顶空固相微萃取-气质联用法分析羊乳和牛乳中挥发性化合物*

艾对，张富新，李延华，苏伟丽，刘玲，于玲玲，葛萍

1(陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安，710119)

2(富平县畜牧技术推广中心，陕西富平，711700)

乳中富含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质、维生素以及各种生物活性成分［1－2］，具有很高的营养价值。目前人类利用较多的乳类主要为羊乳和牛乳，二者在风味上有较大差异。人们普遍认为牛乳具有乳香味［3］，而羊乳具有典型的膻味。乳的风味与其化学组成密切相关，尤其是挥发性化合物［4］。

本文采用HS/SPME－GC/MS法检测羊乳和牛乳的挥发性化合物，旨在探讨其中挥发性化合物组成的差异，为进一步提高乳的品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 乳样

羊乳，陕西红星乳业有限公司养殖场的混合奶样，牛乳，西北农林科技大学畜牧场的混合奶样。

1.2 检测方法

1.2.1 HS/SPME 条件

在20 mL 的顶空瓶(75.5 mm ×22.5 mm)中加入12 mL奶样和3.6 g NaCl，用密封垫迅速密封顶空瓶，在磁力搅拌(900 r/min)下，70℃平衡30 min后，将已老化的CAR/PDMS(Supelor，USA)萃取头(300℃下老化1 h)插入顶空瓶，推出萃取纤维头，距液面1 cm，顶空萃取90 min后，迅速插入GC进样口进行分析。

1.2.2 GC/MS 条件

气相色谱－质谱联用仪(TRACE 1300－ISQ，Thermo Fisher Scientific，USA)配备 HP－INNOWAX 石英毛细管色谱柱(60 m × 0.32 mm × 0.25 μm，Agilent，USA)。气相色谱条件:采用程序升温模式，起始温度为40℃，保持10 min，以4℃/min升至80℃，保持10 min，再以4℃/min升至180℃，保持30 min;进样口温度为250℃;以氦气(纯度99.99%)为载气，流速是1 mL/min;不分流进样，时间为5 min。质谱仪条件:接口温度为250℃;离子源温度为250℃;电离方式为EI;电离能量为70 eV;灯丝发射电流为20 μA;溶剂延迟时间为0.5 min;质量扫描范围为45～500 u。

1.3 挥发性化合物的定性与定量

利用GC/MS工作站软件Xcalibur自带 NIST标准库自动检索各组分质谱数据。定性检测需SI和RSI均大于800(最大值是1 000)，并结合质谱裂解规律确定其化学成分;定量检测按各挥发性化合物峰面积归一化法计算各组分相对峰面积百分比。

2 结果与分析

2.1 羊乳和牛乳中挥发性化合物的组成

采用HS/SPME对羊乳和牛乳中挥发性化合物进行萃取，再经GC/MS检测，结果见表1、图1和图2。

从表1可以看出，牛乳中共检测出33种挥发性化合物，其中酸类8种、烃类8种、酯类2种、酮类3种、醛2种、醇类4种、芳香族类2种和其他类4种。牛乳中主要挥发性成分为酸类化合物、烃类化合物、醇类化合物和酮类化合物，占总挥发性成分的88.16%。在酸类化合物中相对含量较高的为乙酸(2.14%)、丁酸(3.38%)、己酸(14.59%)、苯甲酸(20.44%)、辛酸(18.19%)和月桂酸(5.64%);烃类化合物中主要有 1－丁烯(1.11%)、苯乙烯(1.58%)、十 二 烷 (1.51%)、十 四 烷 (2.16%)和 十 五 烷(1.34%);醇类化合物中主要有 2－甲基异丙醇(2.19%)和 1－十三醇(1.43%);酮类化合物中主要有丙酮(13.1%)。此外，相对含量较高的还有甘菊环(1.12%)和萘(2.44%)。

表1 羊乳和牛乳中挥发性化合物的组成Table 1 Analysis results of volatile compounds in cow milk and goat milk by GC/MS

续表1

图1 牛乳中挥发性化合物的总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile compounds from cow milk

图2 羊乳挥发性化合物的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of volatile compounds from goat milk

羊乳中共检测出49种挥发性化合物，其中酸类13种、烃类9种、酯类3种、酮类5种、醛类2种、醇类3种、芳香族类8种以及其他类6种。羊乳中挥发性成分主要由酸类、烃类、酮类和芳香族类化合物组成，占总挥发性化合物的89.40%。酸类化合物中相对含量较高的为乙酸(1.18%)丁酸(1.41%)、己酸(5.57%)、苯甲酸(4.31%)、辛酸(16.21%)、癸酸(33.75%)、月桂酸(6.22%);烃类化合物中主要是十 五 烷 (0.84%)、十 四 烷 (0.69%)、1－十 三 烯(0.65%);酮类化合物中主要是丙酮(5.73%)、2－壬酮(1.66%);芳香族类化合物中主要是 1－甲基－4－(1－甲基 乙 基)苯 (2.56%)和 1，2，4，5－四 甲 基 苯(1.21%)。此外，相对含量较高的还有邻苯二甲酸二甲酯(3.02%)、苯甲醛(1.46%)、壬醛(1.01%)和甘菊环(1.52%)。

