冷藏對牦牛酸奶營養成分及揮發性物質的影響

李升升 劉書杰

(青海大學畜牧獸醫科學院，青海 西寧 810016)

牦牛酸奶是青藏高原牦牛奶的主要產品形式，也是深受廣大消費者和農牧民喜愛的產品[1]。長期以來，有關牦牛酸奶的研究主要集中在牦牛酸奶的加工工藝[2-3]、牦牛酸奶加工菌種的分離[4-5]、牦牛酸奶與其他酸奶的營養成分差異[6-7]和牦牛酸奶的保健功能[8-9]等方面。其中李升升等[10]報道了基于標準化法評估的牦牛酸奶的加工工藝；陳娟等[11]對比了牦牛酸奶與普通酸奶中的揮發性物質，指出牦牛酸奶中的乙醇、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯與普通酸奶有顯著差異；陳明等[5]從牦牛酸奶中篩選出了一株具有抗氧化活性的乳酸菌(L.plantarumXM5)。相關的研究為牦牛酸奶的加工優化和發酵菌種選擇提供了科學依據。

然而，牦牛酸奶主要是在冷藏條件下運輸和銷售的，相關文獻[3]報道和貨架期試驗[8]表明，牦牛酸奶的冷藏期為7 d，在此過程中牦牛酸奶的蛋白質、脂肪、氨基酸、脂肪酸等營養成分和揮發性物質是否發生了顯著變化，這些變化是否影響了牦牛酸奶的營養價值和感官品質等問題，尚未見報道。試驗擬研究冷藏7 d前后牦牛酸奶蛋白質、脂肪、乳糖、水分、氨基酸、脂肪酸和揮發性物質的變化，并對牦牛酸奶的氨基酸、脂肪酸和揮發性物質進行分析和評價，旨在明確冷藏對牦牛酸奶營養品質和揮發性物質的影響，為牦牛酸奶的貯藏和保鮮提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮牦牛奶：采自青海省海北藏族自治州天峻縣；

發酵劑：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌1∶1混合菌種，北京川秀科技有限公司。

1.2 主要設備

凱式定氮儀：ATN-100型，上海皓莊儀器有限公司；

脂肪測定儀：SZC-C型，上海纖檢儀器有限公司；

干燥箱：101-3型，上海科偉儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：HH-6型，上海百典儀器有限公司；

天平：PL203型，瑞士Mettler Toledo公司；

高效液相色譜儀：Waters1525型，美國Waters公司；

氣相色譜儀：7890A型，美國Agilent公司；

高速氨基酸分析儀：L-8900型，日立高新技術株式會社；

氣相色譜質譜聯用儀：TRACE DSQ型，美國Finnigan公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 牦牛酸奶制作 牦牛奶在90 ℃下殺菌10 min，添加0.15%混合乳酸菌發酵劑，在(43±1) ℃條件下發酵至凝固，并在4 ℃條件下貯藏7 d。選擇凝固后牦牛酸奶(A)和冷藏7 d后牦牛酸奶(B)兩個樣品，研究冷藏對牦牛酸奶營養和揮發性物質的影響。

1.3.2 營養成分測定

(1) 蛋白質：按GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》執行。

(2) 粗脂肪：按GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》執行。

(3) 乳糖：按GB 5413.5—2010《嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》方法中乳制品中乳糖的測定執行。

(4) 水分：按GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》執行。

(5) 氨基酸：色氨酸測定按GB/T 15400—1994《飼料中色氨酸的測定》執行，其他氨基酸按GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》執行。

(6) 脂肪酸：按GB/T 17377—2008《動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》執行，采用面積歸一法求得各脂肪酸組分的相對百分含量。

1.3.3 營養價值評價 參照李升升等[12]報道的計算牦牛酸奶的氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)和必需氨基酸指數(EAAI)。

1.3.4 牦牛酸奶揮發性物質的測定 參照Cheng等[13]報道的方法。

1.4 數據處理

采用SPSS 19.0統計軟件對數據進行方差分析(ANOVA)，不同樣品間采用Duncan多重比較進行差異顯著性分析，其中P<0.05為差異顯著；P<0.01為差異極顯著。每組有3個平行試驗。

