頂空固相微萃取-氣質聯用法分析羊乳和牛乳中揮發性化合物*

艾對，張富新，李延華，蘇偉麗，劉玲，于玲玲，葛萍

1(陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安，710119)

2(富平縣畜牧技術推廣中心，陜西富平，711700)

乳中富含蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質、維生素以及各種生物活性成分［1－2］，具有很高的營養價值。目前人類利用較多的乳類主要為羊乳和牛乳，二者在風味上有較大差異。人們普遍認為牛乳具有乳香味［3］，而羊乳具有典型的膻味。乳的風味與其化學組成密切相關，尤其是揮發性化合物［4］。

本文采用HS/SPME－GC/MS法檢測羊乳和牛乳的揮發性化合物，旨在探討其中揮發性化合物組成的差異，為進一步提高乳的品質提供參考。

1 材料與方法

1.1 乳樣

羊乳，陜西紅星乳業有限公司養殖場的混合奶樣，牛乳，西北農林科技大學畜牧場的混合奶樣。

1.2 檢測方法

1.2.1 HS/SPME 條件

在20 mL 的頂空瓶(75.5 mm ×22.5 mm)中加入12 mL奶樣和3.6 g NaCl，用密封墊迅速密封頂空瓶，在磁力攪拌(900 r/min)下，70℃平衡30 min后，將已老化的CAR/PDMS(Supelor，USA)萃取頭(300℃下老化1 h)插入頂空瓶，推出萃取纖維頭，距液面1 cm，頂空萃取90 min后，迅速插入GC進樣口進行分析。

1.2.2 GC/MS 條件

氣相色譜－質譜聯用儀(TRACE 1300－ISQ，Thermo Fisher Scientific，USA)配備 HP－INNOWAX 石英毛細管色譜柱(60 m × 0.32 mm × 0.25 μm，Agilent，USA)。氣相色譜條件:采用程序升溫模式，起始溫度為40℃，保持10 min，以4℃/min升至80℃，保持10 min，再以4℃/min升至180℃，保持30 min;進樣口溫度為250℃;以氦氣(純度99.99%)為載氣，流速是1 mL/min;不分流進樣，時間為5 min。質譜儀條件:接口溫度為250℃;離子源溫度為250℃;電離方式為EI;電離能量為70 eV;燈絲發射電流為20 μA;溶劑延遲時間為0.5 min;質量掃描范圍為45～500 u。

1.3 揮發性化合物的定性與定量

利用GC/MS工作站軟件Xcalibur自帶 NIST標準庫自動檢索各組分質譜數據。定性檢測需SI和RSI均大于800(最大值是1 000)，并結合質譜裂解規律確定其化學成分;定量檢測按各揮發性化合物峰面積歸一化法計算各組分相對峰面積百分比。

2 結果與分析

2.1 羊乳和牛乳中揮發性化合物的組成

采用HS/SPME對羊乳和牛乳中揮發性化合物進行萃取，再經GC/MS檢測，結果見表1、圖1和圖2。

從表1可以看出，牛乳中共檢測出33種揮發性化合物，其中酸類8種、烴類8種、酯類2種、酮類3種、醛2種、醇類4種、芳香族類2種和其他類4種。牛乳中主要揮發性成分為酸類化合物、烴類化合物、醇類化合物和酮類化合物，占總揮發性成分的88.16%。在酸類化合物中相對含量較高的為乙酸(2.14%)、丁酸(3.38%)、己酸(14.59%)、苯甲酸(20.44%)、辛酸(18.19%)和月桂酸(5.64%);烴類化合物中主要有 1－丁烯(1.11%)、苯乙烯(1.58%)、十 二 烷 (1.51%)、十 四 烷 (2.16%)和 十 五 烷(1.34%);醇類化合物中主要有 2－甲基異丙醇(2.19%)和 1－十三醇(1.43%);酮類化合物中主要有丙酮(13.1%)。此外，相對含量較高的還有甘菊環(1.12%)和萘(2.44%)。

表1 羊乳和牛乳中揮發性化合物的組成Table 1 Analysis results of volatile compounds in cow milk and goat milk by GC/MS

續表1

圖1 牛乳中揮發性化合物的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile compounds from cow milk

圖2 羊乳揮發性化合物的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile compounds from goat milk

