乳脂酶解物對牛奶增香原理的探究

苗君蒞，張鋒華，肖楊，任璐，蔡濤，王輝

（光明乳業研究院乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436）

乳脂酶解物對牛奶增香原理的探究

苗君蒞，張鋒華，肖楊，任璐，蔡濤，王輝

（光明乳業研究院乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436）

摘 要：對添加稀奶油酶解物的90%脫脂乳感官明顯提高的原理進行了探究。通過GC技術和固相微萃取（SPME）結合GC-MS的方法發現，作為乳類關鍵香成分的脂肪酸明顯增加，其中，C8～C18的脂肪酸中偶數碳脂肪酸均有數倍增長；共檢測到揮發性物質34種，其中特征性風味物質23種，對奶香貢獻較大的脂肪酸類物質增長了83.9%，酮類增加了33%。因此，從機理上解釋了增香90%脫脂乳風味提高的原因。

關鍵詞：酶解物；增香；原理

牛奶，除豐富的營養價值外，純正濃郁的乳香同樣是其強烈的魅力，但牛奶香氣易受熱處理和牛奶成分組成兩方面的影響，使得品嘗中的香氣、余味、新鮮度和強度等可口性大打折扣，特別是脫脂和部分脫脂牛奶，由于脂肪的減少，更是口感單薄、奶香不足。

脂肪酶因其對脂肪酸特有的專一性、控制了乳脂肪中甘油三酯的水解，能夠得到理想的乳香物質。酶解后的揮發性游離脂肪酸可以產生乳品的特征性風味，例如酪香、乳香、奶油感。脂肪酸中的丁酸、己酸和辛酸是“奶油”風味的重要貢獻者[1]。

R.G.Agnold和K.M.Shahani等[2]以稀奶油、奶油和無水奶油為原料，通過控制脂肪酶對乳脂肪的水解程度，獲得具有乳香味的主要成分以達到酶解增香的目的。Victor M等[3]用脂肪酶對乳脂肪進行水解就可以得到具有濃郁奶香的產品或香精。在國內，還沒有將稀奶油的酶解產物直接用于牛奶增香的報道。作者通過篩選，確定出脂肪酶RO的酶解稀奶油產物，對牛奶增香效果明顯，本文則對RO酶解產物改善牛奶風味的原理進行了探究。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

稀奶油（脂肪含量36%～40%）、90%脫脂牛奶：光明乳業股份有限公司乳品二廠提供；脂肪酶RO：帝斯曼（DSM）食品配料部提供；其他試劑均為分析純。

ZHWY-200D多振幅軌道搖床：上海智城分析儀器制造有限公司；恒溫水浴鍋：德國GFL；T25 IKA乳化機；APV100均質機；酸度計：美國 Orion；CAR/PDMS 75 um萃取頭：美國；6890-5973氣相色譜質譜聯用儀：安捷倫（美國）。

1.2 方法

1.2.1 稀奶油的酶解反應

在錐形瓶中，加入滅菌稀奶油，預熱至水解溫度，加入脂肪酶RO，該酶的最佳工藝條件為：E/S 1%、40℃、恒溫搖床中反應4 h，反應終止后滅酶（80℃，30 min）。此為酶解稀奶油產物。

1.2.2 增香牛奶的制備

預處理后的90%脫脂奶，加入0.5%（體積分數）的酶解產物，進而均質、殺菌、冷卻、灌裝，得到增香脫脂奶。

1.2.3 感官評價

參照GB/T 14454.2-2008《香料香氣評定法》對加入酶解產物的牛奶進行感官評定。

香氣評定結果用分數表示（滿分為40分），選用純正（39.1分～40.0分）、較純正（36.0分～39.0分）、可以（32.0分～35.9分）、尚可（28.0分～31.9分）、及格（24.0分～27.9分）和不及格（24.0分以下）表述。

1.2.4 酸值的測定

通過對乳脂肪酸價的測定來衡量乳脂肪水解程度。酸值（Acid Value）是指中和1 g乳脂肪中游離脂肪酸所需的氫氧化鉀的量（mg）（GB/T 5530-2005）。

