SDE_GC_MS分析奶香发酵风味物的致香成分

1、SDE-GC-MS分析奶香发酵风味物的致香成分肖燕清,白卫东,汪微,钱敏(仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州 510225摘要:为更好地了解乳酸菌的发酵产香特性,本实验利用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用技术(SDE-GC-MS对乳酸菌单菌种分别以牛奶、奶油为基料发酵产奶香风味物的致香成分进行分析比较,分别地鉴定出13种、19种风味物质,一共包括酯类化合物4种、酸类化合物4种、羰基化合物13种、醇类化合物1种、芳环化合物3种、不饱和化学物1种。对比两种奶香风味物致香成分发现,以奶油为基料发酵产奶香风味物的致香成分中,所含的羰基化合物种类较丰富,而以牛奶为基料发酵产生的酯类化合物较多。关键词

2、:同时蒸馏萃取;气质联用;奶香发酵;致香成分文章篇号:1673-9078(201011-1276-1279Analysis of Fragrant Ingredients of Fermented Milk Flavor bySDE-GC-MSXIAO Yan-qing, BAI Wei-dong, WANG Wei, QIAN Min(The College of Light Industry and Food, Zhongkai University of Agricultural and Engineering, Guangzhou 510225,ChinaAbstract: In th

3、is study, the fragrant ingredients produced by pure lactobacillus fermented in different stock blends (milk and cream were analyzed and compared with simultaneous distillation extraction-gas chromatography-mass spectrometry (SDE-GC-MS, which contributed to better understand the produced flavor chara

4、cteristics of Lactobacillus fermentation. The results identified 13 kinds and 19 kinds of flavor compounds, including 4 kinds of esters, 4 kinds of acids, 13 kinds of carbonyl compounds, 1 kind of alcohol, 3 kinds of aromatic compounds, and 1 kind of unsaturated compound. Comparing those fragrant in

5、gredients produced by the base materials, the fermented cream showed more various carbonyl compounds, while the fermented milk showed more ester compounds.Key words: SDE; GC-MS; fermented milk flavor; fragrant ingredients利用生物技术制备天然香料已成为当今研究的热潮1。根据不同的需求,一系列不同风味的天然奶味香料可以利用不同的微生物或酶制备出来,如有酸乳风味、牛奶风味或奶油风味

6、较重的天然奶味香料。天然奶味香料可应用于糖果、饮料、冷食、焙烤食品等的增香,其具有香气自然、柔和的特点,对加香产品的香气和口味具有明显的改善和提高,这是单体香料调配而成的同类奶味香精所无法达到的2。然而,乳酸菌一直作为生产发酵乳的重要发酵菌种,其产香特性备受关注35,也有相关研究以乳酸菌作为发酵剂生产天然奶味香精的69。本实验针对研究乳酸菌收稿日期:2010-08-13基金项目:广州市黄埔区科技计划项目(1025作者简介:肖燕清(1985-,女,在读研究生,主要从事香精香料研究通讯作者:白卫东(1967-,男,教授,主要从事香精香料的开发和应用研究在发酵分解牛奶和奶油时的产香特性,利用同时蒸馏

7、萃取-气相色谱-质谱联用技术(SDE-GC-MS分析其发酵产物的致香成分。这对了解乳酸菌,特别是现在常用来发酵生产酸乳的保加利亚乳杆菌的发酵产香特性有很大的帮助。探索乳酸菌发酵牛奶和奶油时奶香风味的形成,对天然奶香风味物的开发有一定的指导意义。1 材料与方法1.1 试剂材料保加利亚乳杆菌(Lactobacillus Bulgaria,L.b GMI189,购买于广东省微生物保藏中心。乙醚(分析纯,购于广州市砹迩路科学仪器有限公司。1.2 主要实验仪器与设备Agilent气相色谱(GC-6890-质谱(MS-5973联用仪,安捷伦科技(上海有限公司;同时蒸馏萃1276取装置,湖南省永州市冷水滩区

