百里香精油對羊奶脫膻效果的評價及機理研究

陳南，王一飛，陳琳，曾維才*

(1.四川大學 食品工程系 抗氧化多酚團隊，成都 610065；2.食品科學與技術四川省高校重點實驗室，成都 610065；3.美國肯塔基大學 動物與食品科學系，肯塔基州 列克星敦 40506)

百里香(ThymusmongolicusRonn.)，又名山椒、麝香草、地椒等，是唇形科(Laiatae)百里香屬(ThymusLinn.)草本植物，因其植株在花期具有強烈的芳香氣味而得名[1,2]。百里香在醫藥及食品領域有著悠久的應用歷史，古埃及人利用百里香對抗蠕蟲和防腐，古希臘人利用百里香使水果和紅酒保鮮等。百里香在1970年被國際標準化組織正式公布為食品原料，現在是許多國家和地區廣泛使用的香辛料[3,4]。

精油是通過一定的工藝從植物的葉、花、根、莖或者果實中提取出的一種常溫下能揮發、有芳香氣味的油狀物質，主要含有萜烯類、芳香族類、脂肪族直鏈化合物及其含氧衍生物等多種活性化合物，具有顯著的抑菌、抗氧化、抗病毒和增香等作用，可用于改善風味與防腐保鮮，在食品、日化、生物及醫藥等行業具有廣闊的市場前景和應用價值[5-7]。

羊奶是指母羊生產后7 d至干奶期間所產的乳汁，其營養豐富、高蛋白、低脂肪并富含多種維生素和礦物質，有“奶中之王”的美譽。但羊奶及其制品本身所具有的膻味使其風味受損，感官品質下降，不被大多數消費者所接受，故而嚴重制約了羊奶及其制品的生產加工與銷售[8,9]。

本文以百里香為原料，通過蒸餾法制備百里香精油，在系統測定百里香精油揮發性成分的基礎上，進一步評價和分析了百里香精油對羊奶膻味的脫除效果及相關作用機理，為百里香資源在食品工業的資源化開發和利用提供了實驗和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百里香：購于山東省棗莊市，-20 ℃真空低溫保藏，備用。樣品標本(編號2016-0723)：保存于四川大學食品科學與技術四川省高校重點實驗室。羊奶：購于四川省成都市福美生鮮生態農場，4 ℃低溫保藏，備用。

無水硫酸鈉、無水乙醚、氨水、石油醚、無水乙醇等：均為分析純，購于成都科龍試劑有限公司；各脂肪酸標準品：均為色譜純，購于上海阿拉丁試劑有限公司；實驗用水為蒸餾水。

XS205型高精確電子分析天平 美國Mettler Toledo公司；1101-2型電熱鼓風干燥箱 上海市實驗儀器總廠；SZF-06粗脂肪測定儀 上海新家儀器有限公司；QP2010 Plus型氣相色譜-質譜聯用儀 日本Shimadzu公司；FW177型粉碎機 上海隆拓儀器設備有限公司；DHP-9082型電熱恒溫培養箱 上海一恒科技有限公司；Milli-Q Element超低元素型超純水系統 上海晶儀科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 百里香精油的提取與制備

稱取樣品20 g放入500 mL圓底燒瓶中，按固液比1∶20添加蒸餾水，采用圖1所示實驗裝置進行精油的提取。待圓底燒瓶中溶液加熱至沸騰，調節電爐功率，控制冷凝液的下滴速率為2滴/s，回流提取8 h。實驗完畢，關閉電爐，待裝置冷卻至室溫，收集樣品精油。于其中加入少量無水硫酸鈉，干燥過夜，4 ℃冷藏備用。

圖1 水蒸氣蒸餾法提取裝置圖Fig.1 Schematic diagram of steam distillation device

1.2.2 百里香精油揮發性成分的分析

采用氣相色譜-質譜聯用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技術對百里香精油的揮發性成分進行分析，具體分析條件如下：

氣相色譜條件：選用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，進樣口溫度280 ℃，起始柱溫40 ℃(保持5 min)，采用5 ℃/min的升溫速率升至300 ℃(保持10 min)。載氣為高純氦氣，柱前壓49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

質譜條件：接口溫度220 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，掃描范圍20～600 amu。根據NIST08.LIB標準質譜圖-計算機聯機分析法結合相關資料鑒定各成分，采用面積歸一法計算各組分的相對含量[10]。

