（动物营养与饲料科学专业论文）原料奶中挥发性风味物质的分析评价及其保护技术体系的研究.pdf

摘要 本研究围绕原料奶中风味物质的检测和风味的保护技术体系这一中心，采用液 液萃取( l l e ) 、静态项空( h s ) 、固相微萃取( s p m e ) 、吹扫捕集( p t ) 四种方法分离 提取原料奶中的挥发性风味物质，从中筛选一种适合分离提取原料奶中挥发性风味 物质的方法，并对其参数进行优化，进而达到最佳分离提取效果。然后结合气相色 谱质谱( g c m s ) 联用仪，对不同饲养模式下原料奶的风味物质进行定性和定量分 析，并用感官评分和风味强度法对其风味进行评价，建立原料奶中挥发性风味物质 的检测技术和评价方法。根据影响原料奶风味的相关因素及查阅资料，建立保护原 料奶风味的h a c c p 体系。通过实践验证及效果分析，达到保持原料奶优良风味，控 制不良风味的目的。通过上述内容的研究，得出以下结论： 1 与液液萃取法、静态顶空法、固相微萃取法比较，吹扫捕集法具有操作简捷， 分离提取的挥发性物质种类最多且检出限低，是最适宜原料奶中挥发性风味物质的 分离提取方法。 2 通过单因素试验和正交设计试验，得到p t 的最佳分析参数为：吹扫温度4 0 ，吹扫时间3 0 m i n ，n a c l 浓度0 3 2 9 m l 且确定了各因素的主次为：吹扫时间 吹 扫温度 n a c l 浓度。 3 用优化后的p t - g c m s 条件对原料奶中挥发性风味物质进行检测，从类别上 看，其中以醇酚类、醛酮类及烷烃类为主。各种挥发性风味物质共同作用构成了原 料奶独有的风味。 4 不同饲养模式下，原料奶的理化指标差异不显著( p 0 0 5 ) ，但其挥发性风 味物质在含量和组成上存在差异。二甲硫和醛酮类在含量上差异显著( p 小区型 散养型。风味强度评价与感官评分结果相关，即规模型 小区型 散养型，其中二甲硫、3 一甲基丁醛、2 一甲基丁醛及苯乙醛对风味的贡献较大。 6 原料奶贮藏运输温度过高或时间过长、手工挤奶、挤出牛奶长时间暴露在饲 养环境较差的地方均影响原料奶的质量和风味。 7 根据影响原料奶风味的相关因素和实践调查，制定出了保护原料奶风味的 h a c c p 体系。 8 执行保护原料奶风味的h a c c p 体系前后，乳成分含量差异均不显著( p 0 0 5 ) ；细菌总数执行后显著低于执行前( p n a c l 3u n d e rt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n sf o ru s i n gp t - g c m st od e t e c tv o l a t i l ec o m p o u n d s i nt h er a wm i l k , i tw a sf o u n dt h a ta l c o h o l s ，p h e n o l s ，a l d e h y d e s ，k e t o n e sa n da l k a n e sw e r e t h em a i nc o m p o u n d s ，w h i c hg a v et h eu n i q u ef l a v o ro fr a wm i l k 4i nt h es a m p l e st a k e nf r o mt h ef e e d i n gc o n d i t i o n s ，t h e r ew e r en os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e si nt h em i l kc o m p o s i t i o n ( p o 0 5 ) ，b u tm i l kv o l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d sw a s d i f f e r e n tb o t hi nl e v e la n dc o m p o n e n t ss p e c i e si nt h er a wm i l k d i m e t h y ls u l f i d e ， a l d e h y d e sa n dk e t o n e sw e r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e so nc o n t e n t s ( p 0 0 5 ) ，b u tt o t a ln u m b e ro fb a c t e r i ai nt h em i l kw e r es i g n i f i c a n t l y l o w e rt h a nc o n t r o l ( p 0 0 5 ) ，m i l ky i e l d sw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nc o m r