乳制品在食品行業(yè)中占據(jù)重要地位，且人們對奶香型香味料的風味和檔次需求越來越高，因此奶香型香味料成為香精香料領(lǐng)域廣泛研究的焦點。
風味是影響乳制品質(zhì)量的重要因素之一，隨著人們生活水平的提高及健康意識的增強，牛乳這種天然的、營養(yǎng)最接近完善的營養(yǎng)佳品已成為普通家庭餐桌上常見的食品，從而使得人們對乳制品的口感和風味的要求也越來越高。然而，牛乳當中的一些原有的香味物質(zhì)會受到加工、貯存、光照、氧化、水解及內(nèi)源酶等影響而遭到破壞或產(chǎn)生不良的甚至有毒害的風味物質(zhì)，由于奶香味風味化合物在樣品中的存在濃度較低，且將其從樣品基質(zhì)中分離較為困難，因而準確分離和分析乳中的風味化合物一直以來是食品風味化學領(lǐng)域需要解決的問題之一。
乳制品風味物質(zhì)的主要來源
乳脂肪是乳制品風味的重要來源物質(zhì)之一，乳脂肪的主要成分是約占55%的飽和脂肪酸甘油三酯、約占43%的不飽和脂肪酸甘油三酯、分別約占1%的酮酸甘油三酯和羧酸甘油三酯，這些物質(zhì)通過脂肪酶、自身氧化或水解作用產(chǎn)生游離脂肪酸，在加熱過程中，這些游離態(tài)的脂肪酸進行一系列的自動氧化、分解、脫水、脫酸等反應(yīng)形成2-戊酮，2-庚酮等化合物，這些物質(zhì)具有較高的香氣強度，是構(gòu)成乳香的主要成分。
此外乳脂肪中飽和脂肪酸存在一些γ-和δ-羥基酸，這些羥基酸易被轉(zhuǎn)化成γ-和δ-內(nèi)酯，且飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化生成β-酮酸后，會發(fā)生脫羧作用形成甲基酮，而乳脂肪中的不飽和脂肪酸可能通過水合作用生成羥基酸，羥基酸經(jīng)過β-氧化生成γ-和δ-內(nèi)酯，內(nèi)酯類化合物在香氣上與相應(yīng)的酯類有一定的相似之處，是一類重要的奶香味香料化合物，雖然含量不高但對乳中奶香的形成貢獻卻很大。
乳蛋白經(jīng)過美拉德、酶促降解反應(yīng)和微生物等作用所產(chǎn)生的化合物是牛乳的重要風味物質(zhì)。半胱氨酸和甲硫氨酸通過美拉德反應(yīng)形成硫化物，如硫化氫、甲硫醇及二甲基二硫化物等。蛋白質(zhì)或氨基酸可轉(zhuǎn)化為苯乙醛、3-甲基丁醛和吲哚等，在Strecker降解中，氨基酸與α-二羰基化合物反應(yīng)，失去一分子二氧化碳而降解成為少一個碳原子的醛類和氨基酮，生成的這些不同碳原子數(shù)的特殊醛類稱之為Strecker醛類，Strecker醛類物質(zhì)就是造成牛乳不同香氣的重要因素。通常而言，乳糖與氨基酸之間發(fā)生的美拉德反應(yīng)是導(dǎo)致牛乳關(guān)鍵風味物質(zhì)產(chǎn)生的一個重要反應(yīng)，在該反應(yīng)的初始階段，乳糖和賴氨酸生成希夫堿，希夫堿環(huán)化生成N-取代的葡萄糖胺，隨后通過Amadori重排轉(zhuǎn)變?yōu)?-脫氧-1-氨基乳糖賴氨酸;而在高級階段Amadori化合物進一步生成糖脫水和降解產(chǎn)物，如糖醛、呋喃衍生物等物質(zhì)。
奶香型香味料的制備技術(shù)
目前，奶香型香味料的制備技術(shù)大致可分為以下三種：化學法合成單體香味料、酶法水解奶油或稀奶油、微生物發(fā)酵法制備奶香型香味料。不同的制備方法所得的奶香型香味料風味存在一定的差異，因此，要根據(jù)所要制備的目標物的相關(guān)特性及現(xiàn)有的分析技術(shù)和生產(chǎn)條件來確定采用何種制備技術(shù)，以下介紹了幾種主要的奶香型香味料的常用制備和分析技術(shù)及其相關(guān)的優(yōu)缺點。