式中：C為所用KOH標準溶液的濃度，（mol/L）；V為所用KOH標準溶液的體積，mL；m為樣品的質量，g；56.1 為氫氧化鉀的摩爾質量，（g/moL）。

1.2.5 固相微萃取（SPME）

萃取條件：萃取溫度70℃；萃取時間30 min；平衡時間30 min；解析時間3 min。

1.2.6 GC-MS條件[4-6]

1.2.6.1 色譜條件

進樣口溫度：250℃；色譜柱型號：HP-INnowax，60 m×0.25 mm×0.25 μm；進樣條件：60℃，保持 2 min，2℃/min到180℃，5℃/min到230℃，保持20 min；進樣方式：不分流進樣；載氣：He，流速：1 mL/min。

1.2.6.2 質譜條件

離子源：230℃，四級桿溫度：150℃。

1.2.7 統計分析與數據處理

化合物經計算機檢索同時與NIST library（107k Compounds）和 Wiley Library（320k Compound Version 6.0）相匹配，僅選取匹配度和純度大于800（最大值1000）的鑒定結果，并采用相對百分含量按峰面積歸一化法計算。

2 結果與討論

脂肪酶的水解可以促使乳脂中的脂肪酸甘油三酯分解成為脂肪酸、甲基酮及內酯類物質，從而使乳脂的風味得到改善。其中 C4、C6、C8、C10、C12、C14 的脂肪酸含量豐富，它們具有較高的香氣貢獻度，是構成乳香的主要因素。甲基酮類和δ，γ-內酯含量不高，但對形成奶香的貢獻卻很大[7]。

2.1 增香牛奶的感官評價

將酸值約為13.00 mg/g的酶解產物以0.5%（體積分數）添加量加入至90%脫脂奶中，制得的增香牛奶感官評價分數均為39.0分以上。因此判斷，此工藝得到的90%脫脂奶在不增加脂肪含量、不添加任何添加劑的基礎上，達到了良好的增香效果。

2.2 游離脂肪酸比較

乳脂肪中脂肪酸按碳鏈長度可分為[8]：短鏈酸（甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸）、中鏈酸（庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸），其余為長鏈或超長鏈酸，這些脂肪酸中的中短鏈及部分長鏈脂肪酸是乳類食品重要的香氣來源。

圖1 90%脫脂乳氣相色譜圖Fig.1Gas-Chromatogram of SKM

圖2 增香90%脫脂乳氣相色譜圖Fig.2 Gas-Chromatogram of SKM with hydrolysate

表1 90%脫脂乳增香前后游離脂肪酸（FFA）含量比較Table 1 Comparing of FFA in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

圖3 90%脫脂乳增香前后游離脂肪酸（FFA）含量比較Fig.3 Comparing of FFA in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

由上述圖表可見，添加了酶解產物的90%脫脂乳中，水溶性揮發性脂肪酸辛酸和癸酸含量分別是對照樣品的2倍以上，而C12～C18的脂肪酸也分別達到了一倍以上的增長，最多的棕櫚油酸含量是原來的4.6倍。短鏈脂肪酸，由于其揮發性以致幾乎未檢出。脂肪酸作為乳類關鍵香成分，它的增加可在某種程度上解釋添加酶解產物的脫脂乳感官評價高的原因。

2.3 風味物質組成的比較

乳脂肪的主要成分是飽和脂肪酸甘油三酯（約占55%）、不飽和脂肪酸甘油三酯（約占43%）、酮酸甘油三酯（約占1%）和羥酸甘油三酯（約占1%）。這些脂肪酸甘油三酯在脂肪酶的作用下水解成各種飽和及不飽和脂肪酸，酮酸進一步反應可以生成酮類物質，羥酸生成內酯類物質。其中C4～C12脂肪酸和烯酸類物質及其反應產物是影響乳香的主要物質；甲基酮類和δ，γ-內酯含量不高，但對形成奶香的貢獻卻很大[7，9]。

