UHT热处理对牛奶中风味物质的影响

王万厚，母智深

（1.鄂尔多斯市城市公共事务管理局，内蒙古 鄂尔多斯,017000；2.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，呼和浩特,010018）

UHT热处理对牛奶中风味物质的影响

王万厚1，母智深2

（1.鄂尔多斯市城市公共事务管理局，内蒙古 鄂尔多斯,017000；2.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，呼和浩特,010018）

结合固相微萃取（SPME）及气相色谱-质谱（GC-MS）研究UHT热处理后牛奶的风味变化，并与原料牛乳风味特征进行对比。结果表明：新鲜原料乳中可以检测到50种挥发性风味物质,其中酸类最多，其他还包括醛，醇，酮，酚，酯等。牛乳经过137℃，4 s加热杀菌后，挥发性风味物质有75种，除上述风味化合物外，酯类和酮类数量明显增加，其中甲基酮,3-羟基-2-呋喃酮，δ-癸内酯，γ-十二内酯是UHT乳中重要挥发性风味物质，对形成UHT乳特有风味起重要作用。

牛乳；UHT；风味物质；固相微萃取（SPME）；气相色谱-质谱法（GC-MS）

0 引 言

鲜牛乳中丙酮、乙醛、油酸、丁酸、甲硫醚及其他游离脂肪酸和羰基化合物类、甲酸、乙酸等有机酸类和甲醛、丁酮、2-己酮、2-戊酮等羰基化合物类等[1]。牛乳经过巴氏杀菌后，挥发性物质达到69种[2]。Giovanna等研究发现经过加热处理的牛奶中含有酮、醛、硫化物、苯环类和萜类等五大类挥发性风味物质[3]。牛奶中挥发性的风味物质大体上可归纳为二大类：一类是烃、醇、醛、酮、酸、酯、内酯等简单化合物；另一类是含有氧、氮、硫的杂环化合物[4]。

本研究采用固相微萃取（SPME）并结合GC-MS技术，对新鲜原料乳和经过UHT热处理后的乳中挥发性风味成分进行对比，分析UHT热处理对牛奶风味的影响，为生产高品质的UHT灭菌乳所采用的工艺条件提供科学依据。

1 实 验

1.1 材料

新鲜原料乳（荷斯坦奶牛）取至牧场，快速冷却到4℃，2 h内运往实验室。牛乳理化指标为：密度1.028×103kg/m3,干物质质量分数12.96%，蛋白质质量分数3.10%，脂肪质量分数3.32%，滴定酸度14.8°T。

同批次原料乳小批量 （10 kg）UHT热处理，UHT加热条件为：137℃，保温时间4 s，灌装出口温度30℃。PET瓶无菌灌装后，冷却到室温备用。

1.2 仪器

小型UHT超高温杀菌机(ST-20)，磁力加热搅拌器（IKA LABROTECHNIK），固相微萃取（SUPELCO SPME），气一质谱联用仪(HEWLETT PACKARD HP6890series/HEWLETT PACKARD 5973)，所用色谱柱为HP－innowax毛细管柱（60m×0.32mm×0.25μm）。

GC条件：HP－innowax （60m×0.32mm×0.25μm）非极性毛细管柱，柱流速1 mL/min，柱平衡温度30 s，程序升温：70℃保持1 min，以4℃/min升到240℃，保持20 min。检测器温度280℃，进样器温度250℃，分流比为1∶5。

MS条件：GC/MS传输线温度280℃，EI离子源，电离电压70 eV，检测范围29～400amu，载气为氦气[5]。

1.3 样品的制备

8 mL乳样置于20 mL（20 mm×72 mm）小玻璃瓶，加入10 μL 4-甲基-2-戊酮作为内标。用可旋紧铝盖封口，铝盖内由针头可刺穿的聚四氟乙烯和硅胶垫密封。固相微萃取(SPME)(Supelco,Bellefonte,USA)，涂层材料DVB/CAR on PDMS，涂层厚度50/30 μm。 样品瓶置于50℃水浴加热并快速搅拌。平衡5 min后，将针头通过密封垫插入小瓶，将固相微萃取柱塞推下，吸附层暴露在小瓶顶空位置。吸附15 min后将吸附层收回到针头并移出样品瓶，用GC-MS测定[6]。

1.4 数据处理

在NIST标准质谱库中自动检索各组分质谱数据。并参考标准图谱对检测结果进行分析和确认。通过挥发性风味物质与内标物粒子流强度进行相对定量。

实验统计方法采用SPSS 11.5。

2 结果与分析

2.1 原料乳中挥发性风味物质组成分析

牛奶的风味物质是使牛奶产生特有风味的一些化学物质，多属有机物，主要包括游离脂肪酸、醇、酯、内酯、醛、酮、酚、醚、含硫化合物及萜类等多种有机化合物[7]。本文利用SPME-GC-MS对原料乳和UHT乳中的挥发性风味物质进行测定。图1为原料乳样品中挥发性风味物质的总离子流图。测得63个化合物峰。通过乳中挥发性风味物质与内标物的粒子流强度进行对比，进行相对定量。确认原料乳中50种挥发性化合物（表1）。所鉴定的挥发性化合物种类小于张兰威报道[2]。Moio et al[8]从原料乳中分离并鉴定出80中风味物质。这种差别可能与牛的品种，生长环境，饲料，风味物质提取条件以及测定方法有关。