o l ( p 0 0 5 ) ， a n da l lo ft h ei n d i c a t o r sw e r em o r es t a b l et h a nc o n t r 0 1 a c c o r d i n gt os e n s o r ye v a l u a t i o n s c o r e sa n df l a v o ri n t e n s i t yi n d e x ，r a wm i l kf l a v o rw e r ed i f f e r e n ta td i f f e r e n ts a m p l i n g p o i n t s i nc o n c l u s i o n ，t h eh a c c ps y s t e mc a nm a i n t a i nn o to n l yg o o df l a v o r , b u ta l s o i m p r o v eg o o dm i l kp r o d u c t i o n k e yw o r d s ：r a wm i l k ：v o l a t i l e f l a v o u r tf e e d i n g p a t t e r n sp t - g c m s ：h a c c ps y s t e m dir e c t e db y ：p r o f l ud e x u n a p pi ic a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：z h a od u n ( m a s t e ro f a n i m a ln u t r i t i o na n df e e ds c i e n c e ) ( c o l l e g eo f a n i m a ls c i e n c ea n da n i m a lm e d i c i n e ，i n n e rm o n g o l j aa g “c u l t u r a lu n i v e r s i t y ，h u h h o t 010 018 ，c h i n a ) 1 图1 2 图2 3图3 4图4 5图5 6图6 7图7 8图8 9 图9 1 0图1 0 l l 图1 l 1 2图1 2 1 3图1 3 1 4图1 4 1 5图1 5 1 6图1 6 1 7图1 7 1 8 图1 8 1 9图1 9 2 0图2 0 2 1图2 1 2 2图2 2 2 3图2 3 2 4图2 4 2 5图2 5 2 6图2 6 2 7图2 7 2 8图2 8 2 9图2 9 3 0图3 0 3 l图3 1 3 2图3 2 插图和附表目录 乳的形成过程2 蛋白质、乳糖、脂肪分解图3 乳蛋白产生的风味化合物4 乳脂肪产生的风味化合物4 试验技术路线图，1 9 s p m e 提取挥发性物质实验装置简图2 l p t 提取挥发性物质实验装置简图2 1 液液萃取法分离提取原料奶中挥发性风味物质的气相色谱图2 2 静态顶空法分离提取原料奶中挥发性风味物质的气相色谱图2 2 固相微萃取法分离提取原料奶中挥发性风味物质的色谱图2 3 吹扫捕集法分离提取原料奶中挥发性风味物质的色谱图2 3 吹扫温度对p t 效果的影响2 8 吹扫时间对p t 效果的影响2 9 电解质浓度对p t 效果的影响3 0 原料奶中挥发性物质的总离子图3 l 原料奶中各类挥发性风味物质的总体分布图3 3 不同饲养模式下原料奶理化指标的变化3 7 不同饲养模式原料奶中各类风味物质含量百分比4 0 不同饲养模式下原料奶风味的感官评分4 3 不同贮藏条件下原料奶酸度的变化4 7 不同贮藏条件下美蓝褪色时间的变化4 7 不同运输条件下原料奶酸度的变化5 0 不同运输条件下美蓝褪色时间的变化5 0 不同运输条件下感官评分的变化5 0 不同挤奶方式原料奶酸度的变化5 1 不同挤奶方式美蓝褪色时间的变化5 l 不同挤奶方式原料奶感官评分的变化5 2 关键控制点的确定途径5 6 执行原料奶风味h a c c p 体系各取样点酸度的变化6 4 执行原料奶风味h a c c p 体系各取样点美蓝褪色时间的变化6 5 执行原料奶风味h a c c p 体系各取样点感官评分的变化7 0 s - 的总离子色谱图8 2 图3 3s 。的总离子色谱图8 2 图3 4s 。的总离子色谱图8 2 图3 5x 。的总离子色谱图8 3 图3 6 】( 2 的总离子色谱图8 3 图3 7 】( 3 的总离子色谱图8 3 图3 8g 一的总离子色谱图8 4 图3 9g 2 的总离子色谱图。