劉景，孫克杰，郭本恒

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

成品發(fā)酵乳主要風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味指標的相關(guān)性研究

劉景，孫克杰，郭本恒

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

研究成品發(fā)酵乳在4℃、室溫和37℃儲存條件下主要風(fēng)味物質(zhì)的變化，包括羰基化合物乙醛、雙乙酰以及揮發(fā)酸和酸性物質(zhì)，同時考察發(fā)酵乳的風(fēng)味強度和風(fēng)味協(xié)調(diào)性等感官品評指標。結(jié)果顯示發(fā)酵乳的主要風(fēng)味化合物質(zhì)量分數(shù)均呈增加趨勢，且增長速度先快后慢。風(fēng)味比較協(xié)調(diào)的發(fā)酵乳，其乙醛與雙乙酰質(zhì)量分數(shù)的比例在0.56-0.70之間。風(fēng)味物質(zhì)和風(fēng)味評分分數(shù)的相關(guān)分析證明，發(fā)酵乳中的各風(fēng)味化合物相關(guān)顯著，且對發(fā)酵乳的風(fēng)味強度和風(fēng)味協(xié)調(diào)性均有不同程度的影響。

乙醛；雙乙酰；酸；發(fā)酵乳；風(fēng)味

0 引 言

發(fā)酵乳是利用益生菌為主的微生物接種于新鮮牛乳而得的食品[1]。對其風(fēng)味的研究通常選取幾種主要物質(zhì)作為研究對象，如梅林等[2]選擇醛酮化合物、粘度和酸度等主要理化指標；Ott[3]和Lo C.G.[4]選擇羰基類物質(zhì)；李鋒[5]等則選擇有機酸和揮發(fā)性物質(zhì)。以乙醛和雙乙酰為主的羰基化合物和以低碳鏈脂肪酸為主的揮發(fā)性酸類一起構(gòu)成發(fā)酵乳香氣的主體[6]。

儲存期內(nèi)發(fā)酵乳在不同的保存條件下，風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)隨著時間發(fā)生改變，風(fēng)味也發(fā)生不同程度的變化。本研究從羰基化合物和揮發(fā)酸等主要風(fēng)味物質(zhì)出發(fā)，運用數(shù)學(xué)工具分析風(fēng)味物質(zhì)和風(fēng)味指標間的相互關(guān)系，探討發(fā)酵乳風(fēng)味變化的規(guī)律和主因，對發(fā)酵乳風(fēng)味的改良控制、產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)以及儲藏運輸條件方面具有一定的理論指導(dǎo)作用。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

試劑：酚試劑（C8H9N3S·HCl·H2O，分析純），鄰苯二胺（化學(xué)純），乙醛（40%，分析純），雙乙酰（2,3-丁二酮，化學(xué)純），十二水合硫酸鐵（III）銨（硫酸高鐵銨，分析純），鹽酸（分析純），氫氧化鈉（分析純）。

材料：發(fā)酵乳樣品為同批次生產(chǎn)的成品盒裝發(fā)酵酸奶，樣品在4℃、室溫（20℃±2℃）、37℃下保存放置一定時間后待研究。

儀器：SPECORD 205型分光光度計，DK-8D型電熱恒溫水浴鍋，雙乙酰蒸餾器，GNP-927型隔水式恒溫培養(yǎng)箱，Heco CXC-06雙門冷藏箱。

1.2 方法

1.2.1 酚試劑分光光度法測定乙醛

稱取20 g發(fā)酵乳樣品于雙乙酰蒸餾器進行水蒸氣蒸餾，冷凝收集20 mL餾出液待測。取5.0 mL餾出液（空白為5.0 mL水）和2.5 mL質(zhì)量濃度為0.02%（w/v）的酚試劑溶液用水定容至50 mL，混合后靜止反應(yīng)30 min后，于反應(yīng)液中取出5.0 mL，加入2.0 mL質(zhì)量濃度為0.02%（w/v）的酚試劑溶液和0.5 mL質(zhì)量濃度為1%（w/v）硫酸鐵銨溶液，43℃恒溫水浴20 min后冷卻，立即在630 nm處測定吸光度，重復(fù)3次。實驗結(jié)果由乙醛標準溶液工作曲線計算得出相應(yīng)乙醛質(zhì)量分數(shù)。

