UHT熱處理對牛奶中風味物質的影響

王萬厚，母智深

（1.鄂爾多斯市城市公共事務管理局，內蒙古 鄂爾多斯,017000；2.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，呼和浩特,010018）

UHT熱處理對牛奶中風味物質的影響

王萬厚1，母智深2

（1.鄂爾多斯市城市公共事務管理局，內蒙古 鄂爾多斯,017000；2.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，呼和浩特,010018）

結合固相微萃取（SPME）及氣相色譜-質譜（GC-MS）研究UHT熱處理后牛奶的風味變化，并與原料牛乳風味特征進行對比。結果表明：新鮮原料乳中可以檢測到50種揮發性風味物質,其中酸類最多，其他還包括醛，醇，酮，酚，酯等。牛乳經過137℃，4 s加熱殺菌后，揮發性風味物質有75種，除上述風味化合物外，酯類和酮類數量明顯增加，其中甲基酮,3-羥基-2-呋喃酮，δ-癸內酯，γ-十二內酯是UHT乳中重要揮發性風味物質，對形成UHT乳特有風味起重要作用。

牛乳；UHT；風味物質；固相微萃取（SPME）；氣相色譜-質譜法（GC-MS）

0 引 言

鮮牛乳中丙酮、乙醛、油酸、丁酸、甲硫醚及其他游離脂肪酸和羰基化合物類、甲酸、乙酸等有機酸類和甲醛、丁酮、2-己酮、2-戊酮等羰基化合物類等[1]。牛乳經過巴氏殺菌后，揮發性物質達到69種[2]。Giovanna等研究發現經過加熱處理的牛奶中含有酮、醛、硫化物、苯環類和萜類等五大類揮發性風味物質[3]。牛奶中揮發性的風味物質大體上可歸納為二大類：一類是烴、醇、醛、酮、酸、酯、內酯等簡單化合物；另一類是含有氧、氮、硫的雜環化合物[4]。

本研究采用固相微萃取（SPME）并結合GC-MS技術，對新鮮原料乳和經過UHT熱處理后的乳中揮發性風味成分進行對比，分析UHT熱處理對牛奶風味的影響，為生產高品質的UHT滅菌乳所采用的工藝條件提供科學依據。

1 實 驗

1.1 材料

新鮮原料乳（荷斯坦奶牛）取至牧場，快速冷卻到4℃，2 h內運往實驗室。牛乳理化指標為：密度1.028×103kg/m3,干物質質量分數12.96%，蛋白質質量分數3.10%，脂肪質量分數3.32%，滴定酸度14.8°T。

同批次原料乳小批量 （10 kg）UHT熱處理，UHT加熱條件為：137℃，保溫時間4 s，灌裝出口溫度30℃。PET瓶無菌灌裝后，冷卻到室溫備用。

1.2 儀器

小型UHT超高溫殺菌機(ST-20)，磁力加熱攪拌器（IKA LABROTECHNIK），固相微萃取（SUPELCO SPME），氣一質譜聯用儀(HEWLETT PACKARD HP6890series/HEWLETT PACKARD 5973)，所用色譜柱為HP－innowax毛細管柱（60m×0.32mm×0.25μm）。

GC條件：HP－innowax （60m×0.32mm×0.25μm）非極性毛細管柱，柱流速1 mL/min，柱平衡溫度30 s，程序升溫：70℃保持1 min，以4℃/min升到240℃，保持20 min。檢測器溫度280℃，進樣器溫度250℃，分流比為1∶5。

