羊乳脂奶酪醬與牛乳脂奶酪醬風味機理對比分析

高洪武，吳朋諭，高佳嘉，馬曉明，劉子匯，汪建明 ，楊晨

（1.天津科技大學 食品科學與工程學院，天津 300457；2.宜品乳業（青島）集團有限公司，山東 青島 266600）

奶酪是脂肪和蛋白質濃縮的產品[1]，在食品工業中具有一定的商業價值。奶酪因其獨特的風味和質地深受消費者歡迎而成為一種珍貴的食材。使用不同來源的乳制品、發酵劑、酶制劑等，可生產出不同風味的奶酪[2]。奶酪的風味主要來自3 個途徑，即蛋白質水解[3]、脂肪水解[4]和糖酵解[5]。奶酪的成熟在風味特性的形成中起著重要作用，每種奶酪都有不同濃度的揮發性化合物[6]。

酶改性奶酪（enzyme modified cheese，EMC）是一種天然奶酪的靈活替代品，在食品配方中具有廣泛的應用，被用于提高加工食品中的奶酪風味[7]。EMC 通過酶水解脂肪和蛋白質產生，在短時間內可以獲得濃郁的奶酪風味。EMC 中的蛋白質被蛋白酶水解為更多的可溶性肽和氨基酸，脂肪被脂肪酶水解為游離脂肪酸[8]。其中中短鏈游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）的釋放直接改變了奶酪的風味[9]，同時，FFA 是酯、酮、醇、內酯和醛等物質的前體物[10]。此外，EMC 還可以強化現有的奶酪味道，或為味道更平淡的奶酪產品賦予特定的奶酪特性[11]。

動物油脂通常作為調味品食用，以增加食品的風味，如牛黃油[12]和羊黃油[13]。牛黃油和羊黃油分別從牛奶和羊奶中提取得到[14]，故稱其為牛乳脂[15]和羊乳脂[16]，它們具有較高的營養價值，且獨特的口感和成分是其它食物不能比擬的[17-18]。牛乳脂和羊乳脂中含有大量的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸[19]，但羊乳脂比牛乳脂含有更多的中短鏈脂肪酸，中短鏈脂肪酸被認為對奶酪醬風味起關鍵作用，如丁酸、己酸、辛酸等[16]。此外，中短鏈脂肪酸還具有增加胃腸激素分泌、改善腸道菌群等作用，有利于人體的消化吸收[14]。同時，這些中短鏈脂肪酸還可以通過羊乳脂中的長鏈脂肪酸代謝生產，大大提高奶酪醬風味[20-21]。除脂解外，奶酪醬風味的來源還與蛋白酶水解和乳糖發酵有關。傳統酶改性奶酪醬制備都是通過牛乳脂制備，羊乳脂制備酶改性奶酪醬的研究鮮見。

本研究分別將牛乳脂和羊乳脂加入到經乳酸菌發酵的奶液中，通過蛋白酶和脂肪酶兩步酶解制備具有特殊風味的酶解奶酪醬，通過氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）儀、電子鼻等分析手段，研究羊乳脂奶酪醬（sheep milk fat cheese sauce，SMFCS）和牛乳脂奶酪醬（cow milk fat cheese sauce，CMFCS）制備過程中揮發性化合物動態變化及與市售EMC 在電子鼻香氣上的差異，以期為羊乳脂代替牛乳脂在酶改性奶酪醬制備中的可行性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉、羊黃油：宜品乳業（青島）集團有限公司；牛黃油：內蒙古華琳食品有限公司；風味蛋白酶（初始pH6.5）、中性蛋白酶（初始pH7.0）：青島吉寶中新國際貿易有限公司；乳酸乳球菌、脂肪酶CAPALASE C（初始pH6.5）、脂肪酶CAPALASE L（初始pH6.5）、EMC：帝斯曼（中國）有限公司；三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉：天津市風船化學試劑科技有限公司；山梨酸鉀、黃原膠、果膠、刺槐豆膠：河南萬邦化工科技有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

自動凱氏定氮儀（K9840）：山東海能科學儀器有限公司；電子分析天平（ME204）、pH 計（FE28）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；三溫三控水槽（DK-8D）、電熱鼓風干燥箱（DF-101S）：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；電子鼻（PEN3）：德國AIRSENES 公司；氣相色譜-質譜聯用儀（ISQ7000）：美國賽默飛世爾科技公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 加工工藝