化學合成法。目前大多數(shù)的奶香型香味料是通過化學合成的方法制得的。如乙偶姻的合成，乙偶姻又稱3-羥基-2-丁酮，也稱之為甲基乙酰甲醇，具有令人愉快的奶油香味，多用作奶油、干酪、堅果等食品的香味增強劑;還可以改變啤酒的風味，確定奶酪發(fā)酵過程中的香味等。我國學者利用NaHSe還原法來制備乙偶姻，產(chǎn)品得率為57%。例如雙乙酰的合成，雙乙酰是一種重要的香料化合物，具有甜的、奶油、黃油香氣。歐陽天慧等人采用三價鐵鹽或二價銅鹽為氧化劑，以乙偶姻為原料來制備雙乙酰。2011年，王江梅等采用KI氧化劑，以乙偶姻為原料來制備丁二酮，氧化劑KI用雙氧水進行再生，該法用碘系催化劑代替鐵系催化劑，降低污染排放。
酶法制備。隨著奶香型香味料需求量日益增大以及人們對于“回歸自然”“綠色安全”的消費需求增加，酶法制備奶香型香味料越來越受到人們的關(guān)注，酶法制備奶香型香味料技術(shù)是通過脂肪酶作用于乳脂肪，催化其水解并增強奶香香味料香氣的一種技術(shù)，因其具備反應(yīng)條件溫和、基本沒有副產(chǎn)物的污染等優(yōu)點，使得酶法制備奶香型香味料的技術(shù)已被廣泛應(yīng)用與研究。
在上世紀70年代，國外就已經(jīng)有利用酶解乳脂制備奶香型香味料的研究報道。國外采用油溶性脂肪酶水解奶酪或奶油得到具有香氣的人造奶油。1993年，日本長谷川公司利用青霉屬的脂肪酶酶解奶酪生產(chǎn)出穩(wěn)定性較好的奶香型香味料，且在餅干加香中具有較好效果，Silver等人利用一種脂肪酶、一種蛋白酶和一種肽酶復(fù)合酶劑處理蛋白、脂肪和酸的混合物，獲得了高強度的且能被用于奶酪生產(chǎn)的奶酪香料前體物質(zhì)。在國內(nèi)，于鐵妹等人用5種脂肪酶對乳脂進行水解，選出了酶解產(chǎn)物氣味較優(yōu)的酶。汪建明等人用脂肪酶和蛋白酶共同作用于牛奶，對酶解條件進行了篩選。李寧等采用來源于假絲酵母的脂肪水解酶酶解乳脂，以酶解乳脂產(chǎn)物的酸值作為評價指標，分別對酶解時間(1—10小時)、酶解溫度(30—50℃)、酶的用量(500—1500U/g)進行實驗，確定該酶在40℃、酶用量1250U/g條件下水解5小時可獲得酸值為(51.90±5.74)mg/g的奶味香基。王蓓等人利用7種脂肪酶水解奶油，并優(yōu)化了水解條件。
酶解乳脂所得的奶香型香味料是一種比較復(fù)雜的基質(zhì)，且準確反映其中的香味物質(zhì)的方法并不統(tǒng)一。目前已報道的奶香型香味料香成分的提取、分析方法主要有直接溶劑萃取法，同時蒸餾萃取法、溶劑輔助香味物質(zhì)蒸發(fā)法、超臨界二氧化碳萃取法、固相微萃取法、吹掃-捕集法等采用直接溶劑萃取法結(jié)合GC-MS、GC-O和AEDA等方法對不同貯藏時間的脫脂乳粉的風味物質(zhì)進行分析檢測，實驗結(jié)果顯示，醛類、酮類及游離脂肪酸類物質(zhì)是脫脂乳貯藏過程中產(chǎn)生主要的揮發(fā)性風味物質(zhì)。
微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)奶香型香味料是指采用一些微生物，以乳或乳制品為底物，發(fā)酵生產(chǎn)奶香型香味料的方法。由于微生物細胞內(nèi)含有的酶系種類繁多，發(fā)酵產(chǎn)生的奶味香氣多樣化，包含有機酸、醇類、羰基類、各種酯類、內(nèi)酯類、硫化物等近百種香味成分，與天然牛奶十分接近，其香氣自然、柔和，是純?nèi)斯ふ{(diào)配技術(shù)難以達到的。2000年，Kar等以乳品加工副產(chǎn)物乳清為底物，利用雙乙酰乳酸乳球菌變種DRC1加上乳糖乳酸乳球菌712和乳酪腸膜樣明串珠菌亞種543加上乳糖乳酸鏈球菌712的混合菌發(fā)酵制備雙乙酰奶味香料。結(jié)果表明，添加0.03%過氧化氫和0.004%過氧化氫酶，可提高雙乙酰的含量，所得的奶味香料雙乙酰具有均勻純正的奶香味。2003年，何杰以牛奶為底物，利用雙乙酰乳酸乳桿菌發(fā)酵牛奶制備雙乙酰奶香型香味料。實驗證明，向發(fā)酵液中添加0.01mol/L硫酸銅可提高雙乙酰的形成活性，添加0.1%檸檬酸鈉可部分阻遏雙乙酰還原酶的產(chǎn)生。
