电子鼻监测油脂控制氧化工艺

孔淑华，王永福

上海太太乐食品有限公司（上海 201812）

香精的主要作用是赋予产品特征的香气和风味。而在香精的组成中提供产品特征香气的成分主要来自脂肪。天然脂肪的主要成分是甘油三酯。这些物质因为分子量较大、很难挥发，所以天然脂肪的香气比较薄弱。为了增加脂肪在香精中的作用，将其在一定条件下进行加热处理从而释放出特定的不饱和醛、酮、有机酸来产生不同的特征香气。现在这方面已经得到广泛的研究[1]。苏畅等[2]通过氧化和酶解牛油制备具有较浓牛肉风味的热反应香基。陈海燕等[3]利用控制氧化的鸡油制备热反应鸡肉味香精。

脂肪的氧化过程受到很多条件的影响，如温度、时间、空气流速、起始原料的状况、催化剂以及其他条件的影响。为了得到较好的控制氧化的油脂，仅通过控制时间、温度和空气流速比较困难。在之前的研究中主要是通过检测油脂的过氧化值（POV）、茴香胺值（p-AV）等来判断脂肪氧化的程度[4]。这些指标都可以反映油脂中的不饱和醛类的多少，即醛、酮、醌类等二级产物的多少[5]。但是过氧化值和茴香氨值都是通过显色试验得到的。在测试过程中会用到较多的有机溶剂，而且过程比较复杂，重复性较差。两种方法很难实现在线监测。电子鼻现被广泛应用于食品香气分类的过程中。它将电化学传感器监测、数模转换、计算机技术、化学计量学及人工神经网络等现代高科技集于一身，模仿生物感官的功能，能快速简便地鉴别和判断带有气味地物质[6]。因此将不同p-AV值控制氧化的牛油感官品尝的结果与电子鼻监测结果相关联，探讨电子鼻作为油脂控制氧化在线生产控制的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

精炼牛油（天津塘沽牧洋油脂公司）；异辛烷、p-茴香胺、冰醋酸（国药集团化学实际有限公司）。

1.2 仪器与设备

Evolution 60分光光度计（赛默飞世尔科技有限公司）；LZB-4玻璃转子流量计（浙江余姚流量仪表厂）；RCT基础型磁力搅拌器（艾卡仪器设备有限公司）；ACO-001空气泵（森森集团）；FOX 4000电子鼻（法国阿尔法莫斯公司）；7890 A气相色谱-5975C质谱仪（安捷伦科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茴香胺值测试方法

茴香胺值的测定按照ISO 6885：2006的方法进行。

1.3.2 氧化牛油的制备方法

取新鲜牛油，将其在150 ℃温度及2.5 L/min空气流量的条件下加热6 h，自温度到达150 ℃开始计时，每隔一段时间进行取样以获得不同茴香胺值的牛油：未氧化牛油（NBF），11.5（ABF 11.5），18.3（ABF 18.3），25.5（ABF 25.5），31.3（ABF 18.3），36.7（ABF 36.7）和47.2（ABF 47.2）。

1.3.3 电子鼻测试条件

在正式测试前，需先进行预热和校准处理。未氧化的牛油和不同茴香胺值的牛油各称取4.0 g。

气味指纹分析条件：载气为合成干燥空气，流速为150 mL/min。顶空产生参数：时间1 080 s，温度60℃，搅动速度500 r/min。顶空注射参数：注射体积1 500 μL，注射速度1 500 μL/s，注射温度70 ℃。获取参数：时间120 s，延滞时间600 s。每个样品重复采集6次，取稳定后的4次数据。所得数据通过电子鼻PCA数据统计分析。

1.3.4 GC-MS检测条件

气味采集采用SPME的方式。SPME型号为50/30 μm DVB/CAR/PDM；萃取时间为70 ℃，萃取时间为30 min。

气相色谱条件：色谱柱为HP-Innowax（60 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为氦气，分流比为3∶1。程序升温：50 ℃保持2 min，然后以温度4 ℃/min速率升温至250 ℃再保持10 min。