1.2.3 百里香精油對羊奶脫膻效果的評價

新鮮羊奶煮沸1 min，冷卻至室溫后分裝于白色的一次性紙杯中(紙杯規格均一、顏色相同)，每杯裝20 mL羊奶，取百里香精油分別添加至羊奶中，使各杯羊奶樣品中百里香精油的最終濃度分別達到0，0.010，0.015，0.020，0.025，0.030 mL/L。將制備好的羊奶樣品按照雙盲法編號后進行感官評價。

整個感官評價在食品科學與技術四川省高校重點實驗室的感官分析與評價室進行，由20位經過專業感官評價與分析培訓的感官分析評價員組成評價小組，對百里香精油脫除羊奶膻味的效果進行感官品質評定。評價小組根據樣品的口感和氣味對羊奶的膻味強度進行定量描述分析，并進行打分。評分標準：1～3分表示幾乎無膻味，3～5分表示有輕微膻味，5～7分表示有中等強度膻味，7～9分表示有明顯膻味，9～10分表示有強烈膻味。所有感官評價均平行測定3次。

1.2.4 羊奶中脂肪的提取

取新鮮羊奶100 mL，添加1 μL百里香精油，混勻，25 ℃孵育30 min。稱取充分混勻的羊奶樣品10 mL于抽脂瓶中，加入濃度為25%(W/V)的氨水2.0 mL，充分混合后立即將抽脂瓶放入65 ℃的水浴中，加熱20 min，并不時取出振蕩，然后冷卻至室溫，靜置30 s。緩慢加入10 mL無水乙醇、25 mL無水乙醚和25 mL石油醚，混勻后用漩渦振蕩器振蕩提取5 min，25 ℃靜置10 min，將加塞的抽脂瓶放入離心管中，于25 ℃條件下以500 r/min離心5 min，取上層有機相混合溶液，密封，4 ℃保存，備用。不添加百里香精油的羊奶采用同樣操作制備空白對照樣品[11]。

1.2.5 羊奶中脂肪成分的分析

采用GC-MS技術對羊奶樣品的脂肪成分進行分析，具體分析條件如下：

氣相色譜條件：選用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，進樣口溫度280 ℃，起始柱溫40 ℃(保持2 min)，采用5 ℃/min的升溫速率升至290 ℃(保持15 min)，載氣為高純氦氣，柱前壓49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

質譜條件：接口溫度220 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，掃描范圍30～600 amu。根據NIST08.LIB標準質譜圖-計算機聯機分析法結合相關資料鑒定各成分，采用面積歸一法計算各組分的相對含量。

1.2.6 數據統計與分析

每組實驗重復3次，結果以“平均值±標準差”的形式表示。實驗結果用SPSS 12.0(Version 12.0 for Windows，SPSS Inc., Co., USA)進行統計分析，顯著性差異P<0.05。

2 結果與分析

2.1 百里香精油的揮發性成分

通過GC-MS對水蒸氣蒸餾法提取制備的百里香精油的揮發性成分進行了測定，結果見表1。

表1 百里香精油揮發性成分的GC-MS分析結果Table 1 The volatile components of thyme essential oil by GC-MS

由表1可知，從百里香精油中共分析鑒定出18種揮發性成分，約占總量的94.28%。其中，含量大于1%的揮發性成分有13個，占總量的90.69%；含量大于5%的揮發性成分有6個，占總量的68.71%；含量大于7%的揮發性成分有4個，占總量的57.86%；含量大于10%的揮發性成分有2個，分別為百里香酚(14.40%)和龍腦(28.24%)，兩者占總量的42.64%。

從精油中所含化合物的類型來看，百里香精油中所含的主要成分為酚類、單萜類和醇類，它們很容易揮發并各自呈現其特殊的氣味，從而構成百里香精油的特有氣味。從所確定化合物的相對分子質量來看，相對分子質量小的化合物占大多數，其中有兩種相對分子質量為150 Da的含氧單萜類化合物——百里香酚和香芹酚，它們是相關研究中指出的百里香精油較為典型的特征揮發性成分。

2.2 百里香精油對羊奶的脫膻效果

通過向羊奶樣品中添加不同劑量的百里香精油，采用感官評價分析百里香精油對羊奶的脫膻效果，評價結果見圖2。

圖2 百里香精油對羊奶對羊奶的脫膻效果. Fig.2 The deodorization effect of thyme essential oil (TEO) on goat milk

注：A為空白對照組；B為百里香精油濃度為0.010 mL/L；C為百里香精油濃度為0.015 mL/L；D為百里香精油濃度為0.020 mL/L；E為百里香精油濃度為0.025 mL/L；F為百里香精油濃度為0.030 mL/L。

