8種典型成熟干酪揮發性風味差異性研究

王 磊 莫蓓紅 - 劉振民 - 高海燕 -

(1. 上海大學生命科學學院，上海 200444；2. 乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436；3. 上海乳業生物工程技術研究中心，上海 200436；4. 光明乳業股份有限公司乳業研究院，上海 200436)

8種典型成熟干酪揮發性風味差異性研究

王 磊1,2,3,4WANGLei1,2,3,4莫蓓紅2,3,4MOBei-hong2,3,4劉振民2,3,4LIUZhen-min2,3,4高海燕1GAOHai-yan1

(1. 上海大學生命科學學院，上海 200444；2. 乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436；3. 上海乳業生物工程技術研究中心，上海 200436；4. 光明乳業股份有限公司乳業研究院，上海 200436)

利用固相微萃取—氣相色譜質譜聯用儀對8種典型天然成熟干酪的揮發性風味成分進行分析對比，并通過相對氣味活力值闡明8種干酪之間風味的差異情況。結果表明：8種干酪共檢測到74種揮發性物質，總體上呈現奶香味和果香味。切達干酪、高達干酪、帕瑪森干酪、山羊乳干酪中異戊醛和乙酸乙酯賦予干酪果香味，十一酮和丁酸的修飾作用賦予干酪奶香味；艾達姆干酪中乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯使得干酪果香味比較濃郁；布里干酪和藍紋干酪果香味濃郁，但布里干酪果香味的來源是十一酮等酮類，同時這兩種干酪中己酸、壬酮和苯乙醇賦予了臭味和哈喇味，布里干酪特有的1-辛醇也是造成不適氣味的原因；安達文干酪中丁酸活力最強，在8種干酪中有最強的奶香味，同時己酸和2-壬酮的高活力賦予了干酪一些臭味和哈喇味。

干酪；揮發性風味物質；風味特性

天然成熟干酪種類繁多、營養豐富、風味多樣，其中揮發性風味物質能夠對人產生最直接的感官影響，是產品能否被消費者接受的重要原因之一。

揮發性風味物質一方面是原料乳中本身存在的，另一方面是干酪在成熟過程中乳中成分經微生物代謝造成的綜合結果[1]。目前對于干酪揮發性物質的研究集中在對不同成熟期的干酪或不同處理方法，殷俊玲等[2]利用固相微萃取—氣相色譜質譜聯用儀(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME—GC—MS)對不同成熟期的市售切達干酪的揮發性物質進行分析，檢測出主要揮發性物質有56種；Javier Calzada等[3]探究了超高壓對自制干酪揮發性風味物質的影響，發現有52種物質的含量與普通制作的干酪有顯著性差異。

目前中國對于干酪風味研究只停留在對某種干酪風味物質含量進行測定，并未對不同干酪的差異和特征進行分析研究。本研究擬選取不同類別(按水分含量分類)的典型干酪，利用SPME提取干酪中的揮發性物質，并用GC—MS對揮發性物質進行分析，通過相對氣味活力值(relative odor activity value，ROAV)確定關鍵揮發性風味物質，從而對中國市場最常見的8種典型成熟干酪的揮發性風味差異進行對比分析，旨在為中國干酪產品的風味控制、產品研發與定位提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

干酪樣品：切達干酪、高達干酪、帕瑪森干酪、布里干酪、安文達干酪、山羊乳干酪、艾達姆干酪、藍紋干酪，均購于上海城市超市；并用真空包裝袋真空包裝置于4 ℃冷藏室儲存。

1.1.2 試驗試劑

Na2HPO4：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 儀器設備

電子天平：BSA42025-CW型，賽多利斯(上海)貿易有限公司；

恒溫水浴箱：GFL1013型，德國GFL公司；

數控超聲波清洗儀：KQ5200D型，昆山市超聲儀器有限公司；

固相微萃取(SPME)：50/30 μm DVB/CAR/PDMS型，美國Sigma-Aldrich公司；

氣相色譜—質譜聯用儀(GC—MS)：安捷倫7890A-5975C型，美國安捷倫公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 揮發性物質測定 根據江麗紅等[4]的方法，并進行部分修改：均勻稱取5 g干酪樣品放入15 mL頂空瓶中，加入25% Na2HPO48 mL，超聲20 min，置于50 ℃水浴中平衡15 min，插入已老化好的萃取頭萃取30 min，隨后插入氣相色譜進樣口解析4 min后進樣。

色譜條件：色譜柱為DB-wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣溫度260 ℃；不分流；載氣為氦氣；流量1 mL/min；程序升溫：40 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。