8 4 图4 0g 3 的总离子色谱图8 4 图4 l 执行体系前挤奶杯中样品的总离子色谱图8 5 图4 2 执行体系前贮奶前样品的总离子色谱图8 5 图4 3 执行体系前贮奶后样品的总离子色谱图8 5 图4 4 执行体系前运奶罐中样品的总离子色谱图8 6 图4 5 执行体系后挤奶杯中样品的总离子色谱图8 6 图4 6 执行体系后贮奶前样品的总离子色谱图8 6 图4 7 执行体系后贮奶后样品的总离子色谱图8 7 图4 8 执行体系后运奶罐中样品的总离子色谱图：8 7 1表1 2 表2 3 表3 4 表4 5 表5 6 表6 7 表7 8 表8 9 表9 1 0 表1 0 1 1 表11 1 2 表1 2 1 3 表1 3 1 4 表1 4 1 5 表1 5 1 6 表1 6 1 7 表1 7 牛奶中常见的异味及产生原因5 不同前处理方法分离提取原料奶中挥发性风味物质分析表2 3 四种前处理方法检出挥发性风味物质总数的比较：2 6 l 9 ( 3 3 ) 正交试验因素水平计划表3 0 p t 吹扫效果的直观分析表3 1 p t - - g c m s 检测原料奶挥发性物质分析表3 2 原料奶采集设计3 4 原料奶风味感官评价评分表3 5 不同饲养模式下原料奶理化指标的变化3 6 不同饲养模式下原料奶中风味物质的定性定量结果( u e 1 0 0 f n l ) 3 7 不同饲养模式原料奶中各类风味物质含量百分比( ) 4 0 不同饲养模式下原料奶风味的感官评分4 3 原料奶中主要挥发性物质的风味描述及风味阈值4 4 不同饲养模式下原料奶中主要挥发性风味物质的风味强度4 5 不同贮藏条件下原料奶感官评分4 8 不同贮藏条件下原料奶奶成分指标4 8 不同饲养及挤奶环境下原料奶各指标的变化5 2 弘 驱 ；5 ； 盯 鼯 札 铊 铅 张 钙 诣 钉 鸫 1 8 表18 1 9 表1 9 2 0 表2 0 2 1表2 1 2 2 表2 3 2 3 表2 2 2 4 表2 4 2 5 表2 5 2 6 表2 6 2 7 表2 7 2 8 表2 8 2 9 表2 9 3 0 表3 0 3 1 附表1 保护原料奶风味的危害分析及关键控制点的确定5 7 牛奶感官评价限值5 9 牛奶理化要求5 9 原料奶风味h a c c p 方案核实表6 l 试验奶牛不同产量的日粮配方及营养成分6 2 奶样采集表6 3 执行原料奶风味h a c c p 体系前后各指标的变化6 3 执行原料奶风味h a c c p 体系前后各取样点酸度的变化。“ 执行原料奶风味h a c c p 体系前后各取样点美蓝褪色时间的变化。6 4 执行体系前后各取样点原料奶风味物质的变化( u g 1 0 0 m l ) 。6 5 执行原料奶风味h a c c p 体系前后风味化合物种类的变化6 8 执行原料奶风味h a c c p 体系前后各取样点感官评分的变化。7 0 执行原料奶风味h a c c p 体系前后各取样点原料奶的风味强度评价7 1 保护原料奶风味的h a c c p 体系8 7 内蒙古农业大学研究生学位论文独创声明 本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 括为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：丝垒聋 日 期： 趔：笸：至 导师指导研究生学位论文的承诺 本人承诺：我的研究生醛笙所呈交的学位论文是在 我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果，属于我现任岗位职务 工作的结果，并严格按照国家及学校有关学术道德规范的规定要求而 获得的研究结果。如果违反，我必须接受按国家及学校有关规定的处 罚处理并承担相应导师连带责任。 指导教师签名： 自盔 日 期： 幺遁= 厶：墨 内蒙古农业大学研究生学位论文版权使用授权书 本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定，即：研 究生在攻读学位期间论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学。本 人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙 古农业大学，且导师为通讯作者，通讯作者单位亦署名为内蒙古农业 大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子文档，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部 分内容( 保密内容除外) ，采用影印、缩印或其他手段保存论文。 论文作者签名： 签塾指导教师签名：趣丝 日 期：幽厶至 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 1 引言 随着国家对“三农力的重视和发展，进入新千年，我国的奶牛业迅速发展，年 均增长率惊人，2 0 0 1 年的全国奶牛存栏数、总产奶量、奶类总量和人均年占奶量分 别是：5 6 6 2 万头、1 0 2 5 5 万吨、1 1 1 2 6 万吨和8 8 千克：而2 0 0 6 年的全国奶牛 存栏数、总产奶量、奶类总产量和人年均占奶量分别约为：1 3 3 5 万头、3 1 8 0 万吨、 3 2 9 4 万吨和2 5 3 千克。