乳脂酶解物对牛奶增香原理的探究

苗君莅，张锋华，肖杨，任璐，蔡涛，王辉

（光明乳业研究院乳业生物技术国家重点实验室，上海 200436）

乳脂酶解物对牛奶增香原理的探究

苗君莅，张锋华，肖杨，任璐，蔡涛，王辉

（光明乳业研究院乳业生物技术国家重点实验室，上海 200436）

摘 要：对添加稀奶油酶解物的90%脱脂乳感官明显提高的原理进行了探究。通过GC技术和固相微萃取（SPME）结合GC-MS的方法发现，作为乳类关键香成分的脂肪酸明显增加，其中，C8～C18的脂肪酸中偶数碳脂肪酸均有数倍增长；共检测到挥发性物质34种，其中特征性风味物质23种，对奶香贡献较大的脂肪酸类物质增长了83.9%，酮类增加了33%。因此，从机理上解释了增香90%脱脂乳风味提高的原因。

关键词：酶解物；增香；原理

牛奶，除丰富的营养价值外，纯正浓郁的乳香同样是其强烈的魅力，但牛奶香气易受热处理和牛奶成分组成两方面的影响，使得品尝中的香气、余味、新鲜度和强度等可口性大打折扣，特别是脱脂和部分脱脂牛奶，由于脂肪的减少，更是口感单薄、奶香不足。

脂肪酶因其对脂肪酸特有的专一性、控制了乳脂肪中甘油三酯的水解，能够得到理想的乳香物质。酶解后的挥发性游离脂肪酸可以产生乳品的特征性风味，例如酪香、乳香、奶油感。脂肪酸中的丁酸、己酸和辛酸是“奶油”风味的重要贡献者[1]。

R.G.Agnold和K.M.Shahani等[2]以稀奶油、奶油和无水奶油为原料，通过控制脂肪酶对乳脂肪的水解程度，获得具有乳香味的主要成分以达到酶解增香的目的。Victor M等[3]用脂肪酶对乳脂肪进行水解就可以得到具有浓郁奶香的产品或香精。在国内，还没有将稀奶油的酶解产物直接用于牛奶增香的报道。作者通过筛选，确定出脂肪酶RO的酶解稀奶油产物，对牛奶增香效果明显，本文则对RO酶解产物改善牛奶风味的原理进行了探究。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

稀奶油（脂肪含量36%～40%）、90%脱脂牛奶：光明乳业股份有限公司乳品二厂提供；脂肪酶RO：帝斯曼（DSM）食品配料部提供；其他试剂均为分析纯。

ZHWY-200D多振幅轨道摇床：上海智城分析仪器制造有限公司；恒温水浴锅：德国GFL；T25 IKA乳化机；APV100均质机；酸度计：美国 Orion；CAR/PDMS 75 um萃取头：美国；6890-5973气相色谱质谱联用仪：安捷伦（美国）。

1.2 方法

1.2.1 稀奶油的酶解反应

在锥形瓶中，加入灭菌稀奶油，预热至水解温度，加入脂肪酶RO，该酶的最佳工艺条件为：E/S 1%、40℃、恒温摇床中反应4 h，反应终止后灭酶（80℃，30 min）。此为酶解稀奶油产物。

1.2.2 增香牛奶的制备

预处理后的90%脱脂奶，加入0.5%（体积分数）的酶解产物，进而均质、杀菌、冷却、灌装，得到增香脱脂奶。

1.2.3 感官评价

参照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》对加入酶解产物的牛奶进行感官评定。

香气评定结果用分数表示（满分为40分），选用纯正（39.1分～40.0分）、较纯正（36.0分～39.0分）、可以（32.0分～35.9分）、尚可（28.0分～31.9分）、及格（24.0分～27.9分）和不及格（24.0分以下）表述。

1.2.4 酸值的测定

通过对乳脂肪酸价的测定来衡量乳脂肪水解程度。酸值（Acid Value）是指中和1 g乳脂肪中游离脂肪酸所需的氢氧化钾的量（mg）（GB/T 5530-2005）。

式中：C为所用KOH标准溶液的浓度，（mol/L）；V为所用KOH标准溶液的体积，mL；m为样品的质量，g；56.1 为氢氧化钾的摩尔质量，（g/moL）。

1.2.5 固相微萃取（SPME）

萃取条件：萃取温度70℃；萃取时间30 min；平衡时间30 min；解析时间3 min。

1.2.6 GC-MS条件[4-6]

1.2.6.1 色谱条件

进样口温度：250℃；色谱柱型号：HP-INnowax，60 m×0.25 mm×0.25 μm；进样条件：60℃，保持 2 min，2℃/min到180℃，5℃/min到230℃，保持20 min；进样方式：不分流进样；载气：He，流速：1 mL/min。

1.2.6.2 质谱条件

离子源：230℃，四级杆温度：150℃。

1.2.7 统计分析与数据处理

化合物经计算机检索同时与NIST library（107k Compounds）和 Wiley Library（320k Compound Version 6.0）相匹配，仅选取匹配度和纯度大于800（最大值1000）的鉴定结果，并采用相对百分含量按峰面积归一化法计算。

2 结果与讨论

脂肪酶的水解可以促使乳脂中的脂肪酸甘油三酯分解成为脂肪酸、甲基酮及内酯类物质，从而使乳脂的风味得到改善。其中 C4、C6、C8、C10、C12、C14 的脂肪酸含量丰富，它们具有较高的香气贡献度，是构成乳香的主要因素。甲基酮类和δ，γ-内酯含量不高，但对形成奶香的贡献却很大[7]。

