低成本奶糖味天然奶香基料的研制

汪薇，陈清，莫骐蔚，鲁玉侠，李香莉，任文彬，白卫东*

(1.仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广州 510225；2.广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室，广州 510225；3.仲恺农业工程学院现代农业工程创新研究院，广州 510225；4.广州市名花香料有限公司，广州 510080)

食用香精主要用于食品原料增香、赋香、修饰不良气味或稳定固化自身香气等，可以通过单体调配或发酵等方法制备而成[1-4]。其中奶味香精主要用于糖果、饮品、动物饲料、烘焙食品等,按香型可分为咸奶味、酸奶味、黄油味、甜奶味、奶酪味香精等[5-6]。奶香基料是制备奶味香精的主要原料，为奶味香精提供了特征性致香成分。

随着健康理念的普及，人们开始热衷于追求健康和天然产品，对饮食的要求也逐渐严谨精细，天然奶香基料的需求不断增加。营养价值颇高的乳制品在人们的饮食结构中所占地位越来越重要，因此，研制出相关风味的奶香基料会给人们的生活带来更大的满足，奶糖味天然奶香基料可用于糖果、饮品、动物饲料、烘焙食品方面，故其具有很高的市场价值[7]。

目前，常用于制备天然奶香基料的方法有微生物发酵法和酶法，利用微生物发酵生产的奶香基料香气较为柔和丰厚，但香气强度相比于酶法制备的奶香基料略有不足。采用酶法制备食品奶香基料时，香气强度大，其中多以中短链游离脂肪酸为呈香成分，使所制备的产品香气丰富，醇厚浓郁。

国内外有大量关于以生物酶解奶油制备天然奶香基料的研究，何杰[8]以牛奶为底物，选用双乙酰乳酸乳杆菌发酵牛奶制备双乙酰奶香基料，证明了双乙酰形成活性的提高是由于CuSO4的作用，而适量的柠檬酸钠可阻遏双乙酰还原酶，其产物也具有纯正的奶油香气；汪建明等[9]利用奶酪香精脂肪酶和复合蛋白酶共同作用水解牛奶，得到具有浓郁奶酪风味的奶香基料，为不同风味奶香基料的研发提供了理论基础。

制备奶香基料常用的底物一般为无水奶油或黄油，而这些乳脂肪价格昂贵，导致其价格居高不下。

本实验以降低制备奶香基料成本为目的，选用较为廉价的原料——棕榈油代替部分奶油，以获取风味浓郁的天然奶香基料。

1 材料和方法

1.1 材料

新西兰无水奶油、棕榈油、乳清粉、乙基麦芽酚：均由广东铭康香精香料有限公司提供；脂肪酶A12、蛋白酶 MSD：均由阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司赠送；脱脂奶粉、酪蛋白：均为市售。

1.2 试剂

氢氧化钾、乙醚、无水乙醇、酚酞等：均为市售分析纯。

1.3 主要仪器与设备

ZQZY-78CV振荡培养箱 上海知楚仪器有限公司；BSA224S-CW电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；HHS-11-2电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；Neofuge 15R高速冷冻离心机 上海力申科学仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 工艺流程

用电子天平称取适量棕榈油与奶油，按比例添加乳清粉、酪蛋白、脱脂奶粉、水和乙基麦芽酚，混合均匀后于75 ℃预灭菌20 min，待温度降至35～45 ℃时，按比例添加脂肪酶A12，按一定温度和时间酶解后，于90 ℃灭酶10 min，待温度降至35～45 ℃时，按比例添加蛋白酶MSD，按一定温度和时间酶解后，于90 ℃灭酶10 min，最后以5000 r/min的转速离心10 min，取上层油状物为样品，待测。

