富含鱼油乳粉贮藏过程中糠醛类化合物及其挥发性成分变化研究

贾宏信

（乳业生物技术国家重点实验室上海乳业生物工程技术研究中心光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436）

0 引 言

乳粉因富含脂肪、蛋白质和碳水化合物，在生产热加工和贮藏过程中易发生美拉德反应和脂质氧化而影响其品质[1-2]。乳粉的美拉德反应会产生一些不利于人体健康的产物，如糠氨酸（furosine）、羟甲基糠醛（5-hydroxymeethyl-2-furfuraldehyde，HMF）、糠醛（2-furaldehyde，F），呋喃甲基酮（2-furylmethylketone）、甲基糠醛（5-methyl-2-furaldehyde）等[3-4]。同样乳粉的脂质氧化也会产生一些不利于人体健康的氧化物，如小分子的醛、酮类物质等[5]。研究表明[1,6]，乳粉中美拉德反应和脂质氧化并不是相互独立的品质劣变过程，而是在一定程度上具有相互促进的作用，如脂质氧化产生的过氧化产物能参与美拉德反应，而促进美拉德反应的进行。因此，乳粉中如果添加大量的易发生氧化的物质，可能也会影响乳粉的美拉德反应。鱼油因富含多不饱和脂肪酸，稳定性较差，在贮藏及加工过程中极易受光、氧、热等外部条件的影响而发生氧化反应，进而影响鱼油在乳粉中的应用[7]。

本文主要分析在加速试验条件下，乳粉强化不同剂量的鱼油微胶囊粉（添加量分别为：0、0.5、1.0 和1.5 g/100 g）后其糠醛类化合物及主要挥发性成分的变化，探究鱼油强化对乳粉贮藏过程中美拉德反应和脂质氧化的影响，以期为乳粉强化高水平鱼油提供依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

乳粉基粉（典型指标为：蛋白质17.5 g/100g，脂肪14.3 g/100g，碳水化合物55.0 g/100g），光明乳业研究院中试车间试制。富含鱼油乳粉通过乳粉基粉干混工艺添加不同比例的鱼油粉（鱼油微胶囊粉EPA300，典型指标：EPA 25.5 g/100 g , DHA 5 g/100 g）实现。

草酸二水合物(纯度99.5%～102.5%)、乙腈(色谱纯)、甲醇(色谱纯)，德国默克股份两合公司；三氯乙酸(纯度≥99.0%)，国药集团化学试剂有限公司; 5-羟甲基糠醛 (纯度98%)、2-糠醛 (纯度99.5%)，德国Dr.Ehrenstorfer 公司。

TE612-L 型电子天平，德国sartorius 公司；P110恒湿恒温培养箱；水浴锅，德国Memmert 公司；1200高效液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司；Milli-Q超纯水仪，默克化工技术(上海)有限公司；HeraclesⅡ快速气相电子鼻，HS-10 型自动进样器，并带Arochembase 数据库（Kovats 保留指数定性库）及数据处理软件（AlphaSoft V14.2），法国Alpha Mos 公司。

1.2 试验设计

试验依据鱼油粉添加量分为4 组：对照组（MP，鱼油粉添加量0 g/100 g）、低剂量组（LFMP，鱼油粉添加量0.5 g/100 g）、中剂量组（MFMP，鱼油粉添加量1.0 g/100 g）和高剂量组（HFMP，鱼油粉添加量1.5 g/100 g）。铝箔包装的乳粉（50 g/袋）置于温度37 ℃，相对湿度RH 75%的恒温恒湿培养箱跟踪货架期。分别于第0、1、2 月和3 月取样进行糠醛类化合物和挥发性有机物的检测。

1.3 糠醛类化合物的测定

待检样品在每个取样点（取样时间间隔为30 d）取样后，参考邢倩倩[8]的方法利用高效液相色谱法测定乳粉中糠醛类化合物含量。具体为：称取乳粉13 g，加入100 mL 超纯水，调制为乳粉冲调液，后续依据邢倩倩测定超高温灭菌乳的方法测定糠醛类化合物的含量。