2 0 0 6 年比2 0 0 1 年各指标的增长率分别为：1 8 7 、2 5 4 、2 4 和2 3 5 n 1 。2 0 0 7 年我国奶类总产量3 6 3 3 4 万吨，其中牛奶产量3 5 2 5 2 万吨，2 0 0 7 年全年人均乳品消费量为2 7 5 千克，比上年增长6 9 。从乳品消费 结构看，鲜奶量和酸奶量增加，奶粉量下降，其中高端奶消费量增加较快。 中国奶业经过这几年超常规发展，使奶业总量翻了两番，至2 0 0 6 年中国已成 为全球排行第三个产奶大国。中国虽是产奶大国，但它决不是产奶强国。根据以上 统计数据显示，尽管乳制品的产量、进出口金额和人均消费量都在逐年上升，但是， 还要看到存在的诸多问题，集约化水平较低，奶牛品种差，中低产奶牛较多，原料 奶生产卫生差、细菌数超标、抗生素含量过高等闯题严重制约着乳品质量提高和风 味的改善，随着人们生活水平的提高和消费观念的改变，已经不仅仅是“喝上奶” 而是“喝好奶的问题，人们购买乳制品不仅注重口感、风味，更加关心其安全性 和功能性，但现在的乳品品种少，风味差，又很难保证安全，如最近的“三聚氰胺 奶粉事件”。以上这些问题归根结底都是由于没有很好的把好原奶关而导致。本论 文通过对原料奶中的风味物质进行分析评价，并对原料奶生产的各个环节进行系统 性的研究，建立原料奶风味的h a c c p 体系，保证原料奶的质量和固有风味，为生产 优质、安全、风味奶制品提供保障，也为今后进一步对风味奶的研究及实际生产提 供理论依据。 1 1 牛奶中风味物质的研究进展 1 1 1 牛奶的成分及形成过程 正常牛奶为乳白色或微带黄色，不得含有肉眼可见的异物，不得有红色、绿色或 其他异色；不能有苦、咸、涩的滋味和饲料、青贮、霉等其他异常气味。由水和总 固形物组成，一般水分占8 8 ，总固形物为1 2 。总固形物包括乳脂( 3 3 - 5 9 ) 、 乳蛋白( 2 9 - 3 8 ) 、乳糖( 4 4 - 5 0 ) 、灰分及盐( 0 6 7 - 0 7 7 ) 和一些微量 成分( h a p e r ，w j 等，1 9 8 1 ) 幽。乳的形成是乳腺泡的分泌细胞将血液的代谢产物 转化为乳成分的过程。如图l 2 原料奶中挥发性风味物质的分析评价及其保护技术体系的研究 血液成分细胞膜细胞乳成分 i i l _ j 7 酪蛋白、 l l i 乳球蛋白 乳白蛋白7 一土一厂半乳糖 删了话l 葡萄糖一j ； 厂甘油； b 肪酸j 。 i t； 图1 乳的形成过程 f i g 1 t h ef o r m a t i o no fm i l k 维生素 矿物质 乳蛋白 乳糖 乳脂 1 1 2 牛奶中的风味物质及研究进展 牛奶的风味是由具有滋味和香味活性的成分通过复杂的过程形成。正常鲜美的 牛奶滋味是由稍微甜味、酸味、咸味和苦味四种滋味融合而成的混合体。通过牛奶 透析试验证明：其中微甜味是由乳糖形成；微酸味可能由柠檬酸及磷酸所形成，因 为新鲜牛奶中几乎不含有乳酸，只有随着乳酸菌在牛奶中的繁殖代谢而产生乳酸； 威味由氯化钠形成；苦味可能由镁和钙形成。而正常牛奶的风味是由低级脂肪酸、 丙酮类、乙醛类、碳酸气及其他挥发性物质组成的混合物而形成。特别是二甲基硫 化物是新鲜牛奶的重要香气成分，微量的二甲基硫是牛奶风味的主体。该风味化合 物的风味阈值在蒸馏水中大约0 0 1 2 m g l 。如果稍高阂值，则产生过度的乳牛臭味和 麦芽臭味n 羽。这种臭味在牛的鼻息中可以嗅到，在牛奶的血液中也可以找n - 甲硫 内蒙古农业大学硕士学位论文 3 的衍生物二甲基砜，因此可以认为二甲硫在牛奶风味中占重要地位。此外，牛奶中 所含的微量羰基化合物，如2 一己酮、2 一戊酮、丁酮、乙醛等以及所含微量的挥发性 成分，如乙醚、乙醇、氯仿等都与二甲硫共同成为牛奶的风味物质( 夏延斌等， 2 0 0 8 ) 嘲。韩清波等( 2 0 0 7 ) 报道指出：鲜奶典型的香味物质是丙酮、乙醛、油酸、 丁酸、甲硫醚及其他游离脂肪酸和羰基化合物类，这些痕量物质在牛奶香味形成上具 有特殊的意义口1 。另有报道指出：乳中的风味化合物主要有脂肪酸、羰基化合物、 酯类、萜类及硫化物阳1 。n u r s t a n ( 1 9 9 7 ) 也表明，牛奶中的挥发性的风味物质大体 上可归纳为二大类：一类是烃、醇、醛、酮、酸、酯、内酯等简单化合物；另一类 是含有氧、氮、硫的杂环化合物，如呋喃及其衍生物和噻吩及其衍生物四1 。杨楠( 2 0 0 7 ) 进一步用g c - m s 联用法结合内标法对牛奶的风味进行定性和定量分析，结果检测出强 挥发性的的物质有：辛烷、环氧乙烷、己酸、苯己酮、壬醛、辛酸、十二烷、十三 烷、2 一癸醛、2 ，4 ( e ) ( e ) 一十二烯醛、2 一亚甲基环戊醇、癸酸等都是牛奶中风味物质 的重要成分n 们。其风味物质形成过程主要是以下四种形式：一些风味化合物是牛乳 中的蛋白质、脂肪和碳水化合物等反应而生成的；一些风味物质不经过任何改变直 接从饲料中通过血液进入牛乳中；一些风味化合物经过酶、氧化或加热使油脂分解 而形成；还有一些风味化合物是通过饲料在反刍动物的瘤胃中发生生化反应后经消 化吸收而产生的1 。 