艾娜絲，張曉梅，仝令君，王靜，*，孫寶國(guó)，鄭福平（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心/北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048）

SDE與SAFE分析全脂巴氏乳揮發(fā)性成分

艾娜絲1，2，張曉梅1，2，仝令君2，王靜2，*，孫寶國(guó)2，鄭福平2
（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；2.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心/北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048）

采用同時(shí)蒸餾萃取與溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法萃取分析巴氏全脂乳的揮發(fā)性成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GCMS）對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明同時(shí)蒸餾萃取法以二氯甲烷為萃取溶劑時(shí)鑒定出8種成分，以乙醚為萃取溶劑時(shí)鑒定出6種成分；溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法鑒定出8種，兩種方法共計(jì)鑒定出14種揮發(fā)性成分，其中酸類8種、醛類1種、醇類2種、酯類2種、其它類1種，其中含量較大的有己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸等。

巴氏全脂乳；同時(shí)蒸餾萃取；溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)；氣質(zhì)聯(lián)用；揮發(fā)性成分

人們對(duì)乳品營(yíng)養(yǎng)和健康的需求，促使食品加工行業(yè)在保證營(yíng)養(yǎng)和安全的前提下，設(shè)法減少乳制品的脂肪含量。相對(duì)于全脂乳（含脂量為3%～5%），脫脂乳（含脂量為0.5%）和低脂乳（含脂量為1%～2%）因與減肥、減少心血管疾病等代謝疾病的控制有關(guān)而備受消費(fèi)者青睞［1］。很多研究報(bào)道表明，攝入低脂乳制品被認(rèn)為是對(duì)健康有益無(wú)害的［2］。人們對(duì)乳制品的喜好受到其口感、風(fēng)味及組織特性等感官因素的影響，而這些因素都和乳品中脂類的含量有重要關(guān)系，使得相對(duì)于脫脂和低脂乳制品，消費(fèi)者更青睞全脂乳品的風(fēng)味［3］。因此，衡量消費(fèi)者對(duì)乳品的可接受性和喜好度方面，風(fēng)味是重要的考查指標(biāo)。

牛乳由于基質(zhì)含量很少，且其中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)會(huì)在加熱過程中發(fā)生失真現(xiàn)象［4-7］，因此準(zhǔn)確，快速的定性定量其中揮發(fā)性風(fēng)味成分一直是風(fēng)味研究領(lǐng)域的難題。目前，已報(bào)到的有關(guān)乳制品揮發(fā)性成分的前處理方法包括頂空固相微萃?。?］、同時(shí)蒸餾萃?。?］、溶劑輔助蒸發(fā)萃?。?0］及超臨界［11］等。其中同時(shí)蒸餾萃取使樣品蒸氣與萃取溶劑充分混合，反復(fù)萃取，并對(duì)沸點(diǎn)較高的組分萃取率較高，而溶劑輔助蒸發(fā)萃取法可用于復(fù)雜基質(zhì)樣品中揮發(fā)性組分的萃取，也可用于高沸點(diǎn)或難揮發(fā)性物質(zhì)的萃取，并且此方法是在低溫、高真空度下進(jìn)行，所以此法萃取所得的揮發(fā)性組分香氣逼真，無(wú)煮熟味道［12-13］。

本文主要通過兩種風(fēng)味萃取技術(shù)并結(jié)合GC-MS分析，即SDE、SAFE結(jié)合GC-MS準(zhǔn)確定性定量巴氏全脂乳風(fēng)味組分，為改善脫脂乳的風(fēng)味提供重要的理論參考。

1　材料與方法

1.1樣品采集

巴氏全脂乳混合樣品于2011年10月～12月采自北京三元食品有限公司，并將樣品轉(zhuǎn)移至避光容器中置于手提式冷藏盒中。樣品與2 h之內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，并置于（4±1）℃冰箱30 min后進(jìn)行后期試驗(yàn)分析。

1.2試驗(yàn)試劑與儀器設(shè)備

1.2.1試驗(yàn)材料

標(biāo)準(zhǔn)品C6-C30正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純）、鄰二氯苯（色譜純）：北京百靈威化學(xué)技術(shù)有限公司；分析純NaCl：北京國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2.2儀器設(shè)備

Agilent 6890N-5973i氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、DBWAX毛細(xì)管柱（30.0 m×250 μm×0.25 μm）：美國(guó)安捷倫科技有限公司。