質譜條件：離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；電離方式為EI+，70 eV；掃描方式為全掃描；質量范圍20～400 amu；NIST 2011檢測譜庫，選取相似度≥80的物質。通過峰面積歸一法計算目標化合物的相對百分含量。每個樣品重復3次。

1.2.2 關鍵風味化合物的分析 根據劉登勇等[5]的方法，利用相對氣味活力值(ROAV)評價風味物質對總體風味的貢獻大小。即：

(1)

式中：

Cri——各物質的相對濃度，%；

Ti——各物質的感覺閾值，mg/kg；

Cmax——對風味貢獻最大的組分的相對濃度，%；

Tmax——對風味貢獻最大的組分的感覺閾值，mg/kg。

當1≤ROAV≤100時，認為該物質對干酪整體風味有突出貢獻，為主體風味物質；當0.1≤ROAV<1時，認為該物質對干酪整體風味有比較重要的貢獻，起到輔助修飾的作用。

2 結果與分析

2.1 揮發性物質檢測

經過SPME萃取，GC—MS分析后干酪中共檢測到74種揮發性物質，其中烴類22種，酮類8種，酸類9種，醛類4種，醇類12種，酯類19種。表1列出了8種干酪中對風味可能有貢獻的幾種物質類型，烴類閾值過高，對風味貢獻不大[6]，因此未被列出。由表1可以看出8種干酪由于乳源和發酵劑的不同，造成了揮發性物質間的差異，產生了不同的風味。其中酸類含量普遍比其他幾種物質含量高。

2.2 8種干酪揮發性風味的分析對比

2.2.1 酮類物質 酮類物質感官閾值低，對干酪的揮發性風味有重要影響，其中甲基酮類是干酪中典型的揮發性物質，主要是由脂肪酸β-氧化產生[7]。由表2可知，8種干酪共檢測到8種酮類物質，除3-羥基丁酮，其余7種都是甲基酮；在帕瑪森和布里干酪中含有高濃度的2-戊酮，它可賦予干酪果香及輕微的乳樣香氣[8]356；2-庚酮在8種干酪中均被檢測到，尤其在布里干酪中含量較大，這與LuigiMoio等[9]的檢測結果一致，它可賦予干酪類似香蕉氣息和奶油香氣[8]132；2-辛酮只在帕瑪森和藍紋干酪中檢測到，可賦予干酪霉香，牛奶及蘑菇的氣味，在低濃度時還有類似桃子的香氣[8]381；2-壬酮有皂樣氣息并伴有油脂氧化和草藥樣的氣息[8]290，使得布里干酪和藍紋干酪這兩種霉菌發酵的干酪一定程度上出現了不愉快的氣息；3-羥基丁酮在山羊乳干酪中含量豐富，可賦予干酪類似麥芽的香氣[8]277。

表1 8種干酪中主要揮發性風味物質種類及相對含量Table 1 The main volatile flavor compounds and their relative contents of eight cheeses

表2 8種干酪酮類化合物相對百分含量對比?Table 2 The comparison of ketone compounds’ relative contents in eight cheeses %

? “—”表示未檢出。

2.2.2 酸類物質 酸類物質的來源有多種途徑，例如殘留在干酪中的乳糖經過發酵劑發酵代謝成乳酸、丙酸等；氨基酸也可作為前體物質經脫氨酶降解成酸類；不同的乳源中本身也存在一些酸類物質，如丁酸。由表3可知，8種干酪均檢測到乙酸，乙酸主要是由干酪中的乳糖經發酵劑代謝產生；另外，在安文達干酪中檢測到大量的丙酸，可能是在成熟過程中丙酸菌將乳糖代謝成丙酸所致[10]；丁酸在8種干酪含量都比較豐富，尤其帕瑪森干酪，是干酪出現濃郁奶油味及不愉快氣味的來源之一[8]79；己酸在8種干酪中均含有，在帕瑪森干酪和藍紋干酪中尤其含量豐富，能夠賦予干酪羊乳氣息，腐臭味并略帶汗氣和油脂氣，是藍紋干酪的特征性風味物質[11]；辛酸和癸酸普遍存在于8種干酪中，在藍紋干酪中最為豐富，這兩種物質可以分別賦予干酪微弱的水果酸及不愉快的油脂酸敗的氣味[8]138,379。