MS條件：GC/MS傳輸線溫度280℃，EI離子源，電離電壓70 eV，檢測范圍29～400amu，載氣為氦氣[5]。

1.3 樣品的制備

8 mL乳樣置于20 mL（20 mm×72 mm）小玻璃瓶，加入10 μL 4-甲基-2-戊酮作為內標。用可旋緊鋁蓋封口，鋁蓋內由針頭可刺穿的聚四氟乙烯和硅膠墊密封。固相微萃取(SPME)(Supelco,Bellefonte,USA)，涂層材料DVB/CAR on PDMS，涂層厚度50/30 μm。 樣品瓶置于50℃水浴加熱并快速攪拌。平衡5 min后，將針頭通過密封墊插入小瓶，將固相微萃取柱塞推下，吸附層暴露在小瓶頂空位置。吸附15 min后將吸附層收回到針頭并移出樣品瓶，用GC-MS測定[6]。

1.4 數據處理

在NIST標準質譜庫中自動檢索各組分質譜數據。并參考標準圖譜對檢測結果進行分析和確認。通過揮發性風味物質與內標物粒子流強度進行相對定量。

實驗統計方法采用SPSS 11.5。

2 結果與分析

2.1 原料乳中揮發性風味物質組成分析

牛奶的風味物質是使牛奶產生特有風味的一些化學物質，多屬有機物，主要包括游離脂肪酸、醇、酯、內酯、醛、酮、酚、醚、含硫化合物及萜類等多種有機化合物[7]。本文利用SPME-GC-MS對原料乳和UHT乳中的揮發性風味物質進行測定。圖1為原料乳樣品中揮發性風味物質的總離子流圖。測得63個化合物峰。通過乳中揮發性風味物質與內標物的粒子流強度進行對比，進行相對定量。確認原料乳中50種揮發性化合物（表1）。所鑒定的揮發性化合物種類小于張蘭威報道[2]。Moio et al[8]從原料乳中分離并鑒定出80中風味物質。這種差別可能與牛的品種，生長環境，飼料，風味物質提取條件以及測定方法有關。

50 種成分主要分為7大類，即酚，醛，酮，酸，醇類，酯和其它化合物。酚類4種，其中麥芽酚和5-羥基-二氫麥芽酚含量分別為0.63 μg mL-1和6.33 μg mL-1；醛類10種，羥基乙醛和糠醛含量較高，分別為19.84 μg mL-1，17.30 μg mL-1；酮類5種，1，3-二羥基-2-丙酮和3-羥基-2-呋喃酮為主；醇類6種，以2-乙基已醇和1-苯氧基-2-丙醇為主。酯類4種，其中γ-丁內酯酸含量最高，達到21.30 μg mL-1；酸類13種。 其他化合物包括醚，酰，吡嗪和胺等。丙酸，丁酸，己酸，辛酸和葵酸是形成牛奶香氣的重要成分[4]，目前合成牛奶香精中酸類化合物主要由這5種酸組成[9]。

2.2 UHT熱處理后乳中揮發性風味物質的組成成分

圖2為UHT乳中揮發性風味物質的總離子流圖。牛乳經過137℃，4 s加熱處理后，揮發性風味物質與原料乳相比，在組成和含量上發生很大變化。共分離出81種化合物，可鑒定的化合物有74種。其中酸類16種，醛類12種，酮類14種，酚類4種，酯10種類，醇類7種，其他化合物12種表1。酸類中以十六酸質量濃度最高，達到37.63 mg/L。牛乳經過UHT處理后，乳中特有的酸類，如丙酸，丁酸，己酸，辛酸和葵酸仍然是主要的酸類風味化合物。加熱前后，牛乳中酚類化合物在數量和種類上沒有變化；醇類主要為呋喃醇，其次是1-苯氧基-2-丙醇。牛乳經過UHT處理后酯類和酮類化合物變化最大，與原料乳相比較有7種酯類化合物形成，它們分別為：乙酸乙酯，2，4-戊二烯-4-內酯，2（5）-庚烯-4-內酯，γ-辛內酯，δ-辛內酯，γ-壬內酯和δ-癸內酯。酮類揮發性化合物數量增加最多，有9種新形成酮類。