2.1 增香牛奶的感官评价

将酸值约为13.00 mg/g的酶解产物以0.5%（体积分数）添加量加入至90%脱脂奶中，制得的增香牛奶感官评价分数均为39.0分以上。因此判断，此工艺得到的90%脱脂奶在不增加脂肪含量、不添加任何添加剂的基础上，达到了良好的增香效果。

2.2 游离脂肪酸比较

乳脂肪中脂肪酸按碳链长度可分为[8]：短链酸（甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸）、中链酸（庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸），其余为长链或超长链酸，这些脂肪酸中的中短链及部分长链脂肪酸是乳类食品重要的香气来源。

图1 90%脱脂乳气相色谱图Fig.1Gas-Chromatogram of SKM

图2 增香90%脱脂乳气相色谱图Fig.2 Gas-Chromatogram of SKM with hydrolysate

表1 90%脱脂乳增香前后游离脂肪酸（FFA）含量比较Table 1 Comparing of FFA in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

图3 90%脱脂乳增香前后游离脂肪酸（FFA）含量比较Fig.3 Comparing of FFA in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

由上述图表可见，添加了酶解产物的90%脱脂乳中，水溶性挥发性脂肪酸辛酸和癸酸含量分别是对照样品的2倍以上，而C12～C18的脂肪酸也分别达到了一倍以上的增长，最多的棕榈油酸含量是原来的4.6倍。短链脂肪酸，由于其挥发性以致几乎未检出。脂肪酸作为乳类关键香成分，它的增加可在某种程度上解释添加酶解产物的脱脂乳感官评价高的原因。

2.3 风味物质组成的比较

乳脂肪的主要成分是饱和脂肪酸甘油三酯（约占55%）、不饱和脂肪酸甘油三酯（约占43%）、酮酸甘油三酯（约占1%）和羟酸甘油三酯（约占1%）。这些脂肪酸甘油三酯在脂肪酶的作用下水解成各种饱和及不饱和脂肪酸，酮酸进一步反应可以生成酮类物质，羟酸生成内酯类物质。其中C4～C12脂肪酸和烯酸类物质及其反应产物是影响乳香的主要物质；甲基酮类和δ，γ-内酯含量不高，但对形成奶香的贡献却很大[7，9]。

如图4、5所示，通过对90%脱脂乳及添加酶解产物（增香）的90%脱脂乳的风味物质测定，共检测到34种挥发性物质，其中特征性风味物质23种。由图6可见，对奶香贡献较大的脂肪酸类物质增长了83.9%，具有突出奶香风味的己酸和柔和香气的辛酸、癸酸含量均为之前的2倍左右，丁酸则偏于浓烈的奶酪风味；酮类增加了33%，而低分子量的酮部分贡献了奶油的甜味。因此，从挥发性风味物质的角度解释了添加酶解物的90%脱脂乳风味改善的原因。

图4 90%脱脂乳挥发性物质的SPME气相色谱图Fig.4 Gas-Chromatogram of volatile compounds in SKM by SPME

图5 增香90%脱脂乳挥发性物质的SPME气相色谱图Fig.5 Gas-Chromatogram of volatile compounds in SKM with hydrolysate by SPME

表2 90%脱脂乳增香前后特征风味物质比较Table 2 Comparing of key flavor components in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

图6 90%脱脂乳增香前后某些特征风味物质含量的变化Fig.6 Comparing of key flavor components in SKM with hydrolysate and without hydrolysate

3 结论

稀奶油酶解是利用脂肪酶水解稀奶油中的甘油三酯而得到的大量不同碳链长度的脂肪酸，并伴随着发生一系列副反应而生成的酮类、内酯类等风味物质。

90%脱脂乳中添加酶解稀奶油产物后，增加了产品的奶香及口感，风味大大改善，研究发现，这是由于构成乳香成分的游离脂肪酸的增加，及对乳香有突出贡献的挥发性特征风味物质的提高所致，因此，从机理上解释了添加酶解物的脱脂乳感官评价好的原因。

不同酶解方法对酶解产物风味物质的组成和含量有较大的影响，由此可见，通过控制酶切位点及酶解反应，可以得到乳香、酪香、酒精味、花香等不同风味组成物质，以改善终产品的风味方向。而此方法，无需食品添加剂，天然、安全可靠，是提升低脂产品口感的良好选择。

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[1]Ivan Kurtovic,Susan N Marshall,Matthew R Miller et al.Flavour development in dairy cream using fish digestive lipases from Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha)and New Zealand hoki(Macruronus novaezealandiae)[J].Food Chemistry,2011,4(127):1562-1568

[2]R G Agnold,K M Shahani.Application of lipolytic enzyme to flavor development in dairy products[J].J Dairy Sci,1976(8):589-601

[3]Victor M.Lipase catalyzed modification of milk fat[J].Biotechnology Advances,1998,2(16):198-206

[4]刘志东,王荫榆,郭本恒,等.酶解方式对黄油酶解物风味物质的影响[J].食品工业科技,2010,31(10):68-71

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Study on Principle of Milk Flavour Development by Lipase Hydrolyzed Cream

MIAO Jun-li，ZHANG Feng-hua，XIAO Yang，REN Lu，CAI Tao，WANG Hui
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Technology Center Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

Abstract：The principle of milk flavour development by lipase hydrolyzed cream was studied.GC and SPME coupled with GC-MS were used to inspect the fatty acid and the volatile milk fat aroma.The fatty acid as the key content of milk fat aroma increased significantly，in which，even-carbon fatty acids in C8-C18 increased several times.34 volatile compounds and 23 characteristic flavor were detected ，in which，fatty acids increased 83.9%and ketone increased 33%.These were principles of milk flavour development by lipase hydrolyzed cream.

Key words：hydrolyzed cream；flavor development；principle

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.14.006

苗君莅（1979—），女（汉），工程师，硕士，研究方向：乳品研究与开发。

2012-11-11