃恒溫水浴20 min后冷卻，立即在630 nm處測定吸光度，重復3次。實驗結果由乙醛標準溶液工作曲線計算得出相應乙醛質量分數。

1.2.2 鄰苯二胺法測定雙乙酰

稱取20 g發(fā)酵乳樣品進行水蒸氣蒸餾，冷凝收集20 mL餾出液。分別吸取10 mL餾出液加入兩支試管中，樣品管加入0.5 mL鄰苯二胺溶液（1%，濃度為4 moL/L鹽酸溶解），充分振蕩混合后置于暗處放置反應20～30 min，再加入4 moL/L鹽酸溶液2.0 mL；空白管加入4 moL/L鹽酸溶液2.5 mL。于波長335 nm處測定樣品吸光度，重復三次。測定操作在20 min內完成。實驗結果由雙乙酰標準溶液工作曲線計算得出相應雙乙酰質量分數。

1.2.3 揮發(fā)酸的蒸餾滴定

稱取加入1 mL磷酸 （使結合態(tài)的揮發(fā)酸為游離態(tài)）的20 g發(fā)酵乳樣品進行蒸餾，冷凝收集15 mL餾出液，用已煮沸去除CO2的蒸餾水補足至30 mL。在餾出液中加入1～2滴酚酞乙醇溶液，搖勻后用濃度為0.01 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至微粉紅色，于30 s內不消失為止。同時作空白實驗。結果計為乙酸的質量分數。

1.2.4 發(fā)酵乳酸度的測定

發(fā)酵乳酸度的測定參見文獻[7]。

1.3 發(fā)酵乳風味的感官品評

選取多位具有乳品感官品評經驗的品評人員（n≥9）對發(fā)酵乳樣品進行感官品評，并以表1所示評分標準對其風味作出評定并打分，最終結果取平均值。

表1 發(fā)酵乳風味感官品評標準（5分制）

1.4 相關性分析

數據的相關性分析采用SPSS 13.0 for Windows軟件。

2 結果與討論

2.1 發(fā)酵乳在4℃儲存時風味物質質量分數的變化

4℃下儲存不同時間的發(fā)酵乳樣品中乙醛和雙乙酰的質量分數結果如圖1所示。由圖1可以看出，發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質質量分數都呈增加趨勢，且增加速度為開始較大后逐漸減小。其中，乙醛質量分數的變化范圍為8.22～13.56 μg/g，雙乙酰質量分數的變化范圍為10.27～26.84 μg/g。雙乙酰質量分數的變化與乙醛相比更為明顯。

發(fā)酵乳中的菌種在4℃儲存條件下仍然具有一定活力，羰基化合物即為其代謝產物之一。因此，發(fā)酵乳中的羰基物質隨著儲存時間的增加積累呈增長趨勢。并且由于菌種在儲存期前期活力相對較高，代謝速度相對較快，羰基物增長速度較快；而后期由于活力下降，代謝減緩，增長速度隨之減慢。

由圖2可以看出，發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸和滴定酸度在4℃下都呈逐漸增加的變化，且增加速度先快后慢。這可能是因為在發(fā)酵乳儲存前期，發(fā)酵菌種代謝產酸共同作用，揮發(fā)酸和滴定酸度增長較快；而在儲存后期，由于酸性物質累積造成的高酸性環(huán)境抑制了菌種的代謝，導致揮發(fā)酸含量和滴定酸度增長趨于平緩。

滴定酸度表示的是發(fā)酵乳中所有酸性物質的質量分數，包括揮發(fā)性酸和不揮發(fā)性酸類。酸類物質是發(fā)酵乳主要風味物質之一。但通常研究一般認為發(fā)酵乳中對風味貢獻較大的是不揮發(fā)的乳酸，乳酸作為主體酸是最主要的滋味物質[8]。而以乙酸為代表的揮發(fā)性酸，雖然質量分數較高，但對發(fā)酵乳的氣味貢獻相比不明顯[9]。

2.2 發(fā)酵乳在4℃儲存時風味物質與風味的關系

2.2.1 風味物質與風味指標的變化

4℃下不同儲存時間發(fā)酵乳的風味品評結果與相應的羰基物質質量分數比例測定結果如表2所示。

發(fā)酵乳的風味協調感與儲存期長短并不直接相關，但與羰基物質的質量分數和比例存在一定關系。由表2可知，發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰的質量分數比例在一定范圍時,才會得到比較好的感官品評結果（品評為“中等”及以上，風味協調性分數≥3）。早在1967年,Bottazzi和Dellaglio認為單一的嗜熱鏈球菌菌株產生的雙乙酰和乙醛比例為1∶1時，可以得到所希望的酸乳香氣[10]。華朝麗等[11]曾報道,當乙醛質量分數/雙乙酰質量分數在0.22～0.33范圍里時，酸奶才呈現出協調的芳香味。余華等[12]認為最佳風味酸乳中乙醛和丙酮的比例為2.8∶1。本研究結果表明，4℃低溫儲存下的發(fā)酵乳樣品，當乙醛與雙乙酰質量分數的比例在0.56～0.70之間時，發(fā)酵乳的感官品評比較令人滿意,即感官品評評價為“中等”及以上，或風味協調性分數≥3。

