百里香精油对羊奶脱膻效果的评价及机理研究

陈南，王一飞，陈琳，曾维才*

(1.四川大学 食品工程系 抗氧化多酚团队，成都 610065；2.食品科学与技术四川省高校重点实验室，成都 610065；3.美国肯塔基大学 动物与食品科学系，肯塔基州 列克星敦 40506)

百里香(ThymusmongolicusRonn.)，又名山椒、麝香草、地椒等，是唇形科(Laiatae)百里香属(ThymusLinn.)草本植物，因其植株在花期具有强烈的芳香气味而得名[1,2]。百里香在医药及食品领域有着悠久的应用历史，古埃及人利用百里香对抗蠕虫和防腐，古希腊人利用百里香使水果和红酒保鲜等。百里香在1970年被国际标准化组织正式公布为食品原料，现在是许多国家和地区广泛使用的香辛料[3,4]。

精油是通过一定的工艺从植物的叶、花、根、茎或者果实中提取出的一种常温下能挥发、有芳香气味的油状物质，主要含有萜烯类、芳香族类、脂肪族直链化合物及其含氧衍生物等多种活性化合物，具有显著的抑菌、抗氧化、抗病毒和增香等作用，可用于改善风味与防腐保鲜，在食品、日化、生物及医药等行业具有广阔的市场前景和应用价值[5-7]。

羊奶是指母羊生产后7 d至干奶期间所产的乳汁，其营养丰富、高蛋白、低脂肪并富含多种维生素和矿物质，有“奶中之王”的美誉。但羊奶及其制品本身所具有的膻味使其风味受损，感官品质下降，不被大多数消费者所接受，故而严重制约了羊奶及其制品的生产加工与销售[8,9]。

本文以百里香为原料，通过蒸馏法制备百里香精油，在系统测定百里香精油挥发性成分的基础上，进一步评价和分析了百里香精油对羊奶膻味的脱除效果及相关作用机理，为百里香资源在食品工业的资源化开发和利用提供了实验和理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

百里香：购于山东省枣庄市，-20 ℃真空低温保藏，备用。样品标本(编号2016-0723)：保存于四川大学食品科学与技术四川省高校重点实验室。羊奶：购于四川省成都市福美生鲜生态农场，4 ℃低温保藏，备用。

无水硫酸钠、无水乙醚、氨水、石油醚、无水乙醇等：均为分析纯，购于成都科龙试剂有限公司；各脂肪酸标准品：均为色谱纯，购于上海阿拉丁试剂有限公司；实验用水为蒸馏水。

XS205型高精确电子分析天平 美国Mettler Toledo公司；1101-2型电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂；SZF-06粗脂肪测定仪 上海新家仪器有限公司；QP2010 Plus型气相色谱-质谱联用仪 日本Shimadzu公司；FW177型粉碎机 上海隆拓仪器设备有限公司；DHP-9082型电热恒温培养箱 上海一恒科技有限公司；Milli-Q Element超低元素型超纯水系统 上海晶仪科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 百里香精油的提取与制备

称取样品20 g放入500 mL圆底烧瓶中，按固液比1∶20添加蒸馏水，采用图1所示实验装置进行精油的提取。待圆底烧瓶中溶液加热至沸腾，调节电炉功率，控制冷凝液的下滴速率为2滴/s，回流提取8 h。实验完毕，关闭电炉，待装置冷却至室温，收集样品精油。于其中加入少量无水硫酸钠，干燥过夜，4 ℃冷藏备用。

图1 水蒸气蒸馏法提取装置图Fig.1 Schematic diagram of steam distillation device

1.2.2 百里香精油挥发性成分的分析

采用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技术对百里香精油的挥发性成分进行分析，具体分析条件如下：

气相色谱条件：选用HP-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，进样口温度280 ℃，起始柱温40 ℃(保持5 min)，采用5 ℃/min的升温速率升至300 ℃(保持10 min)。载气为高纯氦气，柱前压49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

质谱条件：接口温度220 ℃，电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，扫描范围20～600 amu。根据NIST08.LIB标准质谱图-计算机联机分析法结合相关资料鉴定各成分，采用面积归一法计算各组分的相对含量[10]。