1.4 挥发性有机物的测定

待检样品在每个取样点（取样时间间隔为30 d）取样后，参考贾宏信[9]的方法利用HeraclesⅡ快速气相电子鼻分析乳粉中的挥发性有机物。

1.5 数据处理

糠醛类化合物测定结果参考邢倩倩[8]的处理方法。挥发性有机物利用Alpha Soft V14.2 软件进行特征色谱峰的峰面积分析。

2 结果与分析

2.1 乳粉贮藏过程中糠醛类化合物的变化

由图1 可知，乳粉贮藏过程中主要的糠醛类化合物羟甲基糠醛（HMF）和糠醛（F）都随贮藏期的延长而升高，且鱼油添加量的不同对乳粉中HMF 和F 的影响不同。3 种强化鱼油的乳粉中，低剂量组乳粉中HMF 和F 的增高最明显，至加速3 个月其HMF 和F的值高于高剂量组乳粉；4 组乳粉中，至加速3 个月，HMF 含量对照组乳粉最高，高剂量乳粉组最低，F 含量低剂量乳粉组最高，而对照组乳粉最低。结合图1中HMF 和F 的结果可知，乳粉中强化中剂量的鱼油（鱼油粉添加量1.0 g/100 g），乳粉的糠醛类化合物含量最低，更利于产品的货架期稳定性。乳粉贮藏过程中主要的糠醛类化合物随贮藏期的延长而升高的变化趋势，与ALBALH S 等[10]对于婴幼儿配方乳粉中HMF 和F 随贮藏期的延长而升高的趋势一致，说明对于乳粉而言，贮藏期越长HMF 和F 的含量越高。另外，CHAVEZ S J L 等[11]研究显示，配方乳粉中添加DHA 不会对产品糠醛类化合物含量造成影响，也不会影响其贮藏期糠醛类化合物含量，这一结果与本研究的鱼油添加会对乳粉中糠醛类化合物产生影响略有不同。究其原因，可能与配方的不同有关，也可能与配方中抗氧化剂的含量有关。

图1 乳粉贮藏过程中羟甲基糠醛和糠醛的变化

研究显示多不饱和脂肪酸油酸可降低美拉德反应中稳定自由基和糖基化合物的含量[12]，维生素C 会增加羟自由基的形成等[13]，进而会对产品的美拉德反应和氧化反应产生影响。本实验室前期已报道乳粉中添加鱼油粉（0.5、1.0、1.5 g/100 g）会提高乳粉中抗氧化剂维生素C 的含量，且配方中高剂量的维生素C有利于降低配方的氧化作用，特别是对于中剂量组乳粉来说氧化程度在3 组强化鱼油的配方中最低。这一结果与3 组强化鱼油的配方中中剂量组乳粉中糠醛的含量最低，羟甲基糠醛的含量较低相一致，说明乳粉中发生的美拉德反应与氧化反应之间并非完全独立的两种品质劣变反应，而是存在相互影响。

2.2 乳粉贮藏过程中主要挥发性有机物的变化

通过HeraclesⅡ快速气相色谱电子鼻对乳粉样品进行VOCs 的分析，并筛选贮藏过程中峰面积较大（Range＞200），贮藏过程中峰面积发生明显变化（增量＞100%）的色谱峰，通过将保留时间转化为保留指数，在Arochembase 数据库中进行定性分析。结果显示，富含鱼油的乳粉贮藏过程中挥发性成分丙酮、丁酮、戊醛和己醛的变化（峰面积）较为明显，在所有配方中都表现为随着贮藏期的延长而升高；通过图2 也可知，鱼油的添加影响了配方粉丙酮、丁酮、戊醛和己醛的起始值（0 月数据，添加鱼油粉的配方丙酮、丁酮、戊醛和己醛的起始值高于对照组），特别是对于戊醛而言，对照组乳粉在0 个月未检出，这说明鱼油粉在加入乳粉前已具有丙酮、丁酮、戊醛和己醛。