將全脂奶粉與水按照料液比1∶2（g/mL）配成全脂奶液，經乳酸乳球菌37 ℃發酵24 h 制成發酵奶液，發酵奶液在65 ℃滅菌30 min，冷卻至室溫。再向發酵奶液中加入25%（質量分數）油脂（羊黃油或牛黃油）、2%檸檬酸鈉、1% 三聚磷酸鈉，20 MPa 均質制得待酶解奶酪醬。向均質后的奶酪醬中加入0.15% 蛋白酶（中性蛋白酶與風味蛋白酶質量比為1∶2），在45 ℃、200 r/min振蕩培養箱酶解7 h，然后在80 ℃恒溫水浴鍋中滅菌30 min，冷卻至室溫。最后，向經蛋白酶酶解完的奶酪醬中加1.5% 脂肪酶（脂肪酶CAPALASE C 與脂肪酶CAPALASE L 質量比為2∶1），在40 ℃、200 r/min 振蕩培養箱中脂解10 h。將脂解完的樣品在80℃恒溫水浴鍋中滅菌30 min，冷卻，加入0.1% 山梨酸鉀、0.5%穩定劑（0.1% 黃原膠、0.15% 果膠、0.25% 刺槐豆膠）均質（40 MPa，20 min）得到成品。

1.3.2 理化成分測定

參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定樣品中粗蛋白含量；參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》測定樣品中粗脂肪含量；參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》測定樣品中水分含量；參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》測定樣品中酸價；根據Bas 等[3]的方法，測定pH4.6 和12% 三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）下的可溶性氮（soluble nitrogen，SN），測量蛋白水解程度；在室溫下，將pH 計插入樣品中測量樣品pH 值。

1.3.3 游離脂肪酸測定

參照杜文斌等[22]的方法并稍作修改，稱取120 mg油脂樣品于25 mL 具塞試管中，加入2 mL 氫氧化鉀-甲醇溶液，置于60 ℃超聲波清洗器中振蕩15 min 后取出。靜置15 min，添加2 mL 正己烷作為萃取劑萃取脂肪酸甲酯，蓋上玻璃塞振搖30 s 后靜置10 min，分層后吸取1 mL 上清液于裝有0.5 g 無水硫酸鈉的離心管中，渦旋均勻，4 000 r/min 離心2 min，取上清液經有機濾膜過濾（0.45 μm）后用氣相色譜-質譜聯用儀分析。

1.3.4 揮發性風味物質測定

參照Kendirci 等[4]的方法測定揮發性風味物質，準確稱取5 g 樣品于20 mL 的樣品瓶中，于（60±0.5）℃水浴恒溫平衡15 min，將三相萃取頭插入樣品瓶中頂空萃取40 min 后，取出萃取頭，再插入GC-MS 進樣口解吸15 min，檢測其揮發性組分。

1.3.5 電子鼻測定

電子鼻由10 個金屬氧化物半導體傳感器組成[23]。檢測條件參照柏霜等[24]的方法并稍作改動，取5 g 樣品放入頂空瓶中待測，設定電子鼻檢測條件：內部流量400 mL/min，進樣流量2 mL/min，檢測時間150 s，并每秒記錄傳感器信號。

1.4 統計分析

所有測定均采用3 個平行試驗，方差分析和鄧肯檢驗使用SPSS 統計包程序進行數據分析，P<0.05 表示具有統計學意義。使用Origin 2021 進行作圖分析。

2 結果與分析

2.1 牛乳脂與羊乳脂脂肪酸分析

為比較牛乳脂與羊乳脂中脂肪酸組成及含量差異，對牛乳脂和羊乳脂進行酯交換處理，并對處理后的樣品進行脂肪酸定性定量分析，結果如表1 所示。

表1 牛乳脂與羊乳脂脂肪酸組成成分分析Table 1 Analysis of fatty acid composition of cow fat and sheep fat

脂肪的脂肪酸組成對風味有重要影響，不同脂肪酸的氧化速率不同，氧化產生的揮發性風味化合物也不同[25]。由表1 可看出，牛乳脂中共檢測到22 種脂肪酸，羊乳脂中共檢測出17 種脂肪酸；牛乳脂中飽和脂肪酸含量為70.09%，不飽和脂肪酸含量為29.88%，羊乳脂中飽和脂肪酸含量為71.75%，不飽和脂肪酸含量為27.80%。牛乳脂和羊乳脂中短鏈脂肪酸，總含量分別為6.22%、12.63%，羊乳脂中的中短鏈脂肪酸含量為牛乳脂中2 倍多。從單一中短鏈脂肪酸看，羊乳脂中的己酸、辛酸、癸酸、月桂酸含量分別為0.78%、1.23%、5.72%、4.90%，而牛乳脂中的己酸、辛酸、癸酸、月桂酸含量分別為0.60%、0.52%、1.97%、3.13%。Liu 等[26]認為月桂酸等中短鏈脂肪酸對人體具有更多益處，包括調節腸道微生物和維持腸道屏障。因此，將羊乳脂應用于奶酪醬的生產加工中更有利于人體健康。此外，羊乳脂中還含有大量十四酸、棕櫚酸、硬脂酸和反式油酸，它們可以通過代謝產生中短鏈脂肪酸。這與Ahmad等[25]的研究結果類似。