羊乳中共檢測出49種揮發性化合物，其中酸類13種、烴類9種、酯類3種、酮類5種、醛類2種、醇類3種、芳香族類8種以及其他類6種。羊乳中揮發性成分主要由酸類、烴類、酮類和芳香族類化合物組成，占總揮發性化合物的89.40%。酸類化合物中相對含量較高的為乙酸(1.18%)丁酸(1.41%)、己酸(5.57%)、苯甲酸(4.31%)、辛酸(16.21%)、癸酸(33.75%)、月桂酸(6.22%);烴類化合物中主要是十 五 烷 (0.84%)、十 四 烷 (0.69%)、1－十 三 烯(0.65%);酮類化合物中主要是丙酮(5.73%)、2－壬酮(1.66%);芳香族類化合物中主要是 1－甲基－4－(1－甲基 乙 基)苯 (2.56%)和 1，2，4，5－四 甲 基 苯(1.21%)。此外，相對含量較高的還有鄰苯二甲酸二甲酯(3.02%)、苯甲醛(1.46%)、壬醛(1.01%)和甘菊環(1.52%)。

2.2 羊乳和牛乳中揮發性化合物的差別

將GC/MS檢測到的揮發性化合物進行分類，結果見表2。從表1和表2可以看出，羊乳和牛乳中檢出揮發性化合物分別為49種和33種，其中22種揮發性化合物在牛羊乳中均被檢出，這些化合物中揮發性酸類化合物最多(有7種)，分別是乙酸、丁酸、己酸、苯甲酸、庚酸、辛酸和月桂酸;其次是烷烴、芳香族、醇、醛和雜環，分別是1－十三烯、十四烷、十五烷、二十烷、鄰苯二甲酸二甲酯、十二酸內酯、丙酮、2－壬酮、乙苯、對二甲苯、1－甲基－4－(1－甲基乙基)苯、苯乙醇、苯甲醛、甘菊環、1－甲基萘。由此可見，羊乳和牛乳中含有許多相同種類的揮發性化合物。

表2 羊乳和牛乳中揮發性化合物的比較Table 2 Contrast between goat milk and cow milk of volatile compounds

然而羊乳和牛乳中揮發性化合物中也存在一定的差異。其中揮發性酸類、酮類和芳香族類化合物差異較大，尤其是酸類化合物，羊乳中檢出13種，而牛乳中只有8種。羊乳的揮發性酸種類極為豐富，尤其是低級揮發性脂肪酸(C2:0～C10:0)，如壬酸和癸酸，而這在牛乳中均未檢測到。特別值得注意的是羊乳中癸酸含量達33.75%。同時，羊乳中還檢測到牛乳中沒有的一些揮發性支鏈脂肪酸，如3－甲基戊酸和4－甲基辛酸。羊乳和牛乳中這些揮發性脂肪酸的差異可能與羊乳的膻味有關。何勝華等人［5］的研究認為，羊乳中揮發性辛酸、壬酸和癸酸可能是主要的致膻成分;李林強等人［6］的研究認為羊奶中癸酸是膻味的主要影響成分;Chilliard等人［7］和Carunchia等人［8］的研究認為支鏈脂肪酸(4－甲基辛酸)是主要的致膻物質，這種支鏈脂肪酸含量雖然很低，但其膻味閾值極低，對羊奶風味影響較大。羊乳和牛乳在酮類和芳香族類化合物的差異主要體現在種類上，酮類化合物多是由不飽和脂肪酸氧化、熱降解，氨基酸降解或微生物代謝產生，可賦予乳特有的風味特性［9］。除此之外，在羊乳中還檢測到噻唑類和吲哚(陳腐味)等雜環化合物，而牛乳中未檢測到，這些雜環類化合物閾值低，對乳的風味也有重要的影響。

3 結論

通過HS/SPME對羊乳和牛乳中揮發性化合物的萃取，再經GC/MS分離和檢測，羊乳中共檢出49種成分，牛乳中共檢出33種揮發性成分。羊乳中揮發性成分主要由酸類、烴類、酮類和芳香族類化合物組成，牛乳中主要揮發性成分為酸類化合物、烴類化合物、醇類化合物和酮類化合物。羊乳的揮發性成分比牛乳更為復雜，尤其是揮發性直鏈脂肪酸(癸酸)和支鏈脂肪酸(4－甲基辛酸)，這可能是引起羊乳和牛乳不同風味的主要原因。

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