8、黄阳司玻璃厂。1.3 实验方法1.3.1 样品制备分别配制体积分数为17.5%的脱脂乳粉水溶液及17.5%的奶油水溶液,再分别加入3.5%的乳清粉强化碳源,然后经110 ,15 min杀菌后快速冷却至常温,按12%的体积分数接种发酵剂,然后在36 ,以120 r/min速度摇床培养24 h。后灭菌温度为85 , 15 min,快速冷却备用。1.3.2 样品处理取样品30 g用250 mL蒸馏水分三次洗溶于500 mL圆底烧瓶中,加入防沸玻璃珠数颗,接SDE装置的一端,用电热套加热至沸腾;装置另一端接装有乙醚40 mL的100 mL平底烧瓶以40±1 水浴加热;接通循环冷却水。蒸馏萃取

9、2.5 h,取下醚瓶,冷却,加入10%左右的无水硫酸钠,静置半小时后,过滤除去硫酸钠,滤液浓缩至12 mL,保存于小型样品瓶中,用于后序分析。1.3.3 测定条件GC-MS联用仪:Agilent气相色谱(GC-6890-质谱(MS-5973联用仪;色谱柱:HP-INNOWax毛细管柱;柱温:起始温度40 ,保持5 min,然后以20 /min升温至220 ,保持40 min;载气:氦气;流速:1.5 mL/min;进样口温度:250 ;进样量:1 L;进样方式:手动;溶剂延迟:5 min;电离方式: EI;电子能量:70 eV;接口温度:280 ;离子源温度:200 。2 结果与分析2.1 保

10、加利亚乳杆菌发酵牛奶、奶油产奶香风味物的致香成分鉴定保加利亚乳杆菌分别发酵牛奶和奶油获得的发酵奶香风味物,用SDE法提取其中挥发性化合物经GC-MS分析得出总离子流图分别见图1、图2,通过计算机检索与谱库比较,鉴定出保加利亚乳杆菌发酵牛奶及奶油产奶香风味物的致香成分见表1。保加利亚乳杆菌发酵牛奶和奶油样品经气相色谱分离后分别得到28个、24个峰,共鉴定出13种、19种风味成分(其余未标出物质包含了溶剂成分及某些仪器未能鉴别出的成分,一共包括酯类化合物4种、酸类化合物4种、羰基化合物13种、醇类化合物1种、芳环化合物3种、不饱和化学物1种。对比两种奶香风味物致香成分发现,以奶油为基料发酵产奶香风

11、味物的致香成分中,所含的羰基化合物种类较丰富,而以牛奶为基料发酵产生的酯类化合物较多。 图1 保加利亚乳杆菌发酵牛奶GC-MS分析的总离子图 Fig.1 Total ion current (TIC spectra of milk fermented byL.b 图2 保加利亚乳杆菌发酵奶油GC-MS分析的总离子图 Fig.2 Total ion current (TIC spectra of cream fermented byL.b保加利亚乳杆菌发酵牛奶产的奶香风味物的致香成分中,鉴定出酯类化合物4种,即甲酸乙酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸丁酯、己酸己酯;酸类化合物3种,即n-癸酸、十二酸、十

12、四酸;羰基化合物2种,即3-羟基-2-丁酮、3,7-二甲基-6-辛烯醛;醇类化合物1种,即2-呋喃基甲醇;芳环化合物2种,即甲苯、2,4-二(1,1-二甲基乙基苯酚;不饱和化学物1种,即柠檬烯。保加利亚乳杆菌法家奶油产的奶香风味物的致香成分中,鉴定出酯类化合物1种,即乙酸乙酯;酸类化合物4种,即辛酸、n-癸酸、十二酸、十四酸;羰基化合物11种,即1,1-二甲氧基-2-丙酮、2-庚酮、2-壬酮、糠醛、2-呋喃基甲酮、2-十一酮、2-十三酮、2-十九酮、6-戊基-2H-四氢吡喃-2-酮、4-异丙氧基-2-丁酮、1-环己基丙酮;醇类化合物1种,即2-呋喃基甲醇;芳环化合物1种,即1-甲基-3-(-1

13、-甲乙基-苯;不饱和化学物1种,即柠檬烯。1277表1 保加利亚乳杆菌发酵牛奶、奶油产奶香风味物的致香成分Table 1 Fragrant ingredients of milk and cream flavor fermented by L.b发酵牛奶产奶香风味物的致香成分发酵奶油产奶香风味物的致香成分峰号保留时间/min总面积比/%成分鉴定峰号保留时间/min总面积比/%成分鉴定1 8.11 0.12 甲酸乙酯 1 5.90 1.95 1,1-二甲氧基-2-丙酮2 9.01 1.39 乙酸乙酯 2 9.00 2.81 乙酸乙酯3 11.44 0.23 甲苯 3 13.17 1.19 2-庚