此外，對羊乳脂膻味影響比較大的揮發性支鏈脂肪酸，如4-甲基辛酸、4-乙基辛酸[22]，在羊乳脂中未檢測到。羊乳脂中會產生不良風味的中短鏈脂肪酸和硬脂酸與牛乳脂中差別不是很大，羊乳脂中含量為25.5%，牛乳脂中含量為19.4%，因此本研究所用羊乳脂的膻味較淡。

2.2 CMFCS 與SMFCS 理化成分分析

為了研究CMFCS、SMFCS 與EMC 理化成分區別，對三者理化成分結果進行分析，結果如表2 所示。

表2 CMFCS、SMFCS 與EMC 理化成分分析Table 2 Physicochemical analysis of CMFCS，SMFCS and EMC

由表2 可知，SMFCS 與CMFCS 在粗蛋白含量、粗脂肪含量、水分含量、酸價等理化成分上無顯著性差異。CMFCS 中粗蛋白和水分含量分別為7.53%、51.66%，市售EMC 的粗蛋白和水分含量分別為8.93%、55.35%，市售EMC 的粗蛋白和水分含量更高，這可能是由于所用原料和生產配方不同。這些結果與Kendirci 等[4]研究的酶改性奶酪有所不同，其所制備的酶改性奶酪水分含量更高，為75.66%~77.20%；脂肪含量更低，為10.88%~11.88%，這可能與脂肪酶的酶解底物密切相關。

2.3 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中揮發性化合物變化

2.3.1 酸類化合物變化

脂肪酶水解脂肪、蛋白酶水解蛋白和乳糖發酵是奶酪醬酸類成分最主要來源，酸類是含量最豐富的揮發性風味化合物，其對奶酪風味貢獻較大[27]。CMFCS與SMFCS 脂解過程中酸類化合物變化見圖1 和表3。

圖1 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酸類化合物相對含量變化Fig.1 Changes in the relative amount of acid compounds during the lipolysis of CMFCS and SMFCS

表3 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酸類化合物種類及其相對含量Table 3 The types and relative contents of acid compounds in the lipolysis of CMFCS and SMFCS%

由圖1 可以看出，在脂解前CMFCS 與SMFCS 中均含有大量的酸類化合物，這可能是由乳酸菌發酵導致，而其他酸類則由油脂本身攜帶或受熱水解導致[27]。在脂解的整個過程中兩種奶酪醬酸類相對含量均呈現了增加趨勢。

由表3 可知，在脂解過程中，SMFCS 的酸類化合物相對含量整體高于CMFCS。丁酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、正癸酸和十一酸，被認為是通過脂解產生的，脂解是CMFCS 和SMFCS 風味的重要來源，這與Miri等[11]的研究結果一致。此外，3-甲基癸酸和3-甲基-1-丁酸被認為是由蛋白質經過初級代謝產生的支鏈氨基酸[7]。從脂解的全過程看，揮發性脂肪酸含量的增加主要是丁酸（奶酪酸味）、己酸（奶酪酸味）、辛酸（奶酪味、酒味）、癸酸（油脂味、酸味）含量的增加。 與CMFCS 相比，SMFCS 中具有更濃郁的奶酪酸味，因為其含有更高含量的丁酸和己酸。Noronha 等[7]指出丁酸的含量對奶酪的風味有決定作用。在SMFCS 脂解的整個過程中均未檢測到對羊膻味影響比較大的支鏈脂肪酸4-甲基辛酸、4-乙基辛酸。

2.3.2 酮類化合物變化

酮類化合物是奶酪醬中重要的揮發性風味物質[1]。CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酮類化合物變化見圖2 和表4。

圖2 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酮類化合物相對含量變化Fig.2 Changes in the relative amount of ketones during the lipolysis of CMFCS and SMFCS