1.2.3 百里香精油对羊奶脱膻效果的评价

新鲜羊奶煮沸1 min，冷却至室温后分装于白色的一次性纸杯中(纸杯规格均一、颜色相同)，每杯装20 mL羊奶，取百里香精油分别添加至羊奶中，使各杯羊奶样品中百里香精油的最终浓度分别达到0，0.010，0.015，0.020，0.025，0.030 mL/L。将制备好的羊奶样品按照双盲法编号后进行感官评价。

整个感官评价在食品科学与技术四川省高校重点实验室的感官分析与评价室进行，由20位经过专业感官评价与分析培训的感官分析评价员组成评价小组，对百里香精油脱除羊奶膻味的效果进行感官品质评定。评价小组根据样品的口感和气味对羊奶的膻味强度进行定量描述分析，并进行打分。评分标准：1～3分表示几乎无膻味，3～5分表示有轻微膻味，5～7分表示有中等强度膻味，7～9分表示有明显膻味，9～10分表示有强烈膻味。所有感官评价均平行测定3次。

1.2.4 羊奶中脂肪的提取

取新鲜羊奶100 mL，添加1 μL百里香精油，混匀，25 ℃孵育30 min。称取充分混匀的羊奶样品10 mL于抽脂瓶中，加入浓度为25%(W/V)的氨水2.0 mL，充分混合后立即将抽脂瓶放入65 ℃的水浴中，加热20 min，并不时取出振荡，然后冷却至室温，静置30 s。缓慢加入10 mL无水乙醇、25 mL无水乙醚和25 mL石油醚，混匀后用漩涡振荡器振荡提取5 min，25 ℃静置10 min，将加塞的抽脂瓶放入离心管中，于25 ℃条件下以500 r/min离心5 min，取上层有机相混合溶液，密封，4 ℃保存，备用。不添加百里香精油的羊奶采用同样操作制备空白对照样品[11]。

1.2.5 羊奶中脂肪成分的分析

采用GC-MS技术对羊奶样品的脂肪成分进行分析，具体分析条件如下：

气相色谱条件：选用HP-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，进样口温度280 ℃，起始柱温40 ℃(保持2 min)，采用5 ℃/min的升温速率升至290 ℃(保持15 min)，载气为高纯氦气，柱前压49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

质谱条件：接口温度220 ℃，电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，扫描范围30～600 amu。根据NIST08.LIB标准质谱图-计算机联机分析法结合相关资料鉴定各成分，采用面积归一法计算各组分的相对含量。

1.2.6 数据统计与分析

每组实验重复3次，结果以“平均值±标准差”的形式表示。实验结果用SPSS 12.0(Version 12.0 for Windows，SPSS Inc., Co., USA)进行统计分析，显著性差异P<0.05。

2 结果与分析

2.1 百里香精油的挥发性成分

通过GC-MS对水蒸气蒸馏法提取制备的百里香精油的挥发性成分进行了测定，结果见表1。

表1 百里香精油挥发性成分的GC-MS分析结果Table 1 The volatile components of thyme essential oil by GC-MS

由表1可知，从百里香精油中共分析鉴定出18种挥发性成分，约占总量的94.28%。其中，含量大于1%的挥发性成分有13个，占总量的90.69%；含量大于5%的挥发性成分有6个，占总量的68.71%；含量大于7%的挥发性成分有4个，占总量的57.86%；含量大于10%的挥发性成分有2个，分别为百里香酚(14.40%)和龙脑(28.24%)，两者占总量的42.64%。

从精油中所含化合物的类型来看，百里香精油中所含的主要成分为酚类、单萜类和醇类，它们很容易挥发并各自呈现其特殊的气味，从而构成百里香精油的特有气味。从所确定化合物的相对分子质量来看，相对分子质量小的化合物占大多数，其中有两种相对分子质量为150 Da的含氧单萜类化合物——百里香酚和香芹酚，它们是相关研究中指出的百里香精油较为典型的特征挥发性成分。

2.2 百里香精油对羊奶的脱膻效果

通过向羊奶样品中添加不同剂量的百里香精油，采用感官评价分析百里香精油对羊奶的脱膻效果，评价结果见图2。

图2 百里香精油对羊奶对羊奶的脱膻效果. Fig.2 The deodorization effect of thyme essential oil (TEO) on goat milk

注：A为空白对照组；B为百里香精油浓度为0.010 mL/L；C为百里香精油浓度为0.015 mL/L；D为百里香精油浓度为0.020 mL/L；E为百里香精油浓度为0.025 mL/L；F为百里香精油浓度为0.030 mL/L。