2.2.3 醇類物質 醇類物質的來源主要有4種[12]：① 乳糖代謝，如乙醇；② 甲基酮類的還原；③ 氨基酸的降解；④ 亞油酸、亞麻酸的降解。由表4可知，8種干酪共檢測到13種醇類物質，其中由于乳糖的代謝，因此乙醇在所有樣品中均被檢測到；另外，異戊醇在切達干酪中含量豐富，它可以賦予干酪類似于發酵面包和酵母味[8]441；布里干酪中檢測到了1-辛醇，是干酪輕微臭味的來源[8]378。

表3 8種干酪酸類化合物相對百分含量對比?Table 3 The comparison of acid compounds’ relative contents in eight cheeses %

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表4 8種干酪醇類化合物相對百分含量對比?Table 4 The comparison of alcohols compounds’ relative contents in eight cheeses %

續表4

干酪種類2-乙基己醇1-辛醇2-壬醇2-呋喃甲醇苯乙醇總量切達干酪0.35—0.10—0.225.80高達干酪0.05——0.07—1.72帕瑪森干酪0.03——0.07—0.45布里干酪—0.04—0.190.131.02安文達干酪0.03————0.82山羊乳干酪0.95———0.044.01艾達姆干酪0.09————4.37藍紋干酪——0.41—0.212.03

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2.2.4 醛類物質 醛類物質的來源主要是多不飽和脂肪酸的氧化；其次，某些氨基酸的降解也可產生較多醛類，例如色氨酸可降解成苯甲醛[13]。由表5可知，8種干酪中共檢測到4種醛類物質，除了異戊醛在切達干酪中含量相對較高外，其他3種醛類的含量都相對較低。異戊醛可賦予切達干酪類似于蘋果，桃子及可可香韻。另外，只在帕瑪森干酪中檢測到2-甲基丁醛，它可賦予干酪霉味。

2.2.5 酯類物質 酯類物質的來源主要有兩種：① 醇類和酸類的酯化反應，如乙醇和游離脂肪酸酯化成乙基酯[14]；② 氨基酸的代謝。酯類物質感覺閾值低，在干酪中一般貢獻果香味。由表6可知，乙酸乙酯在大部分的干酪中被檢測出，在艾達姆干酪中含量較豐富，它可賦予干酪蘋果、香蕉以及微弱的玫瑰香[8]417-418。另外可以觀察到，藍紋干酪中檢測到了大量的酯類化合物，說明藍紋干酪中微生物代謝活力旺盛，同時也反應了藍紋干酪復雜的風味體系，Irma V Wolf等[11]認為酯類可以在一定程度上降低藍紋干酪的刺激性氣味。

表5 8種干酪醛類化合物相對百分含量對比?

Table 5 The comparison of aldehydes compounds’ relative contents in eight cheeses %

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表6 8種干酪酯類化合物相對百分含量對比?Table 6 The comparison of ester compounds’ relative contents in eight cheeses %

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2.3 8種干酪主體揮發性物質分析

通過對8種干酪中揮發性物質進行篩選，共確定21種主體風味物質。由表7可知，不同種類干酪的關鍵風味物質的種類、數量差異較大；異戊醛由于閾值較低(0.25 μg/kg)[15]，因此在多種干酪中是揮發性風味貢獻最大的化合物，即ROAV為100。切達干酪中主體揮發性風味物質主要有異戊醛、乙酸乙酯和辛酸乙酯，修飾化合物中的2-庚酮、2-丁酮、十一酮以及丁酸和己酸,與Heng Hui Gan等[16]的分析結果一致；高達干酪中主體風味物質除異戊醛和乙酸乙酯外還篩選出了丁酸和壬醛，2-戊酮、2-庚酮、十一酮和己酸也起到了修飾作用，與Makoto Shiota等[17]檢測結果相近；帕瑪森干酪中單獨篩選到了2-甲基丁醛，是霉味的來源；布里干酪中酮類物質占據多數，另外有己酸和1-辛醇兩種呈現不愉快氣味的物質以及異戊醇和苯乙醇，Javier Calzada等[18]在布里干酪中也檢測到了大量的酮類；安達文干酪中主體揮發性風味物質主要有2-庚酮、2-己酮、十一酮、丁酸、己酸、1-丁醇和丙酸乙酯以及丙酸；山羊乳干酪主體風味物質雖然只有異戊醛和壬醛，但修飾類物質較多，M.E. Carunchia Whetstine等[19]也在山羊乳干酪中檢測到80多種物質對干酪整體風味有貢獻；艾達姆干酪關鍵風味物質中以酮類占據多數，酯類活力較高；藍紋干酪主體物質種類最多，以酯類占據多數，另外還篩選到2-壬酮、十一酮、丁酸、己酸、苯乙醇和異戊醛，Irma V Wolf等[11]認為2-壬酮是藍紋干酪的特征風味物質。