1.2.2 鄰苯二胺法測定雙乙酰

稱取20 g發(fā)酵乳樣品進行水蒸氣蒸餾，冷凝收集20 mL餾出液。分別吸取10 mL餾出液加入兩支試管中，樣品管加入0.5 mL鄰苯二胺溶液（1%，濃度為4 moL/L鹽酸溶解），充分振蕩混合后置于暗處放置反應(yīng)20～30 min，再加入4 moL/L鹽酸溶液2.0 mL；空白管加入4 moL/L鹽酸溶液2.5 mL。于波長335 nm處測定樣品吸光度，重復(fù)三次。測定操作在20 min內(nèi)完成。實驗結(jié)果由雙乙酰標準溶液工作曲線計算得出相應(yīng)雙乙酰質(zhì)量分數(shù)。

1.2.3 揮發(fā)酸的蒸餾滴定

稱取加入1 mL磷酸 （使結(jié)合態(tài)的揮發(fā)酸為游離態(tài)）的20 g發(fā)酵乳樣品進行蒸餾，冷凝收集15 mL餾出液，用已煮沸去除CO2的蒸餾水補足至30 mL。在餾出液中加入1～2滴酚酞乙醇溶液，搖勻后用濃度為0.01 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至微粉紅色，于30 s內(nèi)不消失為止。同時作空白實驗。結(jié)果計為乙酸的質(zhì)量分數(shù)。

1.2.4 發(fā)酵乳酸度的測定

發(fā)酵乳酸度的測定參見文獻[7]。

1.3 發(fā)酵乳風(fēng)味的感官品評

選取多位具有乳品感官品評經(jīng)驗的品評人員（n≥9）對發(fā)酵乳樣品進行感官品評，并以表1所示評分標準對其風(fēng)味作出評定并打分，最終結(jié)果取平均值。

表1 發(fā)酵乳風(fēng)味感官品評標準（5分制）

1.4 相關(guān)性分析

數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析采用SPSS 13.0 for Windows軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵乳在4℃儲存時風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化

4℃下儲存不同時間的發(fā)酵乳樣品中乙醛和雙乙酰的質(zhì)量分數(shù)結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)都呈增加趨勢，且增加速度為開始較大后逐漸減小。其中，乙醛質(zhì)量分數(shù)的變化范圍為8.22～13.56 μg/g，雙乙酰質(zhì)量分數(shù)的變化范圍為10.27～26.84 μg/g。雙乙酰質(zhì)量分數(shù)的變化與乙醛相比更為明顯。

發(fā)酵乳中的菌種在4℃儲存條件下仍然具有一定活力，羰基化合物即為其代謝產(chǎn)物之一。因此，發(fā)酵乳中的羰基物質(zhì)隨著儲存時間的增加積累呈增長趨勢。并且由于菌種在儲存期前期活力相對較高，代謝速度相對較快，羰基物增長速度較快；而后期由于活力下降，代謝減緩，增長速度隨之減慢。

由圖2可以看出，發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸和滴定酸度在4℃下都呈逐漸增加的變化，且增加速度先快后慢。這可能是因為在發(fā)酵乳儲存前期，發(fā)酵菌種代謝產(chǎn)酸共同作用，揮發(fā)酸和滴定酸度增長較快；而在儲存后期，由于酸性物質(zhì)累積造成的高酸性環(huán)境抑制了菌種的代謝，導(dǎo)致?lián)]發(fā)酸含量和滴定酸度增長趨于平緩。

滴定酸度表示的是發(fā)酵乳中所有酸性物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，包括揮發(fā)性酸和不揮發(fā)性酸類。酸類物質(zhì)是發(fā)酵乳主要風(fēng)味物質(zhì)之一。但通常研究一般認為發(fā)酵乳中對風(fēng)味貢獻較大的是不揮發(fā)的乳酸，乳酸作為主體酸是最主要的滋味物質(zhì)[8]。而以乙酸為代表的揮發(fā)性酸，雖然質(zhì)量分數(shù)較高，但對發(fā)酵乳的氣味貢獻相比不明顯[9]。

2.2 發(fā)酵乳在4℃儲存時風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味的關(guān)系

2.2.1 風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味指標的變化

4℃下不同儲存時間發(fā)酵乳的風(fēng)味品評結(jié)果與相應(yīng)的羰基物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比例測定結(jié)果如表2所示。