表4 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酮類化合物種類及其相對含量Table 4 The types and relative contents of ketones in the lipolysis of CMFCS and SMFCS%

由圖2 可知，酮類化合物在脂解初始含量均最高，隨著脂解時間的延長，酮類化合物相對含量逐漸下降，在脂解前5 h 內下降最快。這是大量脂肪酸產生的原因，這與2.3.1 酸類化合物的研究結果一致。

由表4 可知，在脂解過程中，2-庚酮（水果香味）、2，3-丁二酮（發酵香味、乳香味）和3-羥基-2-丁酮（奶香味）在CMFCS 與SMFCS 中含量占比最大。2-庚酮被認為是愛門塔爾和戈爾戈佐拉奶酪中的重要風味化合物[28]。但SMFCS 中2，3-丁二酮和3-羥基-2-丁酮含量更高，因此SMFCS 中有更濃郁的發酵酸奶味和奶香味；CMFCS 中水果香味更濃，發酵香味和奶香味較淡。在脂解結束時，CMFCS 中還含有較多的2-壬酮（果酒香味）和2-十一酮（油脂和柑橘類味），含量分別約為5.13% 和2.30%，這可能會對CMFCS 的奶酪風味產生負面影響，而在SMFCS 中2-壬酮和2-十一酮含量僅為0.90% 和0.24%。此外，酮類物質具有低感知閾值和典型氣味，被認為是奶酪特征風味的重要貢獻者[27]。

2.3.3 酯類化合物變化

微生物和化學反應是酯類物質的主要來源[2]。CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酯類化合物變化見圖3和表5。

圖3 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酯類化合物相對含量變化Fig.3 Changes in the relative amount of esters during the lipolysis of CMFCS and SMFCS

表5 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中酯類化合物種類及其相對含量Table 5 The types and relative contents of esters in the lipolysis of CMFCS and SMFCS%

如圖3 所示，在脂解初始和脂解結束時SMFCS 中的酯類物質相對含量高于CMFCS。 如表5 所示，CMFCS 與SMFCS 在脂解過程中酯類物質的種類呈現了無規則變化，在脂解結束時，CMFCS 中僅檢測到辛酸乙酯、9-十八烯酸甲酯、4-乙基苯甲酸環戊酯，且占總揮發性風味物質比例較小；SMFCS 中檢測到4-乙基苯甲酸環戊酯、鄰苯二甲酸二丁酯、14-甲基十五烷酸甲酯、9-十八烯酸甲酯。SMFCS 中酯類化合物中的種類及含量比CMFCS 多，這些酯類物質在低濃度下保持奶酪整體風味的平衡，可以賦予奶酪特有的果味[6]。這些結果與Bas 等[3]和Kendirci 等[4]研究結果有所不同，其在脂肪分解后，在樣品中鑒定出的酯類化合物主要是辛酸乙酯、9-癸酸乙酯、十二酸乙酯、十四酸乙酯、十六酸乙酯等。此外，Salum 等[9]研究的EMC 中最豐富的酯類化合物是己酸乙酯、丁酸乙酯和辛酸乙酯。這可能與所用酶的種類及底物有關。

2.3.4 醛醇類化合物變化

醛類物質主要由多不飽和脂肪酸的氧化降解得到，由于其不穩定，可以被還原為醇類，且大量的醛類產生會導致不良的風味[5]。CMFCS 與SMFCS 脂解過程中醛醇類化合物相對含量變化見圖4 和表6。

圖4 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中醛醇類化合物相對含量變化Fig.4 Changes in the relative amount of aldehydes and alcohols during the lipolysis of CMFCS and SMFCS

表6 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中醛醇類化合物種類及其相對含量Table 6 The types and relative contents of aldehydes and alcohols in the lipolysis of CMFCS and SMFCS%