50 种成分主要分为7大类，即酚，醛，酮，酸，醇类，酯和其它化合物。酚类4种，其中麦芽酚和5-羟基-二氢麦芽酚含量分别为0.63 μg mL-1和6.33 μg mL-1；醛类10种，羟基乙醛和糠醛含量较高，分别为19.84 μg mL-1，17.30 μg mL-1；酮类5种，1，3-二羟基-2-丙酮和3-羟基-2-呋喃酮为主；醇类6种，以2-乙基已醇和1-苯氧基-2-丙醇为主。酯类4种，其中γ-丁内酯酸含量最高，达到21.30 μg mL-1；酸类13种。 其他化合物包括醚，酰，吡嗪和胺等。丙酸，丁酸，己酸，辛酸和葵酸是形成牛奶香气的重要成分[4]，目前合成牛奶香精中酸类化合物主要由这5种酸组成[9]。

2.2 UHT热处理后乳中挥发性风味物质的组成成分

图2为UHT乳中挥发性风味物质的总离子流图。牛乳经过137℃，4 s加热处理后，挥发性风味物质与原料乳相比，在组成和含量上发生很大变化。共分离出81种化合物，可鉴定的化合物有74种。其中酸类16种，醛类12种，酮类14种，酚类4种，酯10种类，醇类7种，其他化合物12种表1。酸类中以十六酸质量浓度最高，达到37.63 mg/L。牛乳经过UHT处理后，乳中特有的酸类，如丙酸，丁酸，己酸，辛酸和葵酸仍然是主要的酸类风味化合物。加热前后，牛乳中酚类化合物在数量和种类上没有变化；醇类主要为呋喃醇，其次是1-苯氧基-2-丙醇。牛乳经过UHT处理后酯类和酮类化合物变化最大，与原料乳相比较有7种酯类化合物形成，它们分别为：乙酸乙酯，2，4-戊二烯-4-内酯，2（5）-庚烯-4-内酯，γ-辛内酯，δ-辛内酯，γ-壬内酯和δ-癸内酯。酮类挥发性化合物数量增加最多，有9种新形成酮类。

牛奶加热后脂肪酸发生了一系列化学反，生成了酯类等物质。乳中的酯类主要由C1-C20脂酸的酯化产物，其中以内酯类为主。酯类是形成UHT乳最主要的化合物[10]。内酯类与滋气味和风味有密切关系，在鲜乳中非常低的含量就可赋予良好的风味，如果含量过，则会形成不良滋气味[10]。

乳中一些酮酸和羟基，经加热后分别形成甲基酮和内酯类化合物，对加热后的乳制品香气也有影响。其中C3-C9的甲基酮对加热奶的香气有重要影响[11]。本实验发现的酮类物质主要有 丙酮，丁酮，戊酮，甲基酮，2-庚酮，3-羟基-2-呋喃酮2 （5H）-呋喃酮，2-壬酮、3-羟基丁酮等。研究表明：丙酮和2-丁酮是由牛体代谢，通过血液进入乳中[12]。2-戊酮和2-庚酮是环丙基甲酮经过加热诱导而产生。这些酮类也可以由脂肪的β-氧化所产生[13]。

表1 原料乳和UHT乳中的挥发性风味物质测定结果 mg/L

UHT处理会生成多种独特的风味物质，如：2-庚酮是由亚油酸氧化产生，赋予UHT乳奶油气味，是UHT乳风味物质的主要组成成分，也是UHT乳具有的独特风味物质；2-丁酮、2-戊酮具有果香、甜味，轻微的乳样香气；2-壬酮具有乳酪、奶香，具有的独特风味物质；苯甲醛对乳整体良好风味的形成有重要作用，呈苦杏仁香味和焦味，有果香、坚果香韵；壬醛能表现出新鲜味；糠醇具有甜香、焦糖香；异戊醇具有醇香；乙酸乙酯、丁酸乙酯有甜果香；己酸乙酯有果香；辛酸乙酯有水果香和椰子香味等[14]。

3 结 论

牛乳经过UHT热处理后，乳中的挥发性风味化合物在种类和数量上发生明显变化。产生了多种特有的香气成分，形成UHT乳独特风味特征。采用SPMEGC-MS测定经过137℃，4 s热处理后的牛乳，鉴定的挥发性风味化合物有75种。其中酸类16种，醛类12种，酮类14种，酚类4种，酯10种类，醇类7种，其它化合物12种。与原料乳相比较，酯类化合物和酮类化合物明显增加。丙酸，丁酸，己酸，辛酸，葵酸，麦芽酚，甲基酮,3-羟基-2-呋喃酮，δ-癸内酯，γ-十二内酯，乙酸乙酯等是UHT乳中重要挥发性风味物质，对形成UHT乳特有风味起重要作用。

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Effect of UHT Treatment on Volatile Compounds in Milk

WANG Wan-hou1,MU Zhi-shen2
(1.Ordos Management Bureau of Munlclpal Public Utilities,Ordos 017000,China;2.College of Food Science and Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China)

The volatile profile of raw milk and UHT milk was studied by the method of solid-phase micro-extraction and gas chromatography–mass spectrometry (SPME–GC–MS)to determinate the characteristic volatile compounds of UHT milk and to know the change in the volatile profile of milk before and after UHT treatment.A total of 50 compounds were detected in raw milk,in which carboxylic acids were the most abundant volatile compounds.Other volatile compounds include acids,aldehyde,ketones,esters,alcohols and phenol.About 75 volatile compounds were identified and quantified after the heat treatment with 137℃,4s.Content of volatile compounds was significantly modified (P＜0.05)and the relative total amounts of esters and ketones increased after UHT heat treatment.The most characteristic compounds of UHT milk aroma were some methyl ketones(2-butanone,2-pentanone and 2-heptanone),3-Hydroxy-2-pyranone,δ-Decalactone and γ-Dodecalactone.

milk;UHT;volatile compounds;SPME;GC–MS

TS252.1

A

1001-2230（2012）04-0036-03

2011-11-23

王万厚（1967-），男，硕士，从事畜牧科学方面的研究。

母智深