2.2 羊乳和牛乳中挥发性化合物的差别

将GC/MS检测到的挥发性化合物进行分类，结果见表2。从表1和表2可以看出，羊乳和牛乳中检出挥发性化合物分别为49种和33种，其中22种挥发性化合物在牛羊乳中均被检出，这些化合物中挥发性酸类化合物最多(有7种)，分别是乙酸、丁酸、己酸、苯甲酸、庚酸、辛酸和月桂酸;其次是烷烃、芳香族、醇、醛和杂环，分别是1－十三烯、十四烷、十五烷、二十烷、邻苯二甲酸二甲酯、十二酸内酯、丙酮、2－壬酮、乙苯、对二甲苯、1－甲基－4－(1－甲基乙基)苯、苯乙醇、苯甲醛、甘菊环、1－甲基萘。由此可见，羊乳和牛乳中含有许多相同种类的挥发性化合物。

表2 羊乳和牛乳中挥发性化合物的比较Table 2 Contrast between goat milk and cow milk of volatile compounds

然而羊乳和牛乳中挥发性化合物中也存在一定的差异。其中挥发性酸类、酮类和芳香族类化合物差异较大，尤其是酸类化合物，羊乳中检出13种，而牛乳中只有8种。羊乳的挥发性酸种类极为丰富，尤其是低级挥发性脂肪酸(C2:0～C10:0)，如壬酸和癸酸，而这在牛乳中均未检测到。特别值得注意的是羊乳中癸酸含量达33.75%。同时，羊乳中还检测到牛乳中没有的一些挥发性支链脂肪酸，如3－甲基戊酸和4－甲基辛酸。羊乳和牛乳中这些挥发性脂肪酸的差异可能与羊乳的膻味有关。何胜华等人［5］的研究认为，羊乳中挥发性辛酸、壬酸和癸酸可能是主要的致膻成分;李林强等人［6］的研究认为羊奶中癸酸是膻味的主要影响成分;Chilliard等人［7］和Carunchia等人［8］的研究认为支链脂肪酸(4－甲基辛酸)是主要的致膻物质，这种支链脂肪酸含量虽然很低，但其膻味阈值极低，对羊奶风味影响较大。羊乳和牛乳在酮类和芳香族类化合物的差异主要体现在种类上，酮类化合物多是由不饱和脂肪酸氧化、热降解，氨基酸降解或微生物代谢产生，可赋予乳特有的风味特性［9］。除此之外，在羊乳中还检测到噻唑类和吲哚(陈腐味)等杂环化合物，而牛乳中未检测到，这些杂环类化合物阈值低，对乳的风味也有重要的影响。

3 结论

通过HS/SPME对羊乳和牛乳中挥发性化合物的萃取，再经GC/MS分离和检测，羊乳中共检出49种成分，牛乳中共检出33种挥发性成分。羊乳中挥发性成分主要由酸类、烃类、酮类和芳香族类化合物组成，牛乳中主要挥发性成分为酸类化合物、烃类化合物、醇类化合物和酮类化合物。羊乳的挥发性成分比牛乳更为复杂，尤其是挥发性直链脂肪酸(癸酸)和支链脂肪酸(4－甲基辛酸)，这可能是引起羊乳和牛乳不同风味的主要原因。

［1］顾浩峰，张富新，梁蕾，等.山羊奶与牛奶和人奶营养成分的比较［J］.食品工业科技，2012，33(8):369－373.

［2］李龙柱，张富新，贾润芳，等.不同哺乳动物乳中主要营养成分比较的研究进展［J］.食品工业科技，2012，33(9):396 －400.

［3］赵新淮，于国萍，张永忠，等.乳品化学［M］.北京:科学出版社，2007:209－238.

［4］宋焕禄.食品风味化学［M］.北京:化学工业出版社，2007:3－29.

［5］何胜华，杨鑫，李海梅，马莺.固相微萃取技术(SPME)分析羊奶中挥发性化合物［J］.食品工业科技，2009，30(12):133－135.

［6］李林强，昝林森.西农萨能奶山羊如和荷斯坦牛乳挥发性游离脂肪酸组成比较及分子机理分析［J］.食品与生物技术学报，2011，30(6):822－826.

［7］Chilliard Y，Ferlay A，Rouel J，et al.A review of nutritional and physiological factors affecting goat milk lipid synthesis and lipolysis ［J］.Jounal of Dairy Science，1984，67(10):2 216－2 223.

［8］Carunchia M E，Karagul－Yuceer Y，Avsr Y K，et al.I－dentification and quantification of character aroma components in fresh chevre－style goat cheese ［J］.2003，68(8):2 441－2 447.

［9］Brennard，C P，Ha J K，Lindsay R C.Aroma properties and thresholds of some branched－chain and other minor volatile fatty acids occurring in milk fat and meat lipids［J］.Sensory Study，1989(4):105 －120.