發(fā)酵乳的風(fēng)味協(xié)調(diào)感與儲存期長短并不直接相關(guān)，但與羰基物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)和比例存在一定關(guān)系。由表2可知，發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰的質(zhì)量分數(shù)比例在一定范圍時,才會得到比較好的感官品評結(jié)果（品評為“中等”及以上，風(fēng)味協(xié)調(diào)性分數(shù)≥3）。早在1967年,Bottazzi和Dellaglio認為單一的嗜熱鏈球菌菌株產(chǎn)生的雙乙酰和乙醛比例為1∶1時，可以得到所希望的酸乳香氣[10]。華朝麗等[11]曾報道,當乙醛質(zhì)量分數(shù)/雙乙酰質(zhì)量分數(shù)在0.22～0.33范圍里時，酸奶才呈現(xiàn)出協(xié)調(diào)的芳香味。余華等[12]認為最佳風(fēng)味酸乳中乙醛和丙酮的比例為2.8∶1。本研究結(jié)果表明，4℃低溫儲存下的發(fā)酵乳樣品，當乙醛與雙乙酰質(zhì)量分數(shù)的比例在0.56～0.70之間時，發(fā)酵乳的感官品評比較令人滿意,即感官品評評價為“中等”及以上，或風(fēng)味協(xié)調(diào)性分數(shù)≥3。

表2 發(fā)酵乳風(fēng)味評價與羰基化合物比例（4℃）

2.2.2 風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味的相關(guān)性

對以上所得風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及風(fēng)味品評評分結(jié)果進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。

表3 發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味品評分數(shù)的相關(guān)系數(shù)（4℃）

由表3可以看出，儲存在4℃下發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質(zhì)兩兩相關(guān)顯著。發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)主要是由于菌種代謝產(chǎn)生，由于羰基類物質(zhì)和酸類物質(zhì)在發(fā)酵菌種的代謝流中是一個整體，因此在風(fēng)味物質(zhì)的相關(guān)性中表現(xiàn)出很強的相關(guān)關(guān)系。其中，乙醛與雙乙酰的相關(guān)系數(shù)最大（0.956），這兩種羰基類化合物也是發(fā)酵乳中主要的風(fēng)味物質(zhì)，屬于乳酸菌檸檬酸代謝途徑產(chǎn)物，在一定條件下可通過氧化還原或酶的作用相互轉(zhuǎn)化[13]。在考察發(fā)酵乳主要風(fēng)味物質(zhì)時，乙醛和雙乙酰息息相關(guān)、不可分割。

發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)對風(fēng)味強度均有所貢獻，其中以乙醛貢獻為最大（相關(guān)系數(shù)為0.650），其后依次為酸性物質(zhì)）、揮發(fā)酸、雙乙酰等。由此可見，揮發(fā)酸對發(fā)酵乳風(fēng)味作用不明顯[8,9]的結(jié)論在某種程度上并不一定正確。揮發(fā)酸至少對發(fā)酵乳的風(fēng)味強度有相對較大的影響。各風(fēng)味物質(zhì)對發(fā)酵乳的風(fēng)味協(xié)調(diào)性和風(fēng)味強度均有不同程度的作用。發(fā)酵乳的風(fēng)味，是由各種主要風(fēng)味物質(zhì)共同組成的一個復(fù)雜的整體。

2.3 室溫儲存時風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味的關(guān)系

2.3.1 室溫條件下風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化

在室溫（20℃±2℃）下儲存不同時間的發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在室溫儲存過程中都呈增加趨勢，其后增長速度變緩，如圖3所示。由于菌種在儲存期前期活力相對較高，代謝速度和羰基物增長速度相對較快；后期由于活力下降，代謝速度和羰基物增長速度也隨之減慢。

由圖4可知，發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸質(zhì)量分數(shù)和滴定酸度在室溫儲存下均呈增加趨勢，前期增長速度較快，其后增長速度變緩，逐漸趨于穩(wěn)定。這也是因為儲存前期發(fā)酵混合菌種共同代謝產(chǎn)酸，儲存后期酸性物質(zhì)累積造成的高酸性環(huán)境抑制菌種代謝。