1.4.2 奶香基料样品制备

1.4.2.1 棕榈油比例对产香的影响

用电子天平按比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，其中棕榈油的比例为20%、30%、40%、50%、60%，添加辅底物乳清粉2.5 g，乙基麦芽酚0.3 g，水8 mL，混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解8 h，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.2 辅底物种类对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，添加酪蛋白、乳清粉、脱脂奶粉作为辅底物，添加乙基麦芽酚0.3 g，水8 mL，将3种不同的辅底物搭配起来，筛选优化(分别添加3 g 乳清粉、2 g脱脂奶粉+1 g乳清粉、2 g酪蛋白+1 g乳清粉、1 g乳清粉+1 g脱脂奶粉+1 g酪蛋白、1.5 g脱脂奶粉+1.5 g酪蛋白),混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解8 h，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.3 辅底物比例对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，添加乙基麦芽酚0.3 g，水8 mL，以酪蛋白、乳清粉、脱脂奶粉为辅底物，加入乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉的比例分别为1∶1.5∶0.5、1∶0.5∶1.5、0.5∶1.25∶1.25、0.5∶2∶0.5、0.5∶0.5∶2，混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解8 h，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.4 乙基麦芽酚添加量对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，按乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉为1∶1.5∶0.5的比例加入辅底物，水8 mL，乙基麦芽酚添加量分别为底物的0%、0.5%、0.75%、1.0%、1.5%，混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解8 h，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.5 脂肪酶A12添加量对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，按乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉为1∶1.5∶0.5的比例加入辅底物，水8 mL，乙基麦芽酚添加量为底物的0.75%，混合均匀，灭酶后分别加入底物质量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的脂肪酶A12，酶解8 h，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.6 脂肪酶酶解时间对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，按乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉为1∶1.5∶0.5的比例加入辅底物，水8 mL，乙基麦芽酚添加量为底物的0.75%，混合均匀，灭酶后加入0.2%脂肪酶A12，分别酶解反应3，5，8，10，12 h后，再加入0.03%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应得到成品，待测。

1.4.2.7 蛋白酶MSD添加量对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，按乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉为1∶1.5∶0.5的比例加入辅底物，水8 mL，乙基麦芽酚添加量为底物的0.75%，混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解5 h，再分别加入底物质量0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%的蛋白酶MSD酶解8 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.2.8 蛋白酶酶解时间对产香的影响

用电子天平按一定比例称取棕榈油与奶油混合底物20 g/份，分别加入三角瓶中，按乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉为1∶1.5∶0.5的比例加入辅底物，水8 mL，乙基麦芽酚添加量为底物的0.75%，混合均匀，灭酶后加入0.2%的脂肪酶A12酶解5 h，再加入底物质量0.04%的蛋白酶MSD，分别酶解3，5，8，10，12 h,按工艺流程固定参数进行反应，得到成品，待测。

1.4.3 酸价测定

根据国标GB 5009.229—2016《食品中酸价的测定》中的冷溶剂指示剂滴定法进行测定。

式中：V为滴定消耗的氢氧化钾溶液体积，mL； C为KOH 溶液浓度，mL/L；M为试样质量，g； 56.1为KOH 的摩尔质量，g/mol。

1.4.4 感官评价

选15位经专业培训的人员组成奶香基料香气感官评定小组，分别对奶香基料的奶香强度、甜香强度、香气协调性和留香时间进行评分，评分结果为四者之和，总分为10分。详细评分标准见表1。

表1 香气评分标准

另外，进行应用性实验，添加酶解产物制作饼干，分别从口感、甜味、奶香味以及协调性等方面评价其应用效果。

1.4.5 饼干应用

1.4.5.1 工艺流程

配料→搅拌预混→调制面团→辊印成型→烘烤→冷却→成品→感官评价。

1.4.5.2 饼干的制作

按照一定比例称量配料(低筋小麦面粉∶白砂糖∶油∶水∶膨松剂的比例为50∶15∶10∶6∶0.8),先将糖溶解在水中，然后加入油和奶香基料(添加量为面团质量的0.25%)，搅拌均匀，最后倒入面粉和膨松剂，用手充分揉匀。将面团均匀压平，厚度均匀，放入烤箱中烘烤(160 ℃，15 min)，冷却，得到成品。同时制作1份不添加奶香基料的空白试样。