由圖2可知百里香精油對羊奶的脫膻效果通過評價員對羊奶膻味的評分體現。由于20位感官評價員對羊奶膻味的敏感程度各不相同，為減小個人誤差，將各組樣品的評價分數制成正態分布圖，并通過均數(正態分布圖中最高點所對應的值，即各組樣品評分中出現概率最大的分數)來表示各組樣品的膻味強度，樣品的膻味越濃，對應的均數越高[12]。

由圖2可知，空白對照組感官評分的均數為4，而添加了濃度為0.010 mL/L百里香精油的羊奶評分均數為3.68，即羊奶膻味因百里香精油的添加而有所減弱；當精油的添加濃度分別為0.015，0.020，0.025 mL/L時，所對應樣品分數的均數分別為3.5，3.3，2.8，即羊奶膻味的強度隨精油濃度的增加而降低；當精油的添加濃度為0.030 mL/L時，其口感和氣味過于濃烈，使其接受度降低，評分的均數有所上升。實驗結果說明，百里香精油對羊奶具有明顯的脫膻效果，可以有效改善羊奶的風味，在脫除羊奶本身具有的膻味的同時也賦予了羊奶清新爽口的愉悅風味。

2.3 羊奶脂肪成分的分析

通過GC-MS對堿水解法提取制備的羊奶脂肪成分進行了測定，結果見表2。

表2 羊奶脂肪成分的分析結果Table 2 The analysis results of fat components in goat milk

由表2可知，從提取的羊奶脂肪中共鑒定出7種化合物，約占總量的99.75%，均為不同碳鏈長度的脂肪烴化合物。其中，有1種不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)，占總量的44.51%，為鑒定出的化合物中含量最高的組分；有3種長鏈脂肪酸，占總量的46.49%；有3種中鏈脂肪酸，占總量的8.75%。在長鏈脂肪酸中，十五烷酸的含量(占29.83%)最高，其次為棕櫚酸(占9.53%)和十八烷酸(占7.13%)；中鏈脂肪酸中，癸酸的含量(占5.97%)最高，辛酸(占1.59%)和己酸的含量(占1.19%)次之。

2.4 百里香精油對羊奶脂肪成分的影響

為了進一步分析和探究百里香精油對羊奶脫膻作用的相關機理，實驗通過GC-MS對百里香精油脫膻后羊奶的脂肪成分進行了測定，結果見表3。

表3 百里香精油對羊奶脂肪成分的影響Table 3 The effect of thyme essential oil on fat components in goat milk

由表3可知，從經百里香精油脫膻處理后的羊奶脂肪中共鑒定出7種化合物，約占總量的99.23%。其中，有1種不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)，占總量的58.04%，為鑒定出的化合物中含量最高的組分；有3種長鏈脂肪酸，占總量的38.27%；有3種中鏈脂肪酸，占總量的2.92%。在長鏈脂肪酸中，十五烷酸的含量(占21.26%)最高，其次為十八烷酸(占14.31%)和棕櫚酸(占2.70%)；中鏈脂肪酸中，癸酸的含量(占1.93%)最高，辛酸(占0.56%)和己酸的含量(占0.43%)次之。

同空白對照組羊奶的脂肪成分(見表2)相比，經過百里香精油的脫膻處理，羊奶樣品中不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)的含量增加，長鏈和中鏈脂肪酸的含量均出現明顯的降低。其中，添加百里香精油后，羊奶樣品中的癸酸含量減少了67.67%，辛酸含量減少了64.78%，己酸含量減少了63.86%。相關研究表明[13,14]，羊奶脂肪成分中的中鏈脂肪酸含量對其呈現的膻味有影響，己酸、辛酸和癸酸與羊奶的膻味顯著相關，是羊奶致膻的主要脂肪酸成分。對比表2和表3的實驗結果可知，百里香精油可有效降低羊奶樣品中顯著致膻的脂肪酸成分的含量，從而脫除羊奶的膻味。

3 結論

百里香精油中含有豐富的揮發性風味成分，主要為酚類、單萜類和醇類，百里香酚和龍腦為百里香精油中特征的香味成分；百里香精油可有效脫除羊奶的膻味，并進一步改善羊奶的風味，提升其感官品質；百里香精油通過有效降低羊奶中顯著致膻的癸酸、辛酸和己酸的含量而脫除羊奶的膻味。該研究為百里香資源在食品、生物、日化等工業中的高值化利用提供了實驗基礎。