1.3同時(shí)蒸餾萃取分離全脂巴氏乳揮發(fā)性風(fēng)味成分

SDE（CH2Cl2/C4H10O）：先用N2將待用SDE裝置吹掃5 min，取150 mL樣品、20 g NaCl置于500 mL燒瓶中接入SDE的輕相端，取溶劑20 mL（二氯甲烷或乙醚）作為萃取劑置于梨形瓶中，接入SDE裝置的另一端（當(dāng)二氯甲烷作為萃取溶劑時(shí)，二氯甲烷接入SDE的重相端，巴氏全脂乳樣品接入SDE的輕相端；當(dāng)乙醚作為萃取溶劑時(shí)，乙醚接入SDE的輕相端，巴氏全脂乳樣品接入SDE的重相端），加熱，待SDE兩端回流時(shí)開始計(jì)時(shí)，萃取3 h，萃取結(jié)束后，收集萃取液，用萃取溶劑洗梨形瓶3次，合并萃取液，并用萃取液質(zhì)量5%的無(wú)水硫酸鈉干燥過夜（置于4℃冰箱中），用定量濾紙過濾，用Vigreux柱（3.3 cm×45 cm）精餾萃取液至2 mL，然后將此萃取液用低速高純N2吹掃濃縮至0.5 mL，取0.1mL的制備濃縮液加入0.1mL的內(nèi)標(biāo)（0.2 μg/mL的鄰二氯苯的二氯甲烷（或鄰二氯苯的乙醚））中，搖勻混合，待測(cè)。試驗(yàn)重復(fù)3次取其平均值。

1.4溶劑輔助蒸發(fā)法分離全脂巴氏乳揮發(fā)性風(fēng)味成分

將SAFE的蒸餾頭進(jìn)、出水管通入50℃循環(huán)水，以500 mL圓底燒瓶作為蒸餾瓶置于50℃的水浴中，將210 mL的全脂巴氏乳倒入SAFE裝置的滴液漏斗，把液氮加入冷阱中，同時(shí)將揮發(fā)物收集瓶置入裝滿液氮的保溫瓶中。打開真空泵對(duì)系統(tǒng)抽真空，當(dāng)打開分子擴(kuò)散泵，系統(tǒng)壓力降至10-5Pa以下時(shí)，打開滴液漏斗的活塞，緩慢滴加，萃取約40 min～50 min。當(dāng)萃取滴液漏斗中樣品剩約10 mL且蒸餾燒瓶中液體凝固至轉(zhuǎn)子幾乎不再轉(zhuǎn)動(dòng)或液體體積不再減少時(shí)，停止萃取，關(guān)閉真空泵，釋放壓力。將在收集瓶中的含水的揮發(fā)性物質(zhì)萃取液倒入250 mL分液漏斗中，同時(shí)用重蒸后的二氯甲烷50 mL分3次萃取有機(jī)相，所獲得的萃取液流入100 mL圓底燒瓶中。最后，將圓底燒瓶中萃取用置于50℃～52℃水浴鍋中，用Vigreux柱（3.3 cm× 45 cm）精餾濃縮至0.5 mL，取0.1 mL的制備濃縮液加入0.1 mL的內(nèi)標(biāo)（0.2 μg/mL的鄰二氯苯的二氯甲烷）中，搖勻混合，待GC/MS分析。試驗(yàn)重復(fù)3次取其平均值。

1.5GC-MS分析條件

進(jìn)樣量1 μL，分流進(jìn)樣，分流比20∶1，色譜柱為DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。進(jìn)樣口溫度：250℃，溫度220℃，初溫30℃，不保持，2℃/min升到60℃，保持2 min，然后以5℃/min升到190℃，不保持，最終以2℃/min升到230℃保持7 min。載氣：高純氦氣，流速：0.8 mL/min。

1.6定性定量分析

1.6.1定性分析

對(duì)巴氏全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味成分的定性分析主要采用氣質(zhì)聯(lián)用儀和MSDchem工作站Nist 11譜庫(kù)，選擇匹配度大于90的物質(zhì)，另外還結(jié)合校對(duì)保留指數(shù)法進(jìn)行確定。

保留指數(shù)計(jì)算公式：RI=100n+100×tr-tn/tn+1-tn

式中：RI為保留指數(shù)；n和n+1分別為未知物流出前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)；tn和tn+1分別為對(duì)應(yīng)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間，min；tr為未知物在氣相色譜中的保留時(shí)間（tn＜tr＜tn+1），min。