2 結果與分析

2.1 冷藏對牦牛酸奶常規營養成分的影響

冷藏對牦牛酸奶常規營養成分的影響見表1。牦牛酸奶在經過7 d的冷藏后，蛋白質、脂肪、乳糖和水分無顯著差異(P>0.05)，其中蛋白質、脂肪和乳糖含量呈下降趨勢，水分含量呈增加趨勢。說明冷藏對牦牛酸奶的蛋白質、脂肪、乳糖和水分等常規營養成分無顯著影響。分析認為，冷藏條件下牦牛酸奶中的乳酸菌活性被抑制，不能夠繼續利用乳糖；同時，低溫環境抑制了蛋白質和脂肪的氧化、降解等反應的發生；總的來看，冷藏7 d對牦牛酸奶的常規營養成分無顯著影響。

2.2 冷藏對牦牛酸奶氨基酸組成及含量的影響

由表2可知，冷藏前后牦牛酸奶的氨基酸構成比較完整，含有8種必需氨基酸、2種半必需氨基酸和8種非必需氨基酸共18種氨基酸。冷藏后牦牛酸奶總氨基酸含量顯著增加(P<0.05)，增幅為12.96%。冷藏后牦牛酸奶中必需氨基酸含量呈增加趨勢，但與冷藏前相比差異不顯著(P>0.05)。冷藏前后牦牛酸奶的必需氨基酸/總氨基酸(EAA/TAA)分別為41.13%和42.76%；必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)分別為69.86%和74.70%；均符合FAO/WHO推薦的理想模式[14]。同時，天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸等鮮味氨基酸[15-16]含量顯著增加，增幅為8.51%，表明適度冷藏有利于鮮味氨基酸含量增加。綜合表明適度冷藏可提高牦牛酸奶氨基酸含量，但不能改變其氨基酸組成模式。冷藏環境抑制了微生物和酶的活性，但并沒有完全使微生物和酶失活，在牦牛酸奶冷藏期間蛋白質和肽鏈的降解，促進了牦牛酸奶中氨基酸含量的變化。

2.3 冷藏對牦牛酸奶氨基酸營養價值的影響

如表3所示，牦牛酸奶冷藏前后氨基酸總量分別為36.78%和45.28%，均高于FAO/WHO所推薦的36%，但均低于雞蛋蛋白中必需氨基酸總量49%。氨基酸和化學評分結果表明，冷藏前后牦牛酸奶中的第一限制氨基酸均為甲硫氨酸和半胱氨酸；第二限制氨基酸均為色氨酸，冷藏后牦牛酸奶的氨基酸的營養評分增加。表明適度冷藏有利于提高牦牛酸奶氨基酸的營養價值。這是由于冷藏條件抑制了微生物和酶的活性，但并沒有完全使微生物和酶失活，牦牛酸奶中的蛋白質和肽鏈仍發生了一定程度的降解，促進了牦牛酸奶中氨基酸評分的提高。

表1 冷藏對牦牛酸奶常規營養成分的影響

表2 冷藏對牦牛酸奶氨基酸組成及含量的影響?

表3 冷藏對牦牛酸奶氨基酸營養價值的影響?

EAAI指數是表明必需氨基酸與標準蛋白質相近程度的指標[17]，由表3可知，冷藏前后牦牛酸奶的EAAI分別為65.36和79.18，表明冷藏可顯著提高牦牛酸奶的必需氨基酸得分。

2.4 冷藏對牦牛酸奶脂肪酸種類及含量的影響

由表4可知，冷藏前后牦牛酸奶中分別檢出12種脂肪酸，分別是肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸和二十二碳酸5種飽和脂肪酸，肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、油酸和11-二十碳一烯酸4種單不飽和脂肪酸，以及亞油酸、α-亞麻酸和二十碳二烯酸3種多不飽和脂肪酸。從組成上看，冷藏前后牦牛酸奶中飽和和不飽和脂肪酸的種類變化不顯著(P>0.05)；從含量上看，不飽和脂肪酸種類變化不顯著(P>0.05)，但冷藏后牦牛酸奶中不飽和脂肪酸含量顯著降低(P<0.05)。表明冷藏后牦牛酸奶中的不飽和脂肪酸因發生氧化而減少。冷藏前后牦牛酸奶飽和脂肪酸含量分別為(54.86±1.44)%和(53.54±0.49)%；不飽和脂肪酸的含量分別為(22.86±0.58)%和(19.36±1.23)%；進一步表明冷藏使得牦牛酸奶的不飽和脂肪酸含量降低。對冷藏前后牦牛酸奶的脂肪酸含量和組成進行進一步分析可知，冷藏前后牦牛酸奶中MUFA/SFA分別為0.38和0.33；PUFA/SFA分別0.04和0.03；n-6/n-3 PUFA比值分別為1.11和1.96，遠低于HMSO(UKDepartment of Health)和中國推薦的人類食品中n-6/n-3 PUFA比值最大安全上限4.0[18]。綜合來看，冷藏使牦牛酸奶中的不飽和脂肪酸含量降低，但冷藏后牦牛酸奶的營養價值未發生顯著的變化，仍具有較高的營養價值。

表4 冷藏對牦牛酸奶脂肪酸種類和含量的影響?