表2 發(fā)酵乳風味評價與羰基化合物比例（4℃）

2.2.2 風味物質與風味的相關性

對以上所得風味物質質量分數及風味品評評分結果進行相關性分析，結果如表3所示。

表3 發(fā)酵乳中風味物質與風味品評分數的相關系數（4℃）

由表3可以看出，儲存在4℃下發(fā)酵乳中的風味物質乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質兩兩相關顯著。發(fā)酵乳中的風味物質主要是由于菌種代謝產生，由于羰基類物質和酸類物質在發(fā)酵菌種的代謝流中是一個整體，因此在風味物質的相關性中表現出很強的相關關系。其中，乙醛與雙乙酰的相關系數最大（0.956），這兩種羰基類化合物也是發(fā)酵乳中主要的風味物質，屬于乳酸菌檸檬酸代謝途徑產物，在一定條件下可通過氧化還原或酶的作用相互轉化[13]。在考察發(fā)酵乳主要風味物質時，乙醛和雙乙酰息息相關、不可分割。

發(fā)酵乳中的風味物質對風味強度均有所貢獻，其中以乙醛貢獻為最大（相關系數為0.650），其后依次為酸性物質）、揮發(fā)酸、雙乙酰等。由此可見，揮發(fā)酸對發(fā)酵乳風味作用不明顯[8,9]的結論在某種程度上并不一定正確。揮發(fā)酸至少對發(fā)酵乳的風味強度有相對較大的影響。各風味物質對發(fā)酵乳的風味協調性和風味強度均有不同程度的作用。發(fā)酵乳的風味，是由各種主要風味物質共同組成的一個復雜的整體。

2.3 室溫儲存時風味物質與風味的關系

2.3.1 室溫條件下風味物質質量分數的變化

在室溫（20℃±2℃）下儲存不同時間的發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質質量分數在室溫儲存過程中都呈增加趨勢，其后增長速度變緩，如圖3所示。由于菌種在儲存期前期活力相對較高，代謝速度和羰基物增長速度相對較快；后期由于活力下降，代謝速度和羰基物增長速度也隨之減慢。

由圖4可知，發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸質量分數和滴定酸度在室溫儲存下均呈增加趨勢，前期增長速度較快，其后增長速度變緩，逐漸趨于穩(wěn)定。這也是因為儲存前期發(fā)酵混合菌種共同代謝產酸，儲存后期酸性物質累積造成的高酸性環(huán)境抑制菌種代謝。

2.3.2 室溫條件下風味物質與風味指標的變化

室溫下發(fā)酵乳風味品評結果與相應的羰基物質比例測定結果如表4所示。綜合表3和表4可以看出，發(fā)酵乳感官品評結果較好的樣品，其乙醛和雙乙酰的質量分數比例范圍（0.56～0.72）與2.2.1中羰基物比例范圍（0.56～0.70）基本重疊。但是，并不是所有乙醛/雙乙酰比例在此范圍內的樣品，感官品評的風味協調性結果都能令人滿意 （比如樣品5#和6#）。由此可以得出推論，乙醛/雙乙酰比并不是發(fā)酵乳風味協調性的唯一指標。發(fā)酵乳的風味協調感是由多種主要風味物質共同作用的整體評價，羰基化合物質量分數是主要指標之一，但不是唯一指標。

表4 發(fā)酵乳風味評價與羰基化合物比例（室溫）

當發(fā)酵乳儲存在較高溫度時，其中發(fā)酵菌種的代謝相對活躍，產生的各種風味物質質量分數也較多，因此，室溫儲存下發(fā)酵乳樣品感官評價描述偏于“風味濃郁”，風味強度的品評分數也較高。

2.3.3 室溫條件下風味物質與風味的相關性

表5 發(fā)酵乳中風味物質與風味品評分數的相關系數（室溫）

儲存在室溫下發(fā)酵乳中的風味物質乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質兩兩相關顯著。當發(fā)酵乳儲存在室溫下時，揮發(fā)酸和酸類物質與羰基物質的關系非常緊密（相關系數分別為0.982和0.980），這可能是由于溫度的升高，乳酸菌的產酸和產香同時進行，共同構成一個相互關聯的復雜體系。

發(fā)酵乳中各風味物質與風味強度的相關系數均大于0.8，且相關性在α=0.05水平顯著。室溫儲存下發(fā)酵乳中的主要風味物質對風味強度均有貢獻。證明了揮發(fā)酸和酸性物質與羰基化合物一樣，對室溫儲存下的發(fā)酵乳的風味強度有較大的影響。而從相關系數上看，各風味物質與風味協調性的相關關系并不明顯。