2 结果

2.1 结果与分析

2.1.1 棕榈油比例对产香的影响

奶油的香味主要由丁二酮、甘油以及游离脂肪酸等组成[10]。其中，游离脂肪酸主要由油脂水解而成。棕榈油是食品工业的常见油脂，不含有反式脂肪酸，人体对其的消化吸收率超过97%，且价格低廉[11]。本文使用棕榈油代替部分无水奶油，以期获得具有丰富奶味的奶香基料，降低生产成本。

由图1可知，当棕榈油比例在20%～30%之间时，随着棕榈油添加量的增加，酶解产物的奶香味逐渐增强，甜味较突出；当棕榈油比例大于30%时，随着棕榈油添加量的继续增加，酶解产物的香气评分则呈现逐渐下降的趋势。原因可能是无水奶油中的致香成分脂肪酸主要包括短链脂肪酸和中链脂肪酸，而棕榈油中的脂肪酸以长链脂肪酸为主，短链脂肪酸和中链脂肪酸较少，因此酶解之后的产物对奶香风味的贡献较小，甚至带来一些异味。棕榈油的比例越大，有异味的物质越多，不良影响就越大[12-13]。酸价在棕榈油占比为20%时最高，之后迅速下降并趋于平缓。

图1 棕榈油比例对产香的影响

对该奶香基料制备的饼干进行评价，发现当棕榈油占比为20%时，奶香味浓郁，但缺少甜味，感觉很腻，协调性不佳；当棕榈油占比为30%时，所制得的饼干口感最舒适清爽，奶香味与甜味较协调，其感官评分也最高。

综上所述，棕榈油占比为30%较佳。

2.1.2 辅底物种类对产香的影响

由以上结果可知，以部分棕榈油代替无水奶油为底物，所制备的奶香基料的风味偏淡。因此，本实验额外添加酪蛋白、乳清粉和脱脂奶粉分别进行搭配，以改善产物的香气和风味。

由图2可知，在辅底物总添加量一致的条件下，不同辅底物对产物风味的影响不同。当单独添加乳清粉时，成品的奶香味更浓，弥补了加入棕榈油后香气不足的缺点，但存在一些焦香味；添加乳清粉和脱脂奶粉所制得的奶香基料奶香味不纯正，带有少许令人不快的风味；采用酪蛋白和脱脂奶粉制得的奶香基料甜味十足，非常甜腻，但奶香味单调，协调性较差；以酪蛋白和乳清粉作为辅底物时，所制备的奶香基料风味较为温润，奶味和甜味的协调性较高；以乳清粉、酪蛋白、脱脂奶粉为辅底物所制得的奶香基料奶香味亦较为丰润，甜香诱人，但有少许令人不快的味道，可能是脱脂奶粉的加入引起的，因为这与单独加入脱脂奶粉带来的异味类似。

图2 辅底物种类对产香的影响

将该奶香基料应用于饼干，发现当以乳清粉、酪蛋白、脱脂奶粉混合作为辅底物时，所制得的饼干口感最好，奶香味与甜香味非常协调，其感官评分也最高，而其余几种方案制备的饼干香味单调或混有异味，口感不佳。

综上所述，辅底物为乳清粉、酪蛋白和脱脂奶粉搭配较佳。

2.1.3 辅底物比例对产香的影响

乳清粉、酪蛋白以及脱脂奶粉的比例对香气有一定影响，通过调整其比例，尽可能减少不良风味的产生，使奶香基料的奶香味与甜香味协调性更好。

由图3可知，当乳清粉∶酪蛋白∶脱脂奶粉的比例为1∶1.5∶0.5 时，评分最高，此时测得的酸价也最高，可能是产物水解率达到峰值，水解反应彻底。

图3 辅底物不同质量比对产香的影响

前两组对酪蛋白和脱脂奶粉的比例进行调整，发现脱脂奶粉添加量较低时，得到的奶香基料奶香味饱满温和，整体香气呈现出甜甜的奶香；而脱脂奶粉添加量高的奶香基料奶香味浓烈，带有异味感，且其酸价降低，可能是脱脂奶粉中的乳清蛋白在反应过程中，由于巯基化合物的释放而产生刺鼻的蒸煮味[14]。