牛奶中蛋白质、脂肪、乳糖这三大类物质降解或每一类物质的衍生物之间相互 反应生成了牛奶中的风味化合物( 代敏2 0 0 6 ) n 羽，其形成过程如图2 。其中乳蛋白 和乳脂肪分别产生的风味化合物见图3 和图4 。 第一前体物前体物中间物牛 奶 糖类 ，醇醛酮呋喃 中 蛋白质氨基酸 一一十醛氨酮酸 的 含硫氨基酸 - 硫化氢硫醇 风 脂肪 脂类醇醛酮脂肪酸内脂 味 _ - _ _ - _ _ _ _ 。 一 硫胺素 - 芳香化合物 一 化 乳糖肽类 厶 口 物 图2 蛋白质、乳糖、脂肪分解图 f i g 2d e c o m p o s i t i o no ft h ep r o t e i n 、l a c t o s ea n df a t 4 原料奶中挥发性风味物质的分析评价及其保护技术体系的研究 图3 乳蛋白产生的风昧化合物( 摘自d u m o n t ，1 9 7 9 ) f i g 3 f l a v o rc o m p o u n d sp r o d u c e di nm i l kp r o t e i n ( d u m o n t ，1 9 7 9 ) 脂肪 上 脂肪酸 上 上0上上 1 3 一酮酸饱和脂肪酸4 或5 一羟基酸 不饱和脂肪酸 氧化 多氧化 环1r 1i o 化 过氧化氧 甲基酮 反 应 i l 醛 1 r1 1r 仲醇游离脂肪酸 y 或一内酯 l 酸y 誓 醇 图4 孚l 脂肪产生的风昧化合物( 摘自d u m o n t ，1 9 7 9 ) f i g 4 f l a v o rc o m p o u n d sp r o d u c e di nm i l kf a t ( d u m o n t ，1 9 7 9 ) 研究认为，就乳脂肪和乳蛋白两者相比较，乳脂肪对“宜人之风味 的贡献大 于乳蛋白。这是因为乳脂肪相对于其它种类的脂肪来说，含有较多的短碳链脂肪酸， 内蒙古农业大学硕士学位论文 5 它们具有特殊的易挥发性和香气。但是，牛奶中的脂肪并不是处于游离状态，而是 被一层“脂肪球膜 包裹着，以单个脂肪球的形式悬浮在牛奶中。由于膜与膜之间 存在一定的斥力，脂肪球尽管也会慢慢聚附，因比重不同而导致脂肪上浮。但在正 常情况下，绝大部分的脂肪球膜依然是完整的，短链的脂肪酸始终被包裹在里面， 难以挥发出来，人们也就只能感觉到牛奶的微微“香气 了。 1 1 3 牛奶中容易产生的不良风味及影响因素 牛奶中之所以会产生不良风味，主要是由于受“a b c 三种不良风味来源途径 的影响而产生。其中a 代表a b s o r b e d ，主要是吸收饲料、牛舍、牛体以及周围环境 中的异味，杂草、霉变等也易使牛奶产生a 类不良味道；b 代表b a c t e r i a l ，主要 是由于细菌污染而使牛奶产生酸味、腐败味、麦芽味、不干净味等；c 代表c h e m i c a l ， 主要是由于氧化、日照、药物的使用而产生，腐臭、酮病等也易使牛奶产生c 类不 良风味( d kb a n d l e re ta 1 1 9 8 4 ) n 羽。牛奶中常见的异味及产生原因如表l ： 表1牛奶中常见的异昧及产生原因 t a b l e lc a u s e so f c o m m o no d o u ri nm i l k 产生原因异味 加热 光照 脂肪水解 微生物繁殖 氧化反应 传递 其它 煮味、焦糖味、焦糊味 日晒味、光照味 酸腐味、苦味、丁酸味 酸味、苦味、麦芽味、腐烂味、赃味 鱼味、金属味、纸板味 饲料味、杂革味、畜舍味、酮味 咸味、化学物质味、不新鲜味 注：此表引自( 赵新淮，2 0 0 7 ) n 引 1 1 3 1 曰晒味、光照味 日晒味、光照味是由于牛奶暴露在阳光下，蛋白质发生化学变化而产生的结果； 是牛奶最常见的风味缺陷问题。随着牛奶暴露于阳光下的时间和阳光强度的增加而 增加；牛奶暴露和贮存时的温度也很重要，高的暴露温度( 1 0 - 1 5 ) 会导致更显著 的异味产生；在低温( 2 - 4 ) 下的暴露可能在其后的几个小时增加异味强度。 y d k i ma n dc v m o r r ( 1 9 9 6 ) 利用动态顶空一气质联用仪( d h a g c m s ) 对光氧化 牛奶中的风味物质进行研究。把0 5 的牛奶暴露在2 0 0 l x 荧光灯下6 - 4 8 小时，多 6原料奶中挥发性风昧物质的分析评价及其保护技术体系的研究 数挥发性物质是在光照1 2 h 后被收集和鉴定，它们可能是由于光敏作用、核黄素的 分解作用、脂肪氧化作用及硫化作用形成，包括己醛、戊醛、二甲基二硫、2 一丁酮 和2 一丙醇。牛奶在1 2 h 光暴露下，二甲基二硫是不被检测出，但在2 4 - 4 8 h 收集的 浓度是逐渐上升的n 。另外，较短波长的光比较长波长的光对牛奶的日晒味、光照 味有更大的影响。 1 1 3 2 酸败昧 在牛奶及奶制品中，酸败指的是脂肪水解而导致的风味缺陷。