如圖4 所示，隨著脂解時間的延長，醛醇類物質含量不斷下降，且與CMFCS 相比，SMFCS 中的醛醇類物質相對含量始終較低。如表6 所示，CMFCS 與SMFCS隨著脂解時間的延長醛類物質的種類減少，相對含量下降，這是由于醛是短暫性風味化合物，不會在奶酪中積累，因為很快會轉化為醇和相應的酸[3]。不同的醛醇類物質具有不同的風味，并且由于其濃度和氣味閥值的不同對奶酪醬風味影響也不同[3]。 CMFCS 與SMFCS 在脂解初始均檢測到異戊醛（蘋果味）、戊醛（辛辣味）、庚醛（脂肪、柑橘味）、苯甲醛（烤胡椒、果仁味）、壬醛（蠟、柑橘味）、癸醛（肥皂、柑橘皮味）；除此之外，CMFCS 中還檢測到己醛（綠草味）、3-糠醛、辛醛（脂肪、檸檬、綠草味）、苯乙醛（玫瑰花味）、反-2-辛烯醛（海產、綠草味），這會對CMFCS 風味產生一定的不良影響。CMFCS 在脂解初始檢測出2-戊醇、正戊醇、正己醇；在脂解完成時還檢測到糠醇。而SMFCS僅在脂解開始時檢測到正戊醇，且脂解完成時檢測到的醛類物質含量及種類也少于CMFCS。Salum 等[6]認為一些醛醇在蛋白水解過程中已經形成但在脂解后無法被檢測到，且這些醛醇類物質會對奶酪風味產生不良影響。

2.3.5 其它類化合物變化

SMFCS 與CMFCS 中其它類化合物隨脂解時間含量及種類變化如圖5 及表7 所示。

圖5 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中其它類化合物相對含量變化Fig.5 Changes in the relative amount of other compounds during the lipolysis of CMFCS and SMFCS

表7 CMFCS 與SMFCS 脂解過程中其它類化合物種類及其相對含量Table 7 The types and relative contents of other compounds in the lipolysis of CMFCS and SMFCS%

其它類化合物中主要檢測到一些揮發性吡嗪，2，3-二甲基吡嗪僅在SMFCS 中檢出，這是由羊乳脂特有風味所導致。四甲基吡嗪在兩者脂解的全過程均被檢出，但SMFCS 中四甲基吡嗪含量更高。據報道，四甲基吡嗪是中國白酒、日本納豆和發酵可可豆中重要的香氣成分和功能物質[29]，這對豐富奶酪風味有著重要作用。此外，四甲基吡嗪還有各種醫用功效，例如治療心血管問題以及抗炎和鎮痛作用。此外，還檢測到其它一些烷烴類物質。

2.4 CMFCS、SMFCS 與市售EMC 電子鼻分析

使用電子鼻對CMFCS、SMFCS 與市售EMC 的香氣特征進行分析，結果如圖6 所示。

圖6 CMFCS、SMFCS 與EMC 電子鼻分析結果Fig.6 Electronic nose analysis results of CMFCS，SMFCS and EMC

由圖6 可知，與CMFCS 相比，SMFCS 中苯類芳香成分、無機硫化物芳香成分及長鏈烷烴芳香成分含量更高，同時醛醇類化合物含量更少，氮氧化合物、氨類芳香成分、短鏈烷烴芳香成分、甲基類、有機硫化物等成分差異不明顯。與市售EMC 相比，SMFCS 中苯類芳香成分、有機硫化物、無機硫化物芳香成分及長鏈烷烴芳香成分含量更高，而在氮氧化合物、氨類芳香成分、短鏈烷烴芳香成分、甲基類、有機硫化物、醛醇類化合物等成分差異不明顯。

SMFCS 中R 值和為34.10，CMFCS 中R 值和為33.16，SMFCS 中總的香氣物質含量更高。此外，與市售EMC 相比，市售EMC 的R 值和為29.63，因此市售EMC 中R 值和也低于SMFCS，這主要是由于SMFCS中有機硫化物含量較高，這一結果是由含硫氨基酸的分解代謝導致[9]。

3 結論

羊乳脂比牛乳脂中含有更多中短鏈脂肪酸，且羊乳脂中沒有檢測到對羊膻味影響很大的4-甲基辛酸和4-乙基辛酸等支鏈脂肪酸，因此羊乳脂膻味更小。CMFCS 和SMFCS 制備過程中揮發性化合物的動態變化顯示，CMFCS 中共檢測到53 種揮發性化合物，包括12 種酸、12 種酮、10 種酯、11 種醛、4 種醇、4 種其它類，SMFCS 共檢測到42 種揮發性化合物，包括14 種酸、6 種酮、8 種酯、6 種醛、1 種醇、7 種其它類，其中酸是揮發性化合物中的主要化合物。SMFCS 中醛醇類化合物在制備過程中比CMFCS 更少，這對奶酪醬風味產生的負面影響更小。電子鼻結果表明，SMFCS 比CMFCS 和市售EMC 中苯類芳香成分、無機硫化物芳香成分及長鏈烷烴芳香成分含量更高。這些結果為羊乳脂在奶酪生產中的應用提供了支持。因此，羊乳脂可以替代牛乳脂應用于奶酪生產中。