2.3.2 室溫條件下風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味指標的變化

室溫下發(fā)酵乳風(fēng)味品評結(jié)果與相應(yīng)的羰基物質(zhì)比例測定結(jié)果如表4所示。綜合表3和表4可以看出，發(fā)酵乳感官品評結(jié)果較好的樣品，其乙醛和雙乙酰的質(zhì)量分數(shù)比例范圍（0.56～0.72）與2.2.1中羰基物比例范圍（0.56～0.70）基本重疊。但是，并不是所有乙醛/雙乙酰比例在此范圍內(nèi)的樣品，感官品評的風(fēng)味協(xié)調(diào)性結(jié)果都能令人滿意 （比如樣品5#和6#）。由此可以得出推論，乙醛/雙乙酰比并不是發(fā)酵乳風(fēng)味協(xié)調(diào)性的唯一指標。發(fā)酵乳的風(fēng)味協(xié)調(diào)感是由多種主要風(fēng)味物質(zhì)共同作用的整體評價，羰基化合物質(zhì)量分數(shù)是主要指標之一，但不是唯一指標。

表4 發(fā)酵乳風(fēng)味評價與羰基化合物比例（室溫）

當發(fā)酵乳儲存在較高溫度時，其中發(fā)酵菌種的代謝相對活躍，產(chǎn)生的各種風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)也較多，因此，室溫儲存下發(fā)酵乳樣品感官評價描述偏于“風(fēng)味濃郁”，風(fēng)味強度的品評分數(shù)也較高。

2.3.3 室溫條件下風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味的相關(guān)性

表5 發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味品評分數(shù)的相關(guān)系數(shù)（室溫）

儲存在室溫下發(fā)酵乳中的風(fēng)味物質(zhì)乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質(zhì)兩兩相關(guān)顯著。當發(fā)酵乳儲存在室溫下時，揮發(fā)酸和酸類物質(zhì)與羰基物質(zhì)的關(guān)系非常緊密（相關(guān)系數(shù)分別為0.982和0.980），這可能是由于溫度的升高，乳酸菌的產(chǎn)酸和產(chǎn)香同時進行，共同構(gòu)成一個相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜體系。

發(fā)酵乳中各風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味強度的相關(guān)系數(shù)均大于0.8，且相關(guān)性在α=0.05水平顯著。室溫儲存下發(fā)酵乳中的主要風(fēng)味物質(zhì)對風(fēng)味強度均有貢獻。證明了揮發(fā)酸和酸性物質(zhì)與羰基化合物一樣，對室溫儲存下的發(fā)酵乳的風(fēng)味強度有較大的影響。而從相關(guān)系數(shù)上看，各風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味協(xié)調(diào)性的相關(guān)關(guān)系并不明顯。

2.437 ℃儲存時風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味關(guān)系

2.4.1 風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化（37℃）

在37℃下儲存不同時間的發(fā)酵乳樣品風(fēng)味物質(zhì)結(jié)果如圖5、圖6所示。發(fā)酵乳中乙醛和雙乙酰等羰基物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在37℃儲存過程中都呈增加趨勢，且增加速度相對較快。在高溫（37℃）儲存的0～2 h內(nèi)，發(fā)酵乳中羰基化合物質(zhì)量分數(shù)的增長幅度遠遠大于4℃和室溫下儲存的樣品。高溫對發(fā)酵乳中發(fā)酵菌種的生長和其代謝產(chǎn)物之一羰基物的變化影響非常明顯。

2.4.2 37℃儲存風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味指標的變化

37℃下發(fā)酵乳中的羰基物質(zhì)比例都在0.56～0.70范圍之外，風(fēng)味協(xié)調(diào)性分數(shù)均＜3。因此羰基化合物比例合理是發(fā)酵乳風(fēng)味協(xié)調(diào)的必要非充分條件。而由于高溫作用，菌種代謝產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)較多，因此風(fēng)味強度分數(shù)相對也較高（2.67～3.56）（數(shù)據(jù)未列出）。

2.4.3 37℃儲存風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味的相關(guān)性

對以上所得風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及風(fēng)味品評評分結(jié)果進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表6所示。由表5以及與前表的比較可知，除揮發(fā)酸和酸度之外，乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質(zhì)兩兩相關(guān)顯著。其中，乙醛與雙乙酰的相關(guān)系數(shù)最大（相關(guān)系數(shù)為0.947）。