在乳品發(fā)酵產(chǎn)香實驗中，當體系中缺乏乳糖或是乳糖分解耗盡時，乳酸菌利用乳酸鹽產(chǎn)生乙酸鹽、乙醇和二氧化碳，這些中間體物質(zhì)參與蛋白、脂肪、核酸等物質(zhì)的代謝，生成酮類、醛類、脂肪酸、含硫化合物、內(nèi)酯等代謝產(chǎn)物，大大提高了發(fā)酵液的香氣強度。
奶香型香味料的分析技術(shù)
氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。自1950年開始，氣相色譜技術(shù)就被開始用于風味物質(zhì)的分析，后來得到進一步的改進，氣相色譜技術(shù)以氣體為流動相，加以高靈敏度的檢測器，依據(jù)待測物中各組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行，在兩相之間進行多次反復(fù)的分配，經(jīng)過一定的柱長后便被分離，隨后經(jīng)檢測器檢測產(chǎn)生信號并在記錄儀上出現(xiàn)各組分的色譜峰。目前風味物質(zhì)的定性定量分析通常用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀技術(shù)實現(xiàn)，由氣相色譜進行分離，再經(jīng)質(zhì)譜對分離未知物進行定性。質(zhì)譜儀種類很多，不同類型的質(zhì)譜儀的主要區(qū)別在于離子源。質(zhì)譜儀的分辨率也非常重要，對于定性是至關(guān)重要的。目前大部分的分析工作用的都是一維色譜，一維色譜主要用來分析簡單的化合物，而對于基質(zhì)組分復(fù)雜的化合物，通常用二維色譜進行定性。因此，在進行質(zhì)譜分析前，要根據(jù)樣品性質(zhì)和分析要求選擇合適的質(zhì)譜儀。
氣相色譜-嗅覺辨別法。氣相色譜-嗅覺辨別法是一種可以有效鑒定樣品中揮發(fā)性氣味活性化合物的分析方法。在該方法中人的嗅覺就如同物理檢測器一樣敏感，樣品進入GC，經(jīng)由毛細管柱分離后，流出組分被分流閥分成兩路，一路進入化學檢測器(FID或MS)，另一路通過專用的傳輸管線進入嗅探口，然后由聞香師在嗅聞儀的嗅聞口記錄不同時間流出的組分的香型和強度。因而GC-O技術(shù)在香氣活性的分析方面適用性較強，如今已廣泛應(yīng)用于奶味香精的分析研究。
電子鼻分析技術(shù)。由于氣味的成因和構(gòu)造非常復(fù)雜，而且人的嗅覺靈敏度容易受外界環(huán)境因素的干擾而改變，從而影響到嗅聞人員對待測組分的香型和強度的準確描述，而且這種感官評定方法主觀性太強，造成各組表述結(jié)果不穩(wěn)定，因此，為了彌補感官評價方法的缺憾，電子鼻技術(shù)逐步發(fā)展起來。電子鼻技術(shù)是利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)圖案來識別氣味的電子系統(tǒng)，它可以在很長一段時間內(nèi)連續(xù)地、實時地檢測特定樣品的氣味狀況，因此在生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。艾娜絲 王靜 張曉梅 鄭福平 孫寶國