牛奶中的脂酶在 一定条件下催化脂肪水解，随着脂肪酸的产生与积累可以导致牛奶产生不被消费者 喜欢的酸败味。从健康牛体内产出的新鲜奶一般不会酸败，只有在原料奶陈化过程 中才产生酸败。牛奶对于产生酸败的敏感性变化很大，同一个牛群的不同奶牛中挤 出的牛奶所产生的酸败味的强度各不相同；单个奶牛的牛奶对酸败味的敏感性还表 现出显著的日变化趋势。当奶牛处于泌乳早期时，容易产生酸败味；饲料问题对其 也有影响，奶牛的青饲料喂养比干饲料喂养对酸败味的抵抗力要强很多。另外，在 牛奶贮存过程中，不好或不适当的冷却系统导致了热牛奶的搅拌时间过长，或者是 由于向冷却牛奶中加入热牛奶时，温度产生波动将产生酸败味；有的牛场牛奶是隔 天运输的，这样导致牛奶贮存时间过长而产生酸败味。s h i p e ，w 等( 1 9 7 8 ) 研究指 出：导致牛奶产生酸败味的主要化学物质是短链脂肪酸和挥发性脂肪酸n 印。k o l a r a n dm i c k l e ( 1 9 6 3 ) 进一步报道指出：牛奶中的酸败味与脂肪酸、短链脂肪酸的含 量呈正相关关系n7 1 。 1 1 3 3 细菌味 牛奶很容易被细菌污染发生腐败，而产生细菌味。因此必须严格保护牛奶，低 温贮存可以将牛奶中存在的细菌生长速度降至最低。如果在原料奶中产生细菌味， 这说明卫生条件极差，或是牛奶的贮存温度太高、放置时间太长。黄艾祥等( 2 0 0 7 ) 以不同来源的原料奶为研究对象，在冷藏( 4 ) 、室温( 1 9 ) 条件下，分别贮藏 o ，3 ，6 ，9 h 后检测原料奶中菌落总数( t b c ) 、芽孢总数( t s c ) 、耐热芽孢数、嗜冷菌总 数。结果表明，随着贮藏温度增加、时间延长，原料奶中微生物增幅加快( p 0 0 5 ) ，仅在一定程度上提 高了乳脂率和乳蛋白的产量，对风味也没有影响口钉。 日粮中的维生素、矿物质和一些添加剂均可影响到乳的品质和风味。如加拿大 的一研究报道，给泌乳奶牛加喂v e 可增强牛奶风味的稳定性；又如日粮中添加中草 药剂分别为3 0 9 d 、5 0 9 d 时，这二组的乳脂率提高了5 2 一7 0 ，并且新鲜度、口 感等均较对照组有明显改善口钔。 另外，饲喂不同种类的粗饲料将产生不同风味的牛奶。b r i t o 等( 2 0 0 7 ) 研究 表明，饲喂紫花苜蓿和饲喂红花草的奶牛相比，产奶性能相差明显，奶的风味也不 尽相同矧。 1 1 4 3 饲养管理及环境因素 饲养管理的好坏直接影响乳品质和风味的好坏，也关系着奶农的经济效益。在 饲喂过程中，饲料必须清洁新鲜，发霉变质有异味的饲料不要饲喂；饲喂次数也要 适中，要给每头奶牛足够大的饲槽，还要经常清理打扫食槽；保持奶牛2 4 小时喝 上清洁无污染的饮水。给奶牛清洁的饲料和饮水，这将保证了牛奶纯正风味不被污 染。在原料奶生产过程中，若环境条件较恶劣，将对原料奶的微生物和理化指标影 响很大，这直接影响了乳的风味。美国康奈尔大学进行了一项牛奶品质改进计划 ( m q i p ) 研究项目。该项目致力于提升乳制品品质及风味，从而提升消费者需求并促 进乳品的消费。研究发现，在包装奶中鉴别出的优势菌是革兰阳性芽孢杆菌和多黏 类芽孢杆菌。这些芽孢微生物通常存在于农场中，这些存在于原料乳中的高数量芽 孢菌与受污染的奶头及肮脏的挤奶环境、生产车间的卫生状况有很大的关联，巴氏 杀菌乳品中耐热、耐冷菌可能来源于处理原料乳的工作环境。报告建议如果要延长 液态乳制品的货架期、保证乳的良好风味，需要增加对原料乳从农场到乳品厂的环 境控制。马燕芬等( 2 0 0 7 ) 指出：不良的饲料可对牛奶产生臭味、氧化味、酸味等 不愉快的味道h 们。另外，还应做好母牛健康的诊察，经常给母牛做一些预防疾病的 10原料奶中挥发性风味物质的分析评价及其保护技术体系的研究 措施，减少和控制乳牛常见的乳房疾病：挤奶前要保持乳房的干净和无病原体的存 在，严格执行挤奶程序，这也是保证牛奶风味不被污染的原因所在。朱正鹏等( 2 0 0 6 ) 报道：由于乳房炎所致，而使牛奶中的体细胞数明显升高，高体细胞数的牛奶中含 有较多的脂肪和蛋白氧化酶，脂肪和蛋白质分解增加，因而产生过多的游离脂肪酸， 导致牛奶产生涩味、苦味等不良风味h u 。 此外，环境温度、湿度、通风、光照等也是影响乳品质和风味的重要因素。给 奶牛制造舒适的生活环境，将是产生优质风味奶的必备条件。 1 1 4 4 贮藏及运输因素 牛奶是微生物良好的培养基，若奶中微生物含量超标，将引起牛奶腐败变味， 进而危害人体健康。为了使牛奶保持原有的风味，贮存和运输也是至关重要的。贮 存和运输的容积材料要无毒无害且应有制冷装置，使牛奶的温度控制在4 左右。 即使在4 左右贮存也不要超过二天。运输完一次还要给奶罐彻底桑拿冲洗，防止 微生物寄居，进而影响下一次运输。蒙名燕等( 2 0 0 5 ) 研究表明：不同温度将影响微 生物的变化。在低于4 0 下，生牛奶都有2 小时抑菌期且在4 6 下贮存2 4 小时 微生物数基本不变，在1 5 以下贮存1 0 小时，微生物数变化也不大，若温度超过 2 0 ，贮存时间超过4 小时后微生物数迅速增长，进而影响了奶的风味h 羽。 