2.5 揮發性物質

由表5、6可知，通過GC-MS分析，從冷藏前后牦牛酸奶中分別鑒定出14，43種揮發性物質。其中，冷藏后牦牛酸奶中的醇類、酸類、酯類、烷烴類物質與冷藏前相比，在數量和相對含量上均顯著增加；而烯類、醛類、酮類含量顯著減少。

冷藏期間牦牛酸奶中的乳酸菌，以及環境中的酵母菌、醋酸菌等菌種也會作用于牦牛酸奶，并產生相應的物質[19-20]。從表5、6中可以看出，冷藏前牦牛酸奶中的醇類物質只有1種，而經過7 d冷藏后醇類物質變成了4種，但其相對含量變化不大，分析認為牦牛酸奶發酵過程中未在嚴格的無菌環境中，環境中的酵母菌混入，使得牦牛酸奶中產生了醇類物質，這些醇類物質有利于牦牛酸奶中酯類物質的形成。烯類物質是一類不飽和物質，冷藏前牦牛酸奶中含有2種，51.07%的烯類物質，而冷藏后含有6種，3.06%的烯類物質，表明冷藏后烯類物質相對含量大幅度減少，可能是由于冷藏環境中的氧氣使烯類物質發生了氧化反應變成酸、醛、酮類物質。酸類物質冷藏后的種類為10種，相對含量74.4%，遠高于冷藏前的4種，33.31%，表明牦牛酸奶在冷藏期間酸性物質大量積累，分析認為可能是醋酸菌等產酸性菌種作用于牦牛酸奶的結果，此外醇類、醛類、酮類等物質的氧化也會使冷藏后牦牛酸奶中的酸性物質含量增加；在揮發性物質的檢測中，未檢測到乳酸、乙酸、丁酸等酸性物質，分析認為這些酸性物質與牦牛奶中的蛋白結合使牦牛奶凝固，還與醇類或醛類物質結合形成酯類物質使牦牛酸奶產生特殊的風味，從而使其相對含量減少；試驗選用的是凝固后的酸奶和冷藏7 d后的酸奶樣品，凝固后的酸奶中酸性物質主要與牦牛奶中的蛋白質結合使其含量減少，冷藏7 d 后的酸奶中酸性物質與醇類物質發生酯化反應形成特殊風味物質而使其含量減少；所以在揮發性風味物質中未檢測出乳酸、乙酸、丁酸等分子量較小的酸性物質，主要是分子量較大的酸性物質。冷藏后牦牛酸奶中的醛類物質含量減少，可能是因氧化形成了酸性物質。酯類是由醇類和酸類物質因酯化反應而生成的一類具有特殊風味的物質，冷藏后牦牛酸奶中的酯類物質為6種，相對含量3.66%，表明適度的冷藏有利于牦牛酸奶特殊風味物質的形成。牦牛酸奶冷藏后酮類物質種類增加而含量減少，可能是因氧化反應降低了其相對含量。牦牛酸奶中的烷烴類物質在冷藏后的含量和種類均顯著增加，可能是由于烯醇類物質氧化造成的。

表5 冷藏對牦牛酸奶揮發性物質的影響

續表5

表6 冷藏前后牦牛酸奶中揮發性物質種類及含量的比較

綜合來看，冷藏使得牦牛酸奶中的風味物質種類增加，尤其是酯類物質含量增加，有利于牦牛酸奶風味的形成。同時，在冷藏期間也使得酸性、烷烴物質含量增加，表明適度的冷藏有利于其風味物質的形成但長時間的冷藏不利于牦牛酸奶感官品質的保持。

3 結論

冷藏對牦牛酸奶中的蛋白質、脂肪、乳糖、水分等常規營養成分無顯著影響；但在一定程度上促進了牦牛酸奶中蛋白質的降解和風味物質的形成；同時，使得牦牛酸奶中不飽和脂肪酸的相對含量降低。綜合來看，冷藏有利于牦牛酸奶營養成分和揮發性物質的形成，并且適度冷藏利于其營養價值和揮發性物質的保持。研究結果證實了牦牛酸奶經過7 d冷藏，營養品質未發生顯著變化；然而，對于牦牛酸奶冷藏期間哪些微生物和酶促進了蛋白質的降解和不飽和脂肪酸的氧化未作深入研究，這將是下一步研究的重點和方向。