如圖4、5所示，通過對90%脫脂乳及添加酶解產物（增香）的90%脫脂乳的風味物質測定，共檢測到34種揮發性物質，其中特征性風味物質23種。由圖6可見，對奶香貢獻較大的脂肪酸類物質增長了83.9%，具有突出奶香風味的己酸和柔和香氣的辛酸、癸酸含量均為之前的2倍左右，丁酸則偏于濃烈的奶酪風味；酮類增加了33%，而低分子量的酮部分貢獻了奶油的甜味。因此，從揮發性風味物質的角度解釋了添加酶解物的90%脫脂乳風味改善的原因。

圖4 90%脫脂乳揮發性物質的SPME氣相色譜圖Fig.4 Gas-Chromatogram of volatile compounds in SKM by SPME

圖5 增香90%脫脂乳揮發性物質的SPME氣相色譜圖Fig.5 Gas-Chromatogram of volatile compounds in SKM with hydrolysate by SPME

表2 90%脫脂乳增香前后特征風味物質比較Table 2 Comparing of key flavor components in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

圖6 90%脫脂乳增香前后某些特征風味物質含量的變化Fig.6 Comparing of key flavor components in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

3 結論

稀奶油酶解是利用脂肪酶水解稀奶油中的甘油三酯而得到的大量不同碳鏈長度的脂肪酸，并伴隨著發生一系列副反應而生成的酮類、內酯類等風味物質。

90%脫脂乳中添加酶解稀奶油產物后，增加了產品的奶香及口感，風味大大改善，研究發現，這是由于構成乳香成分的游離脂肪酸的增加，及對乳香有突出貢獻的揮發性特征風味物質的提高所致，因此，從機理上解釋了添加酶解物的脫脂乳感官評價好的原因。

不同酶解方法對酶解產物風味物質的組成和含量有較大的影響，由此可見，通過控制酶切位點及酶解反應，可以得到乳香、酪香、酒精味、花香等不同風味組成物質，以改善終產品的風味方向。而此方法，無需食品添加劑，天然、安全可靠，是提升低脂產品口感的良好選擇。

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[1]Ivan Kurtovic,Susan N Marshall,Matthew R Miller et al.Flavour development in dairy cream using fish digestive lipases from Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha)and New Zealand hoki(Macruronus novaezealandiae)[J].Food Chemistry,2011,4(127):1562-1568

[2]R G Agnold,K M Shahani.Application of lipolytic enzyme to flavor development in dairy products[J].J Dairy Sci,1976(8):589-601

[3]Victor M.Lipase catalyzed modification of milk fat[J].Biotechnology Advances,1998,2(16):198-206

[4]劉志東,王蔭榆,郭本恒,等.酶解方式對黃油酶解物風味物質的影響[J].食品工業科技,2010,31(10):68-71

[5]侯園園.酶處理對天然乳脂組成和風味的影響研究[D].無錫:江南大學,2008:7-30

[6]陳影.乳脂肪水解及其產物的微膠囊化[D].天津:天津科技大學,2001:22-29

[7]丁耐克.食品風味化學[M].北京:中國輕工業出版社,1996:255-256

[8]董玉京．短鏈脂肪酸的代謝及其應用前景[J].國外畜牧學:飼料,1991(4):29-31

[9]Roberts D D,Pollien P.Relative influence of milk components on flavor compound volatility[J].Symp Ser,2000,763(26):321-332

Study on Principle of Milk Flavour Development by Lipase Hydrolyzed Cream

MIAO Jun-li，ZHANG Feng-hua，XIAO Yang，REN Lu，CAI Tao，WANG Hui
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Technology Center Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

Abstract：The principle of milk flavour development by lipase hydrolyzed cream was studied.GC and SPME coupled with GC-MS were used to inspect the fatty acid and the volatile milk fat aroma.The fatty acid as the key content of milk fat aroma increased significantly，in which，even-carbon fatty acids in C8-C18 increased several times.34 volatile compounds and 23 characteristic flavor were detected ，in which，fatty acids increased 83.9%and ketone increased 33%.These were principles of milk flavour development by lipase hydrolyzed cream.

Key words：hydrolyzed cream；flavor development；principle

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.14.006

苗君蒞（1979—），女（漢），工程師，碩士，研究方向：乳品研究與開發。

2012-11-11