1 2 牛奶及奶制品中风味物质的提取和分析方法 1 2 1 牛奶及奶制品中风味物质的提取方法 目前，有关风味化学的工作主要集中于化学成分分离、鉴定及食品在咀嚼时释放 程度的仪器分析。利用精密分析仪器测定风味物质，并依此作为衡量风味质量的指标， 是食品风味研究的主要手段和发展趋势。随着人们生活水平的提高，人们对乳及乳制 品风味的要求越来越高，鉴于乳中风味成分繁多、含量很低、测定过程中干扰因素多， 如何有效分离并检测出乳及乳制品的风味成分是值得关注的课题。但对原料奶及奶 制品中风味物质进行定性或定量分析，须认识如下两点：一是其成分繁多、状态复杂 的乳相体系；二是风味物质一般含量很低。对其中的风味物质进行提取将是一项艰 巨而复杂的任务。目前对分析原料奶及奶制品中的风味物质常用的提取方法主要有： 有机溶剂萃取法( o s e ) 、同时蒸流萃取法( s d e ) 、超临界c o ：萃取法( s f e ) 、静态顶 空法( s h ) 、固相微萃取法( s p m e ) 、吹扫捕集法( p t ) 等。 1 2 1 1 有机溶剂萃取法( o s e ) 是分析化学领域中经典的提取技术，利用某些有机溶剂对大部分食品风味物质 具有良好的溶解性，选择合适的溶剂和萃取温度，通过溶剂萃取，把风味物质从食品 中直接提取出来。该法设备简单，操作方便，具有比较理想的分离效果。所用的有机 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 1 溶剂主要是低沸点的乙醚、已烷和乙酸乙酯，或是氯仿和二氯甲烷，溶剂在后续的浓 缩过程中很容易通过蒸发而除去m 1 。但其溶剂耗量大、耗时长，有效成分萃取不完 全且污染较严重。 1 2 1 2 同时蒸流萃取法( s d e ) 是将样品和溶剂同时蒸馏，在气相中完成风味成分的提取。样品中的风味物质 可以最大限度地被有效发挥出来而进入溶剂相，但蒸馏过程中，温度比较高，会产 生新的风味物质，从而改变了原样品中的风味成分( b a n k s ，e ta l ，1 9 9 2 ) 4 4 o 杨 桶等( 2 0 0 7 ) 用同时蒸馏萃取法萃取了原料奶和巴氏杀菌奶中的风味物质，并用 g c - m s 结合内标法对其进行定性和定量分析。结果表明：在原料奶中鉴定出4 6 种挥 发性物质，主要由酮类、烷烃、烷酸和酯类组成；而在巴氏杀菌奶中鉴定出6 9 种 挥发性物质。这将说明在加热过程中，产生了新的挥发性物质们。 1 2 1 3 超临界c o ：萃取法( s f e ) 是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流 体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触， 使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然， 对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的 混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则 完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超i 隘界c o ：流体萃取过程是由萃 取和分离过程组合而成的。其特点为：超临界萃取可以在接近室温( 3 5 - 4 0 ) 及 c 0 。气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。使用全过程不 用有机溶剂。萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的c o 。流体进入分离器时， 由于压力的下降或温度的变化，使得c o 。与萃取物迅速成为两相( 气液分离) 而立 即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高了生产效率也降低了费用成本。 c 0 2 是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、 无臭、无毒、安全性非常好。c 0 ：气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中 可以重复循环使用，从而有效地降低了成本。压力和温度都可以成为调节萃取过 程的参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的，压力固定通过改变温度也同样可 以将物质分离开来：反之，将温度固定，通过降低压力使萃取物分离，因此工艺简 单容易掌握，而且萃取的速度快。 1 2 1 4 静态顶空法( s h ) 是将样品置于一个密闭的容器中，当样品与样品上方的气体达到平衡，直接抽 1 2 原料奶中挥发性风味物质的分析评价及其保护技术体系的研究 取样品上方的气体进行g c - m s 分析，也被称为一步气体萃取。