1.6.2定量分析

依據(jù)巴氏全脂乳總離子流圖檢索Nist20 11譜庫(kù)并結(jié)合參考文獻(xiàn)分析巴氏全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味化合物組成，峰面積歸一化法計(jì)算組分相對(duì)百分含量。

2　結(jié)果與分析

2.1同時(shí)蒸餾萃?。⊿DE）揮發(fā)性成分分析結(jié)果

巴氏全脂乳的SDE-GC/MS萃取分析試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1SDE-GC/MS分析巴氏全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成Table 1　The volatile composition of the whole milk by SDE-GC/MS

使用同時(shí)蒸餾萃取巴氏全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味成分，共萃取到11種風(fēng)味物質(zhì)，其中用二氯甲烷作為萃取溶劑，共萃取到8種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，分別為己酸、辛酸、壬酸、n-癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、2-庚烯和n-十六酸，而用乙醚作為萃取溶劑萃取到6種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，分別為乙酸乙酯、乙醇、辛酸、壬酸、n-癸酸和十三烷基丁酸酯。其中用二氯甲烷作為萃取溶劑得到的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中短鏈脂肪酸的種類和含量最多，含量占巴氏全脂乳揮發(fā)性物質(zhì)總含量的99.8%。而用乙醚作為萃取溶劑得到的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中短碳鏈脂肪酸含量占巴氏全脂乳揮發(fā)性物質(zhì)總含量的7.0%。以二氯甲烷作為萃取溶劑的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，中短碳鏈脂肪酸是牛乳的主要特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)牛乳的風(fēng)味具有重要影響。其次，相對(duì)于乙醚作為萃取溶劑，二氯甲烷的極性和選擇性對(duì)于萃取全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)方面要優(yōu)于乙醚作為萃取溶劑［14］。

2.2溶劑輔助蒸發(fā)香味物質(zhì)萃?。⊿AFE）全脂乳揮發(fā)性成分分析結(jié)果

用SAFE-GC/MS萃取分析巴氏全脂牛乳的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，使用SAFE方法萃取在巴氏全脂乳中共萃取到8種揮發(fā)性物質(zhì)，其中短鏈脂肪酸的種類和含量最多，含量占全脂乳揮發(fā)性物質(zhì)總含量的81.5%。SAFE結(jié)果顯示，中短鏈脂肪酸是牛乳的主要特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)牛乳的風(fēng)味具有重要影響。此外，巴氏全脂乳中出現(xiàn)了己醛和1-丁醇，己醛可能來源于乳脂肪中不飽和脂肪酸的自動(dòng)氧化，1-丁醇可能與相應(yīng)的醛類物質(zhì)的降解有關(guān)。己醛的風(fēng)味閾值低，有文獻(xiàn)報(bào)道其在牛乳中存在并且呈現(xiàn)油脂味道，一定程度上參與了牛乳風(fēng)味的形成；而1-丁醇由于其含量較低，風(fēng)味閾值較高，所以對(duì)牛乳風(fēng)味的貢獻(xiàn)較?。?5-17］。

由此可知，牛乳中代表牛乳風(fēng)味的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有：中短鏈脂肪酸，如乙酸、丁酸、己酸、辛酸、正癸酸等；含硫化合物，如二甲基砜；以及可能含有的少量的醛酮類、醇類等。

表2SAFE-GC/MS分析巴氏全脂乳揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成Table 2　The volatile composition of the whole milk by SAFE-GC/MS

3　結(jié)論

從SDE和SAFE萃取結(jié)果可知，在巴氏全脂乳中初步鑒定出14種揮發(fā)性成分，其中SDE萃取中以二氯甲烷為萃取溶劑得到8種風(fēng)味化合物，以乙醚為萃取溶劑得到6種風(fēng)味化合物，而SAFE萃取得到8種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。SDE與SAFE萃取方法在巴氏全脂乳的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取方面各具優(yōu)勢(shì)。因此，關(guān)于巴氏全脂乳的揮發(fā)性成分的分析應(yīng)將多種萃取方法結(jié)合，才能達(dá)到更全面更真實(shí)的分析效果。

［1］Devkota S，Wang Y，Musch MW，et al.Dietary-fat-induced taurocholic acid promotes pathobiont expansion and colitis in Il10-/-mice［J］.Nature，2012，487（7405）：104-109

［2］ Steinmetz KA，Childs MT，Stimson C，et al.Effect of consumption of whole milk and skim milk on blood lipid profiles in healthy men［J］. The American Journal of Clinical Nutrition，1994，59（3）：612-618

［3］Drewnowski A.Why do we like fat？［J］.Journal of the American Dietetic Association，1997，97（7）：S58-S62

