乳制品在食品行業(yè)中占據(jù)重要地位，且人們對奶香型香味料的風(fēng)味和檔次需求越來越高，因此奶香型香味料成為香精香料領(lǐng)域廣泛研究的焦點(diǎn)。
風(fēng)味是影響乳制品質(zhì)量的重要因素之一，隨著人們生活水平的提高及健康意識的增強(qiáng)，牛乳這種天然的、營養(yǎng)最接近完善的營養(yǎng)佳品已成為普通家庭餐桌上常見的食品，從而使得人們對乳制品的口感和風(fēng)味的要求也越來越高。然而，牛乳當(dāng)中的一些原有的香味物質(zhì)會(huì)受到加工、貯存、光照、氧化、水解及內(nèi)源酶等影響而遭到破壞或產(chǎn)生不良的甚至有毒害的風(fēng)味物質(zhì)，由于奶香味風(fēng)味化合物在樣品中的存在濃度較低，且將其從樣品基質(zhì)中分離較為困難，因而準(zhǔn)確分離和分析乳中的風(fēng)味化合物一直以來是食品風(fēng)味化學(xué)領(lǐng)域需要解決的問題之一。
乳制品風(fēng)味物質(zhì)的主要來源
乳脂肪是乳制品風(fēng)味的重要來源物質(zhì)之一，乳脂肪的主要成分是約占55%的飽和脂肪酸甘油三酯、約占43%的不飽和脂肪酸甘油三酯、分別約占1%的酮酸甘油三酯和羧酸甘油三酯，這些物質(zhì)通過脂肪酶、自身氧化或水解作用產(chǎn)生游離脂肪酸，在加熱過程中，這些游離態(tài)的脂肪酸進(jìn)行一系列的自動(dòng)氧化、分解、脫水、脫酸等反應(yīng)形成2-戊酮，2-庚酮等化合物，這些物質(zhì)具有較高的香氣強(qiáng)度，是構(gòu)成乳香的主要成分。
此外乳脂肪中飽和脂肪酸存在一些γ-和δ-羥基酸，這些羥基酸易被轉(zhuǎn)化成γ-和δ-內(nèi)酯，且飽和脂肪酸經(jīng)β-氧化生成β-酮酸后，會(huì)發(fā)生脫羧作用形成甲基酮，而乳脂肪中的不飽和脂肪酸可能通過水合作用生成羥基酸，羥基酸經(jīng)過β-氧化生成γ-和δ-內(nèi)酯，內(nèi)酯類化合物在香氣上與相應(yīng)的酯類有一定的相似之處，是一類重要的奶香味香料化合物，雖然含量不高但對乳中奶香的形成貢獻(xiàn)卻很大。
乳蛋白經(jīng)過美拉德、酶促降解反應(yīng)和微生物等作用所產(chǎn)生的化合物是牛乳的重要風(fēng)味物質(zhì)。半胱氨酸和甲硫氨酸通過美拉德反應(yīng)形成硫化物，如硫化氫、甲硫醇及二甲基二硫化物等。蛋白質(zhì)或氨基酸可轉(zhuǎn)化為苯乙醛、3-甲基丁醛和吲哚等，在Strecker降解中，氨基酸與α-二羰基化合物反應(yīng)，失去一分子二氧化碳而降解成為少一個(gè)碳原子的醛類和氨基酮，生成的這些不同碳原子數(shù)的特殊醛類稱之為Strecker醛類，Strecker醛類物質(zhì)就是造成牛乳不同香氣的重要因素。通常而言，乳糖與氨基酸之間發(fā)生的美拉德反應(yīng)是導(dǎo)致牛乳關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的一個(gè)重要反應(yīng)，在該反應(yīng)的初始階段，乳糖和賴氨酸生成希夫堿，希夫堿環(huán)化生成N-取代的葡萄糖胺，隨后通過Amadori重排轉(zhuǎn)變?yōu)?-脫氧-1-氨基乳糖賴氨酸;而在高級階段Amadori化合物進(jìn)一步生成糖脫水和降解產(chǎn)物，如糖醛、呋喃衍生物等物質(zhì)。
奶香型香味料的制備技術(shù)
目前，奶香型香味料的制備技術(shù)大致可分為以下三種：化學(xué)法合成單體香味料、酶法水解奶油或稀奶油、微生物發(fā)酵法制備奶香型香味料。不同的制備方法所得的奶香型香味料風(fēng)味存在一定的差異，因此，要根據(jù)所要制備的目標(biāo)物的相關(guān)特性及現(xiàn)有的分析技術(shù)和生產(chǎn)條件來確定采用何種制備技術(shù)，以下介紹了幾種主要的奶香型香味料的常用制備和分析技術(shù)及其相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)。