表7 8種干酪關鍵揮發性風味物質及各組分ROAV值?Table 7 The key volatile flavor compounds and their ROAVs of eight cheeses

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切達干酪、高達干酪、帕瑪森干酪、山羊乳干酪由于異戊醛和乙酸乙酯的高活力，呈現出以果香味為主，同時由于十一酮和丁酸的修飾作用使干酪帶有奶香味；艾達姆干酪中乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯活力較高，因此果香味比較濃郁；布里干酪和藍紋干酪果香味濃郁，但布里干酪果香味的來源是十一酮等酮類，同時其中高活力的己酸、壬酮和苯乙醇賦予了這兩種干酪臭味和哈喇味，布里干酪特有的1-辛醇也是造成不適氣味的原因；安達文干酪丁酸活力最強，在8種干酪中有最強的奶香味，同時己酸和2-壬酮的高活力賦予了干酪一些臭味和哈喇味。

3 結論

(1) 8種干酪揮發性風味物質的差異主要體現在物質種類和相對活力上。8種典型天然成熟干酪中共檢測到74種揮發性物質，其中烴類22種，酮類8種，酸類9種，醛類4種，醇類12種，酯類19種。由于乳源、發酵劑、成熟時間的差異，造成了不同種類干酪間揮發性物質的種類和相對含量的不同。

(2) 8種干酪總體上呈現奶香味和果香味。大部分干酪的特征揮發性風味物質為2-庚酮、壬酮、十一酮、丁酸、己酸、異戊醛、乙酸乙酯和苯甲醛。切達干酪、高達干酪、帕瑪森干酪、山羊乳干酪由于異戊醛和乙酸乙酯的高活力，呈現出以果香味為主，同時由于十一酮和丁酸的修飾作用使干酪帶有奶香味；艾達姆干酪中乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯活力較高，因此果香味比較濃郁；布里干酪和藍紋干酪果香味濃郁，但布里干酪果香味的來源是十一酮等酮類，同時其中高活力的己酸、壬酮和苯乙醇賦予了這兩種干酪臭味和哈喇味，布里干酪特有的1-辛醇也是造成不適氣味的原因；安達文干酪丁酸活力最強，在8種干酪中有最強的奶香味，同時己酸和2-壬酮的高活力賦予了干酪一些臭味和哈喇味。目前，本研究局限在對不同風味物質產生的特征氣味的鑒定方面，而這些獨特氣味間的相互平衡所呈現的干酪間總體風味差異還待進一步探討和研究。

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Study on the differences of volatile flavor of eight typical mature cheeses

(1.CollegeofLifeScience,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,China; 2.StatekeyLaboratoryofDairyBiotechnology,Shanghai200436,China; 3.ShanghaiEngineeringResearchCenterofDairyBiotechnology,DairyResearchInstitute,Shanghai200436,China; 4.BrightDairy&FoodCo.,Ltd.,Shanghai200436,China)

The volatile compounds were analyzed by using solid-phase microextraction- gas chromatography-mass spectrometry and compared by using relative odor activity value to explain the discrepancy among the eight typical natural cheeses’ flavor. The results showed that 74 kinds of volatile compounds were detected. The cheeses were generally milky and fruity. Cheddar, Gouda, Parmesan, and Goat Cheese were fruity with milky because of 3-methyl butanal, ethyl acetate and the modification effect of undecanone and butyric acid. Edam Cheeses were fruity because of the ethyl acetate, ethyl octanoate and ethyl decanoate. Brie Cheese and blue Cheese were fruity, but the fruity smell of Brie Cheese was derived from ketones such as undecanone, while in the two kinds of cheese, caproic acid, nonyl ketone and phenyl ethanol give fumes and rancidity, and the specific compound 1-octanol of Brie Cheeses were also the cause of discomfort odor. Emmental Cheeses were strongest milky because of the highest relative activity of butyric acid in the eight cheeses, while the high activity of hexanoic acid and 2-nonanone gives the cheeses fumes and rancidity.

cheese; volatile flavor compounds; flavor characteristics

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.04.007

國家自然科學基金(編號：31340059)；湖南省自然科學基金(編號：2017JJ3523)；糧油深加工與品質控制湖南省2011協同創新項目(編號：湘教通[2013]448號)

楊存迪，男，中南林業科技大學在讀碩士研究生。

任佳麗(1977-)，女，中南林業科技大學教授，博士。 E-mail: rjl_cl@163.com

2017-02-07