由图2可知百里香精油对羊奶的脱膻效果通过评价员对羊奶膻味的评分体现。由于20位感官评价员对羊奶膻味的敏感程度各不相同，为减小个人误差，将各组样品的评价分数制成正态分布图，并通过均数(正态分布图中最高点所对应的值，即各组样品评分中出现概率最大的分数)来表示各组样品的膻味强度，样品的膻味越浓，对应的均数越高[12]。

由图2可知，空白对照组感官评分的均数为4，而添加了浓度为0.010 mL/L百里香精油的羊奶评分均数为3.68，即羊奶膻味因百里香精油的添加而有所减弱；当精油的添加浓度分别为0.015，0.020，0.025 mL/L时，所对应样品分数的均数分别为3.5，3.3，2.8，即羊奶膻味的强度随精油浓度的增加而降低；当精油的添加浓度为0.030 mL/L时，其口感和气味过于浓烈，使其接受度降低，评分的均数有所上升。实验结果说明，百里香精油对羊奶具有明显的脱膻效果，可以有效改善羊奶的风味，在脱除羊奶本身具有的膻味的同时也赋予了羊奶清新爽口的愉悦风味。

2.3 羊奶脂肪成分的分析

通过GC-MS对碱水解法提取制备的羊奶脂肪成分进行了测定，结果见表2。

表2 羊奶脂肪成分的分析结果Table 2 The analysis results of fat components in goat milk

由表2可知，从提取的羊奶脂肪中共鉴定出7种化合物，约占总量的99.75%，均为不同碳链长度的脂肪烃化合物。其中，有1种不饱和脂肪酸(顺-十八烯酸)，占总量的44.51%，为鉴定出的化合物中含量最高的组分；有3种长链脂肪酸，占总量的46.49%；有3种中链脂肪酸，占总量的8.75%。在长链脂肪酸中，十五烷酸的含量(占29.83%)最高，其次为棕榈酸(占9.53%)和十八烷酸(占7.13%)；中链脂肪酸中，癸酸的含量(占5.97%)最高，辛酸(占1.59%)和己酸的含量(占1.19%)次之。

2.4 百里香精油对羊奶脂肪成分的影响

为了进一步分析和探究百里香精油对羊奶脱膻作用的相关机理，实验通过GC-MS对百里香精油脱膻后羊奶的脂肪成分进行了测定，结果见表3。

表3 百里香精油对羊奶脂肪成分的影响Table 3 The effect of thyme essential oil on fat components in goat milk

由表3可知，从经百里香精油脱膻处理后的羊奶脂肪中共鉴定出7种化合物，约占总量的99.23%。其中，有1种不饱和脂肪酸(顺-十八烯酸)，占总量的58.04%，为鉴定出的化合物中含量最高的组分；有3种长链脂肪酸，占总量的38.27%；有3种中链脂肪酸，占总量的2.92%。在长链脂肪酸中，十五烷酸的含量(占21.26%)最高，其次为十八烷酸(占14.31%)和棕榈酸(占2.70%)；中链脂肪酸中，癸酸的含量(占1.93%)最高，辛酸(占0.56%)和己酸的含量(占0.43%)次之。

同空白对照组羊奶的脂肪成分(见表2)相比，经过百里香精油的脱膻处理，羊奶样品中不饱和脂肪酸(顺-十八烯酸)的含量增加，长链和中链脂肪酸的含量均出现明显的降低。其中，添加百里香精油后，羊奶样品中的癸酸含量减少了67.67%，辛酸含量减少了64.78%，己酸含量减少了63.86%。相关研究表明[13,14]，羊奶脂肪成分中的中链脂肪酸含量对其呈现的膻味有影响，己酸、辛酸和癸酸与羊奶的膻味显著相关，是羊奶致膻的主要脂肪酸成分。对比表2和表3的实验结果可知，百里香精油可有效降低羊奶样品中显著致膻的脂肪酸成分的含量，从而脱除羊奶的膻味。

3 结论

百里香精油中含有丰富的挥发性风味成分，主要为酚类、单萜类和醇类，百里香酚和龙脑为百里香精油中特征的香味成分；百里香精油可有效脱除羊奶的膻味，并进一步改善羊奶的风味，提升其感官品质；百里香精油通过有效降低羊奶中显著致膻的癸酸、辛酸和己酸的含量而脱除羊奶的膻味。该研究为百里香资源在食品、生物、日化等工业中的高值化利用提供了实验基础。