化學(xué)合成法。目前大多數(shù)的奶香型香味料是通過化學(xué)合成的方法制得的。如乙偶姻的合成，乙偶姻又稱3-羥基-2-丁酮，也稱之為甲基乙酰甲醇，具有令人愉快的奶油香味，多用作奶油、干酪、堅(jiān)果等食品的香味增強(qiáng)劑;還可以改變啤酒的風(fēng)味，確定奶酪發(fā)酵過程中的香味等。我國學(xué)者利用NaHSe還原法來制備乙偶姻，產(chǎn)品得率為57%。例如雙乙酰的合成，雙乙酰是一種重要的香料化合物，具有甜的、奶油、黃油香氣。歐陽天慧等人采用三價(jià)鐵鹽或二價(jià)銅鹽為氧化劑，以乙偶姻為原料來制備雙乙酰。2011年，王江梅等采用KI氧化劑，以乙偶姻為原料來制備丁二酮，氧化劑KI用雙氧水進(jìn)行再生，該法用碘系催化劑代替鐵系催化劑，降低污染排放。
酶法制備。隨著奶香型香味料需求量日益增大以及人們對于“回歸自然”“綠色安全”的消費(fèi)需求增加，酶法制備奶香型香味料越來越受到人們的關(guān)注，酶法制備奶香型香味料技術(shù)是通過脂肪酶作用于乳脂肪，催化其水解并增強(qiáng)奶香香味料香氣的一種技術(shù)，因其具備反應(yīng)條件溫和、基本沒有副產(chǎn)物的污染等優(yōu)點(diǎn)，使得酶法制備奶香型香味料的技術(shù)已被廣泛應(yīng)用與研究。
在上世紀(jì)70年代，國外就已經(jīng)有利用酶解乳脂制備奶香型香味料的研究報(bào)道。國外采用油溶性脂肪酶水解奶酪或奶油得到具有香氣的人造奶油。1993年，日本長谷川公司利用青霉屬的脂肪酶酶解奶酪生產(chǎn)出穩(wěn)定性較好的奶香型香味料，且在餅干加香中具有較好效果，Silver等人利用一種脂肪酶、一種蛋白酶和一種肽酶復(fù)合酶劑處理蛋白、脂肪和酸的混合物，獲得了高強(qiáng)度的且能被用于奶酪生產(chǎn)的奶酪香料前體物質(zhì)。在國內(nèi)，于鐵妹等人用5種脂肪酶對乳脂進(jìn)行水解，選出了酶解產(chǎn)物氣味較優(yōu)的酶。汪建明等人用脂肪酶和蛋白酶共同作用于牛奶，對酶解條件進(jìn)行了篩選。李寧等采用來源于假絲酵母的脂肪水解酶酶解乳脂，以酶解乳脂產(chǎn)物的酸值作為評價(jià)指標(biāo)，分別對酶解時(shí)間(1—10小時(shí))、酶解溫度(30—50℃)、酶的用量(500—1500U/g)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定該酶在40℃、酶用量1250U/g條件下水解5小時(shí)可獲得酸值為(51.90±5.74)mg/g的奶味香基。王蓓等人利用7種脂肪酶水解奶油，并優(yōu)化了水解條件。
酶解乳脂所得的奶香型香味料是一種比較復(fù)雜的基質(zhì)，且準(zhǔn)確反映其中的香味物質(zhì)的方法并不統(tǒng)一。目前已報(bào)道的奶香型香味料香成分的提取、分析方法主要有直接溶劑萃取法，同時(shí)蒸餾萃取法、溶劑輔助香味物質(zhì)蒸發(fā)法、超臨界二氧化碳萃取法、固相微萃取法、吹掃-捕集法等采用直接溶劑萃取法結(jié)合GC-MS、GC-O和AEDA等方法對不同貯藏時(shí)間的脫脂乳粉的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，醛類、酮類及游離脂肪酸類物質(zhì)是脫脂乳貯藏過程中產(chǎn)生主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。
微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)奶香型香味料是指采用一些微生物，以乳或乳制品為底物，發(fā)酵生產(chǎn)奶香型香味料的方法。由于微生物細(xì)胞內(nèi)含有的酶系種類繁多，發(fā)酵產(chǎn)生的奶味香氣多樣化，包含有機(jī)酸、醇類、羰基類、各種酯類、內(nèi)酯類、硫化物等近百種香味成分，與天然牛奶十分接近，其香氣自然、柔和，是純?nèi)斯ふ{(diào)配技術(shù)難以達(dá)到的。2000年，Kar等以乳品加工副產(chǎn)物乳清為底物，利用雙乙酰乳酸乳球菌變種DRC1加上乳糖乳酸乳球菌712和乳酪腸膜樣明串珠菌亞種543加上乳糖乳酸鏈球菌712的混合菌發(fā)酵制備雙乙酰奶味香料。結(jié)果表明，添加0.03%過氧化氫和0.004%過氧化氫酶，可提高雙乙酰的含量，所得的奶味香料雙乙酰具有均勻純正的奶香味。2003年，何杰以牛奶為底物，利用雙乙酰乳酸乳桿菌發(fā)酵牛奶制備雙乙酰奶香型香味料。實(shí)驗(yàn)證明，向發(fā)酵液中添加0.01mol/L硫酸銅可提高雙乙酰的形成活性，添加0.1%檸檬酸鈉可部分阻遏雙乙酰還原酶的產(chǎn)生。