牛奶加熱后脂肪酸發生了一系列化學反，生成了酯類等物質。乳中的酯類主要由C1-C20脂酸的酯化產物，其中以內酯類為主。酯類是形成UHT乳最主要的化合物[10]。內酯類與滋氣味和風味有密切關系，在鮮乳中非常低的含量就可賦予良好的風味，如果含量過，則會形成不良滋氣味[10]。

乳中一些酮酸和羥基，經加熱后分別形成甲基酮和內酯類化合物，對加熱后的乳制品香氣也有影響。其中C3-C9的甲基酮對加熱奶的香氣有重要影響[11]。本實驗發現的酮類物質主要有 丙酮，丁酮，戊酮，甲基酮，2-庚酮，3-羥基-2-呋喃酮2 （5H）-呋喃酮，2-壬酮、3-羥基丁酮等。研究表明：丙酮和2-丁酮是由牛體代謝，通過血液進入乳中[12]。2-戊酮和2-庚酮是環丙基甲酮經過加熱誘導而產生。這些酮類也可以由脂肪的β-氧化所產生[13]。

表1 原料乳和UHT乳中的揮發性風味物質測定結果 mg/L

UHT處理會生成多種獨特的風味物質，如：2-庚酮是由亞油酸氧化產生，賦予UHT乳奶油氣味，是UHT乳風味物質的主要組成成分，也是UHT乳具有的獨特風味物質；2-丁酮、2-戊酮具有果香、甜味，輕微的乳樣香氣；2-壬酮具有乳酪、奶香，具有的獨特風味物質；苯甲醛對乳整體良好風味的形成有重要作用，呈苦杏仁香味和焦味，有果香、堅果香韻；壬醛能表現出新鮮味；糠醇具有甜香、焦糖香；異戊醇具有醇香；乙酸乙酯、丁酸乙酯有甜果香；己酸乙酯有果香；辛酸乙酯有水果香和椰子香味等[14]。

3 結 論

牛乳經過UHT熱處理后，乳中的揮發性風味化合物在種類和數量上發生明顯變化。產生了多種特有的香氣成分，形成UHT乳獨特風味特征。采用SPMEGC-MS測定經過137℃，4 s熱處理后的牛乳，鑒定的揮發性風味化合物有75種。其中酸類16種，醛類12種，酮類14種，酚類4種，酯10種類，醇類7種，其它化合物12種。與原料乳相比較，酯類化合物和酮類化合物明顯增加。丙酸，丁酸，己酸，辛酸，葵酸，麥芽酚，甲基酮,3-羥基-2-呋喃酮，δ-癸內酯，γ-十二內酯，乙酸乙酯等是UHT乳中重要揮發性風味物質，對形成UHT乳特有風味起重要作用。

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Effect of UHT Treatment on Volatile Compounds in Milk

WANG Wan-hou1,MU Zhi-shen2
(1.Ordos Management Bureau of Munlclpal Public Utilities,Ordos 017000,China;2.College of Food Science and Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China)

The volatile profile of raw milk and UHT milk was studied by the method of solid-phase micro-extraction and gas chromatography–mass spectrometry (SPME–GC–MS)to determinate the characteristic volatile compounds of UHT milk and to know the change in the volatile profile of milk before and after UHT treatment.A total of 50 compounds were detected in raw milk,in which carboxylic acids were the most abundant volatile compounds.Other volatile compounds include acids,aldehyde,ketones,esters,alcohols and phenol.About 75 volatile compounds were identified and quantified after the heat treatment with 137℃,4s.Content of volatile compounds was significantly modified (P＜0.05)and the relative total amounts of esters and ketones increased after UHT heat treatment.The most characteristic compounds of UHT milk aroma were some methyl ketones(2-butanone,2-pentanone and 2-heptanone),3-Hydroxy-2-pyranone,δ-Decalactone and γ-Dodecalactone.

milk;UHT;volatile compounds;SPME;GC–MS

TS252.1

A

1001-2230（2012）04-0036-03

2011-11-23

王萬厚（1967-），男，碩士，從事畜牧科學方面的研究。

母智深