后3组乳清粉添加量减少，所制得的奶香基料风味相似，偏淡且单薄，略带刺鼻的臊味，且其酸价相对较低，可能是乳清粉的含量减少，水解反应中得到的奶香味的物质较少，而其他物质酶解产生了异味，可见乳清粉的添加使酶解产物风味得到修饰，对奶香基料香气成分的贡献度较大。

综上所述，乳清粉∶酪蛋白：脱脂奶粉的比例为1∶1.5∶0.5较佳。

2.1.4 乙基麦芽酚添加量对产香的影响

乙基麦芽酚是一种有芬芳香气的白色晶状粉末，也是一种安全、可靠、用量少、效果显著的香味改良剂[15]。在奶香基料中起到点缀增效的作用，主要是增强酶解产物中原有的香甜味，令奶香基料的奶糖香味更加显著。

由图4可知，当乙基麦芽酚的添加量小于0.75%时，奶香基料的风味逐渐增强，香气评分也逐渐增大，在添加量为0.75%时，香气评分最高，其奶香味最为圆润饱满，香气愉悦度最好；当乙基麦芽酚的添加量大于0.75%时，奶香基料开始出现呛鼻的异味，添加量越高，协调性越差，刺激性气味越浓烈，香气评分也逐渐降低。原因可能是乙基麦芽酚用量少时，增香效果显著，当添加量过高时则会有苦、辣、涩等味道，影响口感。当乙基麦芽酚的添加量小于0.75%时，奶香基料的酸价大幅度增加；当乙基麦芽酚的添加量大于0.75%时酸价逐渐上升，但香气评分显著下降。综上所述，乙基麦芽酚添加量为0.75%较佳。

2.1.5 脂肪酶添加量对产香的影响

脂肪酶在奶香基料的制备中起着重要作用，适量添加脂肪酶可在酶解反应中释放出短链脂肪酸，让奶香基料的香气程度增强百倍[16]。若用酶过量，就会造成酶解反应过度，容易产生异味、酸败等不良风味。

由图5可知，当脂肪酶的添加量小于0.2%时，随着脂肪酶添加量的增加，制备的奶香基料奶香强度不断增强；而当脂肪酶添加量大于0.2%时，继续增大酶的添加量，反而引起不良气味的产生，原因可能是中短链脂肪酸是奶香基料的主要致香成分，通过适当增加脂肪酶的比例，利用脂肪酶水解乳脂，积累游离脂肪酸，达到增强奶香的目的[17]。当脂肪酶添加量小于0.2%时，奶香基料的酸价缓慢上升；当脂肪酶添加量大于0.2%时，酸价略有上升，可能是酶解反应过度。综上所述，脂肪酶的添加量为0.2%较佳。

图5 脂肪酶添加量对产香的影响

2.1.6 脂肪酶酶解时间对产香的影响

脂肪酶主要作用于乳脂产生脂肪酸，赋予奶制品特有的风味。脂肪酶水解成短碳链脂肪酸(C4～C6)，使产品具有独特浓厚的奶香味，而中碳链脂肪酸(C10～C14)使产品具有肥皂风味。对于原料不同来源的乳制品，脂肪酶的使用可大大改良风味，促进新物质的产生，从而提升乳制品的营养价值[18]。

由图6可知，当酶解时间小于5 h时，增加酶解时间，奶香基料的奶香强度增加；当酶解时间为5 h时，奶香基料的风味最为浓郁，香甜诱人，评分也相对较高；当酶解时间在5 h以上时，奶香基料的香气评分逐渐下降，奶香基料的香味逐渐弱化，香气不协调；当酶解时间为12 h时，奶香基料出现令人不悦的异味。可能原因是酶解过度，所产生的脂肪酸的链长缩短，或生成不希望的产物，此外也可能会伴随美拉德反应产生一些短肽类等不良的风味物质[19]，从而影响风味效果。 综上所述，酶解时间为5 h较佳。