质谱条件：E1离子源，电离能70 eV，离子源温度230 ℃，接口250 ℃，进样量1 μL，全扫描方式。所得质谱数据用Wiely 7n.1质谱数据库检索。

2 结果与讨论

2.1 不同茴香胺值的氧化牛油在热反应香精中的应用效果

将未氧化的牛油（NBF）以及p-AV值分别为11.5（ABF 11.5），18.3（ABF 18.3），25.5（ABF 25.5），31.3（ABF 18.3），36.7（ABF 36.7）和47.2（ABF 47.2）的牛油，应用于牛肉风味的热反应香精中，以评判其在风味上的影响。感官评价结果如表1所示。当氧化牛油的p-AV值控制在10～20时，热反应香精的牛肉风味有所增强。当牛油的p-AV值控制在20～35时，热反应香精的牛肉风味明显增强，随着p-AV值增高，脂肪香气也明显增加。当牛油的p-AV＞35时，热反应香精的牛肉风味有哈败的风味。所以氧化牛油的p-AV适合控制在＜35的范围之内。但是p-AV的检测方法有着很多的弊端，如涉及许多的有机溶剂，测试终点是通过显色反应来确定的，有一定的时效性。所有这些都很难实现工业化的在线监测。因此，将电子鼻的监测方法引入到如何控制脂肪氧化在线测试中。

表1 应用不同茴香胺值牛油的牛肉风味热反应香精的感官评定结果

2.2 不同茴香胺值的氧化牛油的电子鼻分析数据

将未氧化的牛油（NBF）以及p-AV值分别为11.5（ABF 11.5），18.3（ABF 18.3），25.5（ABF 25.5），31.3（ABF 18.3），36.7（ABF 36.7）和47.2（ABF 47.2）的牛油，利用电子鼻进行风味的分析，结果如图1所示。各样品的主成分1（PC1）和主成分2（PC2）的累计方差贡献率为99.716 5%＞85%，说明PC1和PC2已包含较大的信息量，能够反映样品的整体信息。因为PC1所占比重为99.405%，所以将各样品按照PC1轴的分布分为4组：第1组NBF；第2组ABF 11.5和ABF 18.3（p-AV 10～20）；第3组ABF 25.5和ABF 31.3（p-AV 20～35）；第4组ABF 36.7和ABF 47.2（p-AV＞35）。该分组与其应用结果的分类保持一致。因此电子鼻可以用于牛油控制氧化的过程中。其操作简单，有很高的可操作性。

2.3 不同茴香胺值的氧化牛油的GC-MS分析数据

由电子鼻针对不同p-AV值氧化牛油的检测结果可知，电子鼻可以用于牛油的控制氧化过程中。这里可以通过GC-MS对风味物质的检测进行验证。随着牛油氧化程度的增加，醛酮酸等挥发性物质的含量逐渐增加。这类物质的浓度控制在一定程度可以很有效地增加产品的肉感和特征风味。例如2-癸烯醛、2, 4-癸二烯醛均对牛肉的风味有很大的贡献。但是这些物质超过某个浓度就会给产品带来酸败和不愉快的风味。这些物质的含量体现在氧化油脂p-AV数值的增加上。p-AV值越高，这类物质的含量越高。所以将不同p-AV的氧化牛油通过GC-MS对其风味物质进行分析，以得到各样品在风味物质上的差别，结果如表2所示。

各氧化牛油的可挥发性物质种类和数量均随着p-AV值的增加而逐渐增加，而且可以有效地区分出各样品之间的差别。从GC-MS各样品的分析结果可以将各不同p-AV值的氧化牛油分为4个组别：第1组NBF；第2组ABF 11.5和ABF 18.3（p-AV 10～20）；第3组ABF 25.5和ABF 31.3（p-AV 20～35）；第4组ABF 36.7和ABF 47.2（p-AV＞35）。该分组与样品的应用结果以及电子鼻的分组一致，从而验证了电子鼻的可行性。

图1 电子鼻对不同茴香胺值牛油的PCA分析图

表2 不同茴香胺值氧化牛油的风味物质分析结果

接表2

3 结论

具有不同茴香胺值（p-AV）的牛油的电子鼻分析结果与其应用后的感官品尝分析结果一致。2种分析都将牛油分成4个组：第1组NBF；第2组ABF 11.5和ABF 18.3（p-AV 10～20）；第3组ABF 25.5和ABF 31.3（p-AV 20～35）；第4组ABF 36.7和ABF 47.2（p-AV＞35）。这个结果又与气相色谱的分析结果相一致。结果显示电子鼻可以用于牛油控制氧化的过程中。由于其分析的客观性和可操作性，其在脂肪控制氧化的过程中有很好的在线检测前景。