2.437 ℃儲存時風味物質與風味關系

2.4.1 風味物質質量分數的變化（37℃）

在37℃下儲存不同時間的發(fā)酵乳樣品風味物質結果如圖5、圖6所示。發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質質量分數在37℃儲存過程中都呈增加趨勢，且增加速度相對較快。在高溫（37℃）儲存的0～2 h內，發(fā)酵乳中羰基化合物質量分數的增長幅度遠遠大于4℃和室溫下儲存的樣品。高溫對發(fā)酵乳中發(fā)酵菌種的生長和其代謝產物之一羰基物的變化影響非常明顯。

2.4.2 37℃儲存風味物質與風味指標的變化

37℃下發(fā)酵乳中的羰基物質比例都在0.56～0.70范圍之外，風味協調性分數均＜3。因此羰基化合物比例合理是發(fā)酵乳風味協調的必要非充分條件。而由于高溫作用，菌種代謝產生的風味物質較多，因此風味強度分數相對也較高（2.67～3.56）（數據未列出）。

2.4.3 37℃儲存風味物質與風味的相關性

對以上所得風味物質質量分數及風味品評評分結果進行相關性分析，結果如表6所示。由表5以及與前表的比較可知，除揮發(fā)酸和酸度之外，乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質兩兩相關顯著。其中，乙醛與雙乙酰的相關系數最大（相關系數為0.947）。

表6 發(fā)酵乳中風味物質與風味品評分數的相關系數（37℃）

值得注意的是，體現發(fā)酵乳酸度的酸性物質與風味強度相關不再顯著，而與風味協調性體現顯著的負相關關系（相關系數-0.887）。當儲存在相對高溫下，如37℃時，發(fā)酵乳中各風味物質質量分數相對較高，酸類物質對風味協調性有相當大的負面影響。

2.5 不同儲存條件下風味物質與風味關系

將以上同批次發(fā)酵乳在不同溫度下風味物質（乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸、酸類物質等）與風味指標（風味強度和風味協調性）綜合分析，運用數學手段分析風味物質與風味指標之間的關系，結果如表7所示。

表7 不同儲存溫度下發(fā)酵乳中風味物質與風味品評分數的相關系數

由表7可以看出，除了乙醛和雙乙酰之間的相關關系，發(fā)酵乳中風味物質乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質兩兩相關顯著。發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸和酸性物質與風味強度均在α=0.05水平上顯著相關，其中發(fā)酵乳中的乙醛與風味協調性相關非常顯著 （相關系數為-0.666），揮發(fā)酸與風味協調性相關顯著（相關系數為-0.487）。由此可見，發(fā)酵乳中各風味物質，包括羰基化合物、揮發(fā)酸以及酸類物質，對發(fā)酵乳的風味協調性和風味強度均有不同程度的影響。發(fā)酵乳的風味，是由各種主要風味物質共同組成的一個復雜的整體。

3 結束語

本研究通過對儲存在不同溫度、不同時間下的成品發(fā)酵乳的風味物質及風味指標進行研究，揭示了冷藏條件下成品發(fā)酵乳中風味物質的變化規(guī)律，以及發(fā)酵乳風味感官變化情況。通過數據分析，得到發(fā)酵乳風味物質之間及其與風味指標的相關關系規(guī)律，對發(fā)酵乳風味研究有理論和實踐上的積極作用。

由于食品風味化學涉及的化合物種類繁多，各種物質風味特性也不盡相同。在其后的研究中，可以通過增加樣品種類和數量、擴大風味物質研究種類、以及運用更適合的數學分析工具對發(fā)酵乳的風味化學進行更為深入的分析，深入揭示發(fā)酵乳風味物質與風味之間的復雜關系。

[1]郭本恒.酸奶[M].北京：化學工業(yè)出版社,2003：186-195.

[2]梅林,王志耕.酸奶、乳酸菌飲料風味及其部分理化特性的研究[J].乳業(yè)科學與技術,2004,106（1）：17-19.

[3]OTT A,HUGL A,BAUMGARTNER M,et al.Sensory Investigation of Yogurt Flavor Perception：Mutual Influence of Volatiles and Acidity[J].J.Agric.Food Chem.,2000（48）：441-450.

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Correlation between main flavor compounds and flavor indices of commercial fermented milk

LIU Jing,SUN Ke-jie,GUO Ben-heng
（Dairy Research of Bright Dairy Co,Ltd,Shanghai,200436）

The research is endeavored on the changes of main flavor compounds of commercial fermented milk in storage of 4℃,room temperature and 37℃,which include carbonyl compounds of aldehyde and diacetyl,volatile acid,and acidity.And sensory evaluation scores of the fermented milk,flavor strength and flavor coordination,are investigated With the increase of these flavor compounds,the increase velocity is high at first and then drops.When the flavor of fermented milk is satisfying,the ratio of aldehyde to diacetyl is between 0.56 and 0.70.The correlation analysis of flavor compounds and sensory evaluation scores proves that there is a significant correlation between each other.And the compounds have influence on flavor strength and flavor coordination to a certain extent.

aldehyde;diacetyl;acid;fermented milk;flavor

TS252.54

A

1001-2230（2011）12-0015-05

2011-09-28

上海市農業(yè)成果轉化項目（083919n1500）。

劉景（1981-），女，博士，研究方向為乳品科學與工程技術。