图6 脂肪酶酶解时间对产香的影响

2.1.7 蛋白酶添加量对产香的影响

奶味香基中释放出来的香气成分，一部分是由蛋白酶水解蛋白质释放出的关键性风味物质，因此奶香基料的风味更加丰润、柔和。从生产成本上看，并不是蛋白酶的添加量越多，酶解产物风味越完美。

由图7可知，当蛋白酶的添加量呈梯度增加时，酶解产物的奶香强度增加。当蛋白酶添加量为0.04%时，感官评分最高，在此条件下制备的奶香基料香味浓郁，纯正饱满，香气协调性较好；当蛋白酶加酶量大于0.04%时，酸价缓慢上升，制备的奶香基料的香气评分明显降低，且气味单调。原因可能是蛋白酶添加量过多，底物过度酶解，导致异味、酸败味等不良风味产生。综上所述，蛋白酶的添加量为0.04%较佳。

图7 蛋白酶添加量对产香的影响

2.1.8 蛋白酶酶解时间对产香的影响

酶解时间在天然奶香基料的制备中起着关键性作用。为了得到更佳的酶解产物，控制酶解时间非常重要。酶解时间过短，酶解反应不充分；酶解时间过长，不仅会造成风味不佳，而且会增加时间成本。

由图 8可知，随着蛋白酶酶解时间的延长，酸价呈现先增后减的趋势。当酶解时间小于10 h时，奶香基料香气寡淡，可能是酶解时间过短，呈香物质没有彻底释放，饱满度随着酶解时间的增加而增强；当酶解时间大于10 h时，酸价变化不明显。在感官评价中，酶解10 h的实验组评分相对较高，其奶香味以及甜香味更加丰满、圆润，可能是在合适的酶解时间内，蛋白酶将奶油中的蛋白质水解，产生小分子肽以及多肽类的呈香物质，使得产品的味道更为柔和自然。 综上所述，蛋白酶酶解时间为10 h较佳。

图8 蛋白酶酶解时间对产香的影响

2.2 应用实验

将所制备的奶香基料应用于饼干，结果发现，未加入奶味香基的饼干经焙烤后，表面有皱褶，颜色偏褐色，口感干硬，味道单调、寡淡，只有淡淡的甜味和焦香味，整体香味比较淡，大部分为熟面粉的味道。而加入奶香基料的饼干，在烘焙的过程中就散发出奶香味。饼干色泽比不加入奶香基料的饼干明亮诱人。品尝后口中留有浓郁的奶香味以及丰润的甜香味，奶香味在口腔中停留时间较长，还伴有一些焦香味，饼干尝起来更给人愉悦的感觉。

综上所述，加入奶香基料的饼干比不加入奶香基料的饼干口感更佳。 而且在高温烘焙后，奶香味与甜香味依然存在，说明其有一定的耐热性，可应用于烘焙食品中。

2.3 成本比较与分析

由表2可知，以棕榈油代替部分奶油为底物制备的奶香基料得率相对较高。在感官方面，其奶香味十分浓郁饱满、丰润，甜香味也恰到好处，奶香味与甜香味协调性高，具有诱人的奶糖味。在生产成本方面，加入棕榈油的奶香基料成本比仅用奶油降低了大约 34%，有助于奶香基料的市场推广。

表2 奶香基料的成本分析表

3 结论

本实验的最佳工艺为以棕榈油和无水奶油为底物，棕榈油占比为 30%，辅底物为乳清粉、酪蛋白和脱脂奶粉，其比例为1∶1.5∶0.5，乙基麦芽酚的添加量为底物的0.75%，脂肪酶A12的添加量为底物的0.2%，酶解时间为5 h，蛋白酶MSD的添加量为底物的0.04%，酶解时间为10 h时，所制备的奶香基料具有诱人、浓郁的奶糖味。相较于仅以奶油为底物的制备方法，本工艺的成本降低了约34%，对工业化生产具有较好的借鉴意义。

此外，由于酶价格较为昂贵，可以尝试采用固定化酶技术进行生产，从而提高酶利用率，降低生产成本，提高生产效率，避免资源浪费。从环境上来看，本工艺生产的奶香基料利用率达到100%，整个生产过程无“三废”产生，对环境无污染。