［4］De Wit JN.Nutritional and functional characteristics of whey proteins in food products［J］.Journal of Dairy Science，1998，81（3）：597-608

［5］Van Boekel M.Effect of heating on Maillard reactions in milk［J］. Food Chemistry，1998，62（4）：403-414

［6］Karatapanis AE，Badeka AV，Riganakos KA，et al.Changes in flavour volatiles of whole pasteurized milk as affected by packaging material and storage time［J］.International Dairy Journal，2006，16（7）：750-761

［7］Mehta RS，Bassette R，Ward G.Trimethylamine Responsible for Fishy Flavor in Milk from Cows on Wheat Pasture［J］.Journal of Dairy Science，1974，57（3）：285-289

［8］Panseri S，Chiesa S，Soncin LM，et al.A headspace solid-phase microextraction gas-chromatographic mass-spectrometric method （HS-SPME-GC/MS）to quantify hexanal in butter during storage as marker of lipid oxidation［J］.Food Chemistry，2011，127（2）：886-889

［9］Kobayashi N，Mizota Y，Kumazawa K，et al.Character Impact Odorants of High-Heat Skim Milk Powder Isolated by Simultaneous Distillation-Extraction［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2008，56（7）：2469-2476

［10］Li N，Zheng FP，Chen HT，et al.Identification of volatile components in Chinese Sinkiang fermented camel milk using SAFE，SDE，and HS-SPME-GC/MS［J］.Food Chemistry，2011，129（3）：1242-1252

［11］Larráyoz P，Carbonell M，Ibá?ez F，et al.Optimization of indirect parameters which affect the extractability of volatile aroma compounds from Idiaza?bal cheese using analytical supercritical fluid extractions（SFE）［J］.Food Chemistry，1999，64（1）：123-127

［12］Frank DC，Owen CM，Patterson J.Solid phase microextraction（SPME）combined with gas-chromatography and olfactometry-mass spectrometry for characterization of cheese aroma compounds［J］.LWTFood Science and Technology，2004，37（2）：139-154

［13］Bendall JG.Aroma compounds of fresh milk from New Zealand cows fed different diets［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2001，49（10）：4825-4832

［14］鄒青青，黃明泉，孫寶國(guó)，等.同時(shí)蒸餾萃取結(jié)合GC-MS分析紅托竹蓀揮發(fā)性成分［J］.分析檢測(cè)，2011，32（10）：425-430

［15］Valdez-Fragoso A，Mújica-Paz H，Welti-Chanes J，et al.Reaction kinetics at high pressure and temperature：effects on milk flavor volatiles and on chemical compounds with nutritional and safety importance in several foods［J］.Food Bioprocess Technology，2011，4（6）：986-995

［16］Nursten HE.The flavour of milk and dairy products：Ⅰ.Milk of different kinds，milk powder，butter and cream［J］.International Journal of Dairy Technology，1997，50（2）：48-56

［17］Forss DA.Review of the progress of dairy science：Mechanism of formation of aroma compounds in milk and milk products［J］.Journal of Dairy Research，1979，46（4）：691-706

Analysis of Volatile Components in Pasteurized Whole Milk by SDE and SAFE Combining with GC-MS

AI Na-si1，2，ZHANG Xiao-mei1，2，TONG Ling-jun2，WANG Jing2，*，SUN Bao-guo2，ZHENG Fu-ping2
（1.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin300457，China；2.Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health/Beijing Key Labaratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Volatile compounds extracted by simultaneous distillation extraction（SDE）and solvent assisted flavor evaporation（SAFE）from pasteurized whole milk were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.In SDE and SAFE analysis，8 compounds were both identified with dichloromethane as extraction solvent respectively，while a total of 6 compounds were identified in the extraction of ethyl ether.Totally，14 volatile compounds were obtained by these two kinds of methods，including 8 fatty acids，1 aldehyde，2 alcohols，2 esters，and 1 other compound.The prominent compounds were hexanoic acid，octanoic acid，decanoic acid，lauric acid，myristic acid，etc.

pasteurized whole milk；SDE；SAFE；GC-MS；volatile components

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.10.027

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2011AA100903）；北京市高等學(xué)校高層次人才引進(jìn)與培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（CIT&TCD20130309，IDHT20130506）作者簡(jiǎn)介：艾娜絲（1986—），女（哈薩克），在讀博士生，研究方向：食品風(fēng)味化學(xué)。
*

王靜（1976—），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：功能性食品。

2015-06-25