14、酮4 13.44 17.87 柠檬烯 4 13.43 15.77 柠檬烯5 14.00 0.06 3-羟基-2-丁酮 5 14.12 1.40 1-甲基-3-(-1-甲乙基-苯6 15.29 0.44 2-甲基丁酸丁酯 6 15.03 1.30 2-壬酮7 15.73 0.20 3,7-二甲基-6-辛烯醛7 15.67 2.62 糠醛8 16.58 1.58 己酸己酯8 16.00 1.79 2-呋喃基甲酮9 16.91 2.61 2-呋喃基甲醇9 16.56 1.57 2-十一酮10 23.68 0.31 n-癸酸10 16.91 22.73 2-呋喃基甲醇11 24.40 0.60 2,4

15、-二(1,1-二甲基乙基苯酚11 18.13 2.97 2-十三酮12 29.22 0.41 十二酸12 20.14 2.82 2-十九酮13 38.97 0.71 十四酸13 20.40 0.79 辛酸1423.430.966-戊基-2H-四氢吡喃-2-酮1523.684.88 n-癸酸1624.030.99 4-异丙氧基-2-丁酮1724.671.64 1-环己基丙酮1829.223.10 十二酸1938.982.08 十四酸保加利亚发酵牛奶、奶油产的奶香风味物中共有的致香成分有六种:乙酸乙酯、柠檬烯、2-呋喃基甲醇、n-癸酸、十二酸、十四酸。2.2 保加利亚乳杆菌发酵牛奶、奶油产奶香风味

16、物的致香成分分析2.2.1 酯类化合物主要是分子量较小的酸、醇合成的酯,如甲酸乙酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸丁酯、己酸己酯,一般带有水果香味10。在发酵牛奶产的奶香风味物中酯类化合物较丰富,伴有果香味。2.2.2 酸类化合物在发酵牛奶及奶油产的奶香风味物中都包含了癸酸、十二酸(即月桂酸、十四酸(即肉豆蔻酸,其中癸酸和十四酸贡献淡淡的奶香11。而在奶油分解物中所含的癸酸和十四酸较多。2.2.3 羰基化合物由于醛、酮类化合物的阈值一般较低,对奶香风味贡献较大12。如存在于牛奶发酵物中的3-羟基-2-丁酮,即乙偶姻,这类物质是奶香风味的重要影响成分13,14。对比两种奶香风味物致香成分发现,以奶油为基

17、料发酵产奶香风味物的致香成分中,所含的羰基化合物种类较丰富,对奶香风味贡献较大,如2-庚酮具有奶酪香气,2-壬酮、2-十一酮、2-十三酮均具有奶油的气味,糠醛与2-呋喃基甲酮贡献甜的香气11。2.2.4 类化合物在发酵牛奶及奶油产的奶香风味物中都发现了2-呋喃基甲醇,即糠醇,具有甜香、焦糖香。2.2.5 芳环和杂环化合物保加利亚乳杆菌分解牛奶、奶油获得的芳香族化合物,如甲苯、2,4-二-(1,1-二甲基乙基-苯酚、1-甲基-3-(-1-甲乙基-苯;而杂环化合物如上述提到的2-呋喃基甲酮、2-呋喃基甲醇、6-戊基-2H-四氢吡喃-2-酮。2.2.6 不饱和化学物在发酵牛奶及奶油产的奶香风味物中都

18、发现了柠檬烯,具有特异香气。3 结论保加利亚乳杆菌发酵牛奶和奶油样品经同时蒸1278馏萃取-气质联用技术分离后分别得到28个、24个峰,共鉴定出13种、19种风味成分,一共包括酯类化合物4种、酸类化合物4种、羰基化合物13种、醇类化合物1种、芳环化合物3种、不饱和化学物1种。对比两种奶香风味物致香成分发现,以奶油为基料发酵产奶香风味物的致香成分中,所含的羰基化合物种类较丰富,对其奶香风味贡献较大;而以牛奶为基料发酵产生的酯类化合物较多,伴有清新的香气,其中分离获得的3-羟基-2-丁酮对其奶香风味影响较大。参考文献1王崇晖,佟明友,张全.生物技术生成香料化合物-发酵工程技术的应用A.2004年中

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