该法操作简单，样品 用量小，无需溶剂提取，对色谱柱伤害小，具有较好的重复性，是一种简捷的挥发 性成分分析方法。但是该方法不能对样品进行浓缩，对含量低的，挥发性小的物质 灵敏度不高( 王吴阳等，2 0 0 4 ) h 引。 1 2 1 5 固相微萃取法( s p m e ) 是近年来国际上兴起的一项试样分析前处理新技术。1 9 9 0 年由加拿大w a t e r l o o 大学的a r h t u r h e 和p a w l i s z y n 首创，1 9 9 3 年由美国s u p e l c o 公司推出商品化固相 微萃取装置，1 9 9 4 年获美国匹兹堡分析仪器会议大奖h 引。 固相微萃取过程分为两步，第一步是萃取，将针头插入试样容器中，推出石英 纤维对试样中的分析组分进行萃取；第二步是在进样过程中将针头插入色谱进样器， 推出石英纤维中完成解吸、色谱分析等步骤。固相微萃取的萃取方式有两种：一种 是石英纤维直接插入试样中进行萃取，适用于气体与液体中的分析组分：另一种是 顶空萃取，适用于所有基质的试样中挥发性、半挥发性分析组分。具有无需使用有 机溶剂，简单方便，测试快，费用低，易于自动化等优点被广泛应用于原料奶及奶 制品风味的分析。p o v o l o 使用s p m e - g c m s 对经过不同程度热处理的牛乳中的挥发性 风味物质进行分析，共检测到丙酮、戊酮、苯甲醛等1 1 中化合物h 。m a s i l i ( 1 9 9 9 ) 使用s p m e - g c m s 和顶空- - g c 法分析由光、铜、加热和微生物导致牛奶中不良风味物 质。结果表明：s p m e - g c m s 具有更好的精度和准确度h 引。n a g u i n a g a ，e t a l ( 2 0 0 8 ) 用h s s p i e g c m s 分析了牛奶中挥发性的多芳香环烃，选择了聚二甲基硅氧烷一二 乙烯基苯纤维头，在7 0 萃取6 0 m i n 。能使牛奶中挥发性的多芳香环烃精确到o 2 5 n g l n9 | 。s p m e 还应用在鉴定乳及乳制品种类、评价乳及乳制品质量和预测货架期 等。c o n t a r i na n dp o v o l ( 2 0 0 2 ) 对s p m e 鉴定乳制品的能力作了研究，通过 h s s p m e g c m s 对不同厂家生产的高温巴氏灭菌乳、u h t s l 、鲜牛乳等中的风味化合 物进行分析，结果表明，s p m e 可以对不同牛乳进行鉴定，通过多元统计分析还确定 了区分鲜牛乳、巴氏灭菌乳和u h t 孚l 的指示物：2 一庚酮伽。但该方法的重复性差， 检测限高，且吸附头所用吸附相的极性，性质和吸附条件不同将适应不同的物质。 故在检测某种物质时，选择合适的吸附头和吸附条件是极为重要的。 1 2 1 6 吹扫捕集法( p t ) 吹扫捕集法是利用纯度大于9 9 9 9 9 的氦气或氮气将原料奶中挥发性成分尽 可能多的吹扫出来，然后在低温下用吸附剂吸附浓缩的技术。吸附剂在低温下的吸 附效果明显提高，可以最大限度地将风味成分吸附浓缩，对于含量低，挥发性成分 低的成分吸附十分有效，还可以使一些热敏、易水解的成分分离开。作为吹扫介质 的惰性气体( 氦气) 不会污染抽提到的风味物质。该方法具有简便快捷、无需溶剂、 内蒙古农业大学硕士学位论文 13 检测限低等特点，是一种既能进行风味物质定性，又能进行定量分析的有效方法。 代敏( 2 0 0 6 ) 分别用静态顶空法、固相微萃取和吹扫捕集法分离提取鲜牛奶中的挥 发性物质，而后用g c - m s 进行分析，从定性、定量结果看，p t 提取出的挥发性成分 总数最多、风味成分的含量较高n 列。 影响吹扫捕集分析结果精度的不外乎两部分，一是吹扫一捕集进样器本身，二 是g c 条件。在g c 条件不变的情况下，主要是吹扫捕集的吹扫气流、吹扫时间、吹 扫温度和解析温度。其中吹扫气流速取决于样品中待测物的浓度、挥发性、与样品 基质的相互作用( 如溶解度) 以及其在捕集管中的吸附作用大小。用氦气，流速范 围为2 0 - 6 0 m l m i n 。用氮气时可稍高一些，但氮气的吹扫效果不及氦气。原因是氮 气在水中的溶解度比氦气大。值得注意的是吹扫流速太大时会影响样品的捕集，造 成样品组分的损失；解吸时的载气流速主要取决于所用色谱柱。用填充柱时为 3 0 - 4 0 m l m i n ，用大口径柱时为5 - 1 0 m l m i n ；用常规毛细管柱时则要按分流或不分 流模式来设置载气流速。吹扫时间是吹扫一捕集技术的重要参数之一，须根据具体 样品来优化确定。原则上，吹扫时间越长，分析重现性和灵敏度越高。但考虑到分 析时间和工作效率，应在满足分析要求前提下，选择尽可能短的吹扫时间。实际工 作中可通过测定标准样品的回收率来确定吹扫时间。水溶液大多在室温下吹扫，只 要吹扫时间足够长，就能满足分析要求。有时为缩短吹扫时间，也可对样品加热， 但升高温度的副