在乳品發(fā)酵產(chǎn)香實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)體系中缺乏乳糖或是乳糖分解耗盡時(shí)，乳酸菌利用乳酸鹽產(chǎn)生乙酸鹽、乙醇和二氧化碳，這些中間體物質(zhì)參與蛋白、脂肪、核酸等物質(zhì)的代謝，生成酮類、醛類、脂肪酸、含硫化合物、內(nèi)酯等代謝產(chǎn)物，大大提高了發(fā)酵液的香氣強(qiáng)度。
奶香型香味料的分析技術(shù)
氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。自1950年開始，氣相色譜技術(shù)就被開始用于風(fēng)味物質(zhì)的分析，后來得到進(jìn)一步的改進(jìn)，氣相色譜技術(shù)以氣體為流動(dòng)相，加以高靈敏度的檢測器，依據(jù)待測物中各組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行，在兩相之間進(jìn)行多次反復(fù)的分配，經(jīng)過一定的柱長后便被分離，隨后經(jīng)檢測器檢測產(chǎn)生信號并在記錄儀上出現(xiàn)各組分的色譜峰。目前風(fēng)味物質(zhì)的定性定量分析通常用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀技術(shù)實(shí)現(xiàn)，由氣相色譜進(jìn)行分離，再經(jīng)質(zhì)譜對分離未知物進(jìn)行定性。質(zhì)譜儀種類很多，不同類型的質(zhì)譜儀的主要區(qū)別在于離子源。質(zhì)譜儀的分辨率也非常重要，對于定性是至關(guān)重要的。目前大部分的分析工作用的都是一維色譜，一維色譜主要用來分析簡單的化合物，而對于基質(zhì)組分復(fù)雜的化合物，通常用二維色譜進(jìn)行定性。因此，在進(jìn)行質(zhì)譜分析前，要根據(jù)樣品性質(zhì)和分析要求選擇合適的質(zhì)譜儀。
氣相色譜-嗅覺辨別法。氣相色譜-嗅覺辨別法是一種可以有效鑒定樣品中揮發(fā)性氣味活性化合物的分析方法。在該方法中人的嗅覺就如同物理檢測器一樣敏感，樣品進(jìn)入GC，經(jīng)由毛細(xì)管柱分離后，流出組分被分流閥分成兩路，一路進(jìn)入化學(xué)檢測器(FID或MS)，另一路通過專用的傳輸管線進(jìn)入嗅探口，然后由聞香師在嗅聞儀的嗅聞口記錄不同時(shí)間流出的組分的香型和強(qiáng)度。因而GC-O技術(shù)在香氣活性的分析方面適用性較強(qiáng)，如今已廣泛應(yīng)用于奶味香精的分析研究。
電子鼻分析技術(shù)。由于氣味的成因和構(gòu)造非常復(fù)雜，而且人的嗅覺靈敏度容易受外界環(huán)境因素的干擾而改變，從而影響到嗅聞人員對待測組分的香型和強(qiáng)度的準(zhǔn)確描述，而且這種感官評定方法主觀性太強(qiáng)，造成各組表述結(jié)果不穩(wěn)定，因此，為了彌補(bǔ)感官評價(jià)方法的缺憾，電子鼻技術(shù)逐步發(fā)展起來。電子鼻技術(shù)是利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)圖案來識別氣味的電子系統(tǒng)，它可以在很長一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)地、實(shí)時(shí)地檢測特定樣品的氣味狀況，因此在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。艾娜絲 王靜 張曉梅 鄭福平 孫寶國