图2 乳粉贮藏过程中挥发性成分丙酮、丁酮、戊醛和己醛的变化

研究显示，富含不饱和脂肪酸的乳粉贮藏过程中易发生氧化反应，产生小分子的醛、酮类物质，如己醛、戊醛和丙酮等挥发性有机物[9,14-15]。图2 显示，n-3多不饱和脂肪酸组成不同的乳粉中主要挥发性有机物为丙酮、丁酮、戊醛和己醛。这一结果与富含多不饱和脂肪酸的婴幼儿配方乳粉中挥发性有机物的酮类物质主要为丙酮，醛类物质主要为戊醛和己醛[9]的结果一致。说明多不饱和脂肪酸可能会影响乳粉内挥发性有机物组成。VENKATE S G 等[16]研究显示，牛乳中强化鱼油，会使牛乳的挥发性有机物种类大大提高，如不含鱼油的牛乳VOCs 有14 种检出，而富含鱼油的牛乳VOCs 有60 种检出，且不含鱼油的牛乳其主要的VOCs 为酮类物质（如丙酮、丁酮等），富含鱼油的牛乳中VOCs 还会富含醛类化合物，包括丙醛、丁醛、戊醛、己醛等。这说明，牛乳中强化鱼油对于牛乳VOCs 的影响更多的体现在醛类物质的变化上。

ROMEU N M 等[17]研究表明，配方中多不饱和脂肪酸以n-6 多不饱和脂肪酸为主时，乳粉贮藏过程中生成的醛类物质以戊醛和己醛为主，多不饱和脂肪酸以n-3 多不饱和脂肪酸为主，生成的醛类物质以丙醛为主。本研究中4 个配方（MP、LFMP、MFMP 和HFMP）中n-3 与n-6 多不饱和脂肪酸的比（w/w）分别为：9.0%、40.6%、64.3%和97.2%。4 个配方的醛类物质也以戊醛和己醛为主，且在n-6 多不饱和脂肪酸占比最高的MP 配方中，戊醛和己醛都随着贮藏期的延长而增高。进一步说明n-6 多不饱和脂肪酸为主的配方粉，贮藏过程中生成的醛类物质以戊醛和己醛为主，且与ROMEU-NADAL 等研究一致。另外，在n-6多不饱和脂肪酸占比相对较低的LFMP、MFMP 和HFMP 中戊醛和己醛随贮藏期的延长并未表现出一致的增高趋势，这可能是因为鱼油粉的添加使乳粉具有较高的戊醛和己醛起始值（0 月数据）及贮藏温度（37 ℃）较高，易使乳粉更早的达到氧化二次产物生成期并使二次产物发生降解导致的。如CHAAVEZSERVIN 等[18]研究发现，乳粉在25 ℃和40 ℃下贮藏18 个月，乳粉中戊醛和己醛在25 ℃下18 个月呈现逐渐增高的趋势，而在40 ℃下呈现先升高、再降低、再升高的走势。综合以上乳粉中挥发性有机物随贮藏期的变化可知，乳粉如添加鱼油建议选择含挥发性有机物低的鱼油来添加，以降低乳粉在贮藏过程中挥发性有机物的含量。同时对于该研究，表明中剂量鱼油粉（鱼油粉添加量1.0 g/100 g）更有利于乳粉的货架稳定性。

3 结 论

添加鱼油粉会影响乳粉贮藏过程中糠醛类化合物及挥发性有机物的变化，且这种变化与鱼油的添加剂量有关。乳粉（鱼油粉添加量分别为，0、0.5、1.0 和1.5 g/100 g）贮藏过程中，其货架稳定性会受到鱼油添加量的影响，鱼油粉添加量1.0 g/100 g 的乳粉其糠醛类化合物在贮藏过程中更稳定；鱼油粉添加量越高其丙酮、丁酮的含量随贮藏期延长而越高；鱼油的强化提高了n-3 与n-6 多不饱和脂肪酸的百分比值，改变了乳粉贮藏过程中戊醛和己醛的含量变化趋势。总之，通过研究鱼油不同添加量对于乳粉贮藏过程中糠醛类化合物及挥发性有机物的变化，明确了添加中剂量鱼油粉（鱼油粉添加量1.0 g/100 g）乳粉的稳定性最好。这为鱼油粉在乳粉中的应用及添加提供了一定的参考。