表6 發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味品評分數(shù)的相關(guān)系數(shù)（37℃）

值得注意的是，體現(xiàn)發(fā)酵乳酸度的酸性物質(zhì)與風(fēng)味強度相關(guān)不再顯著，而與風(fēng)味協(xié)調(diào)性體現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)-0.887）。當儲存在相對高溫下，如37℃時，發(fā)酵乳中各風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相對較高，酸類物質(zhì)對風(fēng)味協(xié)調(diào)性有相當大的負面影響。

2.5 不同儲存條件下風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味關(guān)系

將以上同批次發(fā)酵乳在不同溫度下風(fēng)味物質(zhì)（乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸、酸類物質(zhì)等）與風(fēng)味指標（風(fēng)味強度和風(fēng)味協(xié)調(diào)性）綜合分析，運用數(shù)學(xué)手段分析風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味指標之間的關(guān)系，結(jié)果如表7所示。

表7 不同儲存溫度下發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味品評分數(shù)的相關(guān)系數(shù)

由表7可以看出，除了乙醛和雙乙酰之間的相關(guān)關(guān)系，發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)乙醛、雙乙酰、揮發(fā)酸以及酸性物質(zhì)兩兩相關(guān)顯著。發(fā)酵乳中的揮發(fā)酸和酸性物質(zhì)與風(fēng)味強度均在α=0.05水平上顯著相關(guān)，其中發(fā)酵乳中的乙醛與風(fēng)味協(xié)調(diào)性相關(guān)非常顯著 （相關(guān)系數(shù)為-0.666），揮發(fā)酸與風(fēng)味協(xié)調(diào)性相關(guān)顯著（相關(guān)系數(shù)為-0.487）。由此可見，發(fā)酵乳中各風(fēng)味物質(zhì)，包括羰基化合物、揮發(fā)酸以及酸類物質(zhì)，對發(fā)酵乳的風(fēng)味協(xié)調(diào)性和風(fēng)味強度均有不同程度的影響。發(fā)酵乳的風(fēng)味，是由各種主要風(fēng)味物質(zhì)共同組成的一個復(fù)雜的整體。

3 結(jié)束語

本研究通過對儲存在不同溫度、不同時間下的成品發(fā)酵乳的風(fēng)味物質(zhì)及風(fēng)味指標進行研究，揭示了冷藏條件下成品發(fā)酵乳中風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，以及發(fā)酵乳風(fēng)味感官變化情況。通過數(shù)據(jù)分析，得到發(fā)酵乳風(fēng)味物質(zhì)之間及其與風(fēng)味指標的相關(guān)關(guān)系規(guī)律，對發(fā)酵乳風(fēng)味研究有理論和實踐上的積極作用。

由于食品風(fēng)味化學(xué)涉及的化合物種類繁多，各種物質(zhì)風(fēng)味特性也不盡相同。在其后的研究中，可以通過增加樣品種類和數(shù)量、擴大風(fēng)味物質(zhì)研究種類、以及運用更適合的數(shù)學(xué)分析工具對發(fā)酵乳的風(fēng)味化學(xué)進行更為深入的分析，深入揭示發(fā)酵乳風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味之間的復(fù)雜關(guān)系。

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Correlation between main flavor compounds and flavor indices of commercial fermented milk

LIU Jing,SUN Ke-jie,GUO Ben-heng
（Dairy Research of Bright Dairy Co,Ltd,Shanghai,200436）

The research is endeavored on the changes of main flavor compounds of commercial fermented milk in storage of 4℃,room temperature and 37℃,which include carbonyl compounds of aldehyde and diacetyl,volatile acid,and acidity.And sensory evaluation scores of the fermented milk,flavor strength and flavor coordination,are investigated With the increase of these flavor compounds,the increase velocity is high at first and then drops.When the flavor of fermented milk is satisfying,the ratio of aldehyde to diacetyl is between 0.56 and 0.70.The correlation analysis of flavor compounds and sensory evaluation scores proves that there is a significant correlation between each other.And the compounds have influence on flavor strength and flavor coordination to a certain extent.

aldehyde;diacetyl;acid;fermented milk;flavor

TS252.54

A

1001-2230（2011）12-0015-05

2011-09-28

上海市農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化項目（083919n1500）。

劉景（1981-），女，博士，研究方向為乳品科學(xué)與工程技術(shù)。