GC-MS对不同牛奶香精和稀奶油中的挥发性风味物质比较

GC-MS对不同牛奶香精和稀奶油中的挥发性风味物质比较 GC-MS对不同牛奶香精和稀奶油中的挥发 性风味物质比较 SPMEGCMS对不同牛奶香精和 稀奶油中的挥发性风味物质比较 王蓓,许时婴 (江南大学食品学院,食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡,214122) 摘要利用SPME—GC—MS分析,分析比较了稀奶油与不同牛奶香精中挥发性风味组分.稀奶油中共鉴 定得到58种挥发性化合物,复配香精A,天然香精B和自制酶解香精C中分别鉴定得到67种,41种和3O种挥 发性化合物.通过对不同奶油香精与稀奶油风味中挥发性化合物的比较,得到稀奶油中的主要挥发性物质为甲 基酮类,醛类化合物,复配香精A中的主要挥发性物质为酯类化合物;天然香精B与自制酶解香精C中的主要 挥发性风味组分相似,均为中,短碳链的脂肪酸. 关键词稀奶油,牛奶香精,挥发性风味物质,固相微萃取 乳香香精是香精香料领域中投资最大,开发研究 最为活跃的香精之一[1].目前市售的乳香香精大致 有以下几种制备方法:单体香料人工调配,利用天然 萃取物调配花色香精和利用相关酶水解奶油再经修 饰调配制取各种奶类香精[2].不同的制备方法得到 的香精风味与组分有较大差别. 目前,对香精香料中香气组分的分析多采用气相 色谱法或用溶剂萃取后进行气质联用分析,本文采用 顶空固相微萃取和气质连用技术对稀奶油和不同制 备方法得到的牛奶香精的挥发性风味成分进行比较 和分析,得到不同香精的特征性挥发组分与稀奶油风 味组分之间的差别,并对不同制备方法的香精之间进 行分析比较得出其特征香气的主要贡献组分.固相 微萃取技术相对于其他香精分析方法而言具有操作 简单,成本低,效率高以及选择性强等特点],因此采 用顶空固相微萃取和气质联用技术分析奶味香精,确 定其致香组分,对天然奶味香精的开发及其相应香气 分析具有重要意义. 1材料与方法 1.1实验材料 1.1.1主要原料 稀奶油(上海光明乳业股份有限公司提供),新西 兰奶油(上海爱普香精香料有限公司提供),复配牛奶 香精样品A(粉末状,市售),天然牛奶香精样品B(粉 末状,市售),奶油酶解产物香精样品C(液体,自制), 第一作者:博士研究生. 收稿日期:2008—04—16,改回日期;2008—06—03 脂肪酶MER(日本Amano公司). 1.1.2主要仪器 电热恒温水浴锅:气相色谱一质谱联用仪:Trace MS(美国Finnigan质谱公司制造):固相微萃取手动 进样手柄及75p.m碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(CAR /PDMS)萃取头(美国Supelco公司制造). 1.2实验方法 1.2.1酶解物的制备及处理 在三角瓶中,加入水与奶油的混合物,奶油质量 分数为80,高速均质后,加入2.5的脂肪酶,然后 把三角瓶置于摇床中,在55?,200r/min条件下进 行酶解反应,12h后终止反应.取反应混合物用于 SPME—GC—MS分析. 1.2.2固相微萃取(SPME) 取稀奶油和自制奶油香精样品各10mL分别放 人15mL顶空瓶中,同时将2种粉末香精样品分别 称取6g放人15mL顶空瓶中,将待吸附样品在 60?水浴中平衡30min,然后将已老化好的75m 的CAR/PDMS萃取头插入样品瓶中进行萃取,吸 附时间也为30min. 1.2.3脂肪酸分析 称取0.2g左右香精C,用三氟化硼的甲醇溶液 甲酯化后取1L进行气质分析. 1.2.4GC—MS分析 SPME—GC-MS条件:毛细管柱采用PEG20M弹 性石英毛细管柱(L.D为30m×0.25mm,液膜厚度 为0.25tLm),载气为He,流速为0.8mL/min.色谱 柱起始柱温为40?(保持4min),以3?/min升到 60?,然后以6?/min升到120?,最后以10?/min 至差鲞蔓!塑(星蔓璺!塑l115 FOODANDFERMENTATIONINDUSTRIE 升到230?保持5min.进样口温度230?,无分流进 样,检测器温度280?. 质谱条件:电离方式为EI,电离电压70eV,灯 丝发射电流为200A,离子源温度200~C,接口温 度为250?. 脂肪酸GC—MS条件:毛细管柱采用PEG20M弹 性石英毛细管柱(L.D为30m×0.25mm,液膜厚度 为0.25m),载气为He,流速为1.OmL/min.色谱 柱起始柱温为40~C(保持2min),以8~C/min升到 200?,然后以3oC/min升到215?,最后以10~C/ min升到23o~C保持7min.分流比为30:1,进样口 温度260~C,检测器温度280~C.质谱条件同上. 1.2.5数据处理 化合物定量:试验数据处理由Xcalibur软件系 统完成,按峰面积归一化法计算相对质量分数.未知 化合物经过计算机检索同时与NISTLibrary谱库 (107kcompounds)和WileyLibrary谱库(32ok compoundsversion6.0)相匹配,仅取正反匹配度均 大于800(最大值1000)的化合物作为鉴定结果. 2结果与讨论 2.1GC—MS的检测结果 图1,图4分别为稀奶油,复配牛奶香精A,天 然牛奶香精B和自制酶解香精C挥发性成分的GC— MS色谱图. * 霞 2.53 腿叠固 时问/min 图1稀奶油中挥发性成分总离子流色谱图 27.77 l714 23[ a).40 32.88l1 .96 LllI.I3.4)7 I1 .. 6.00 时问/min 图2复配牛奶香精A中挥发性成分总离子流色谱图 116l2008Vol34No7(Total247)l'————...———''..'—————.'——————— ——'———————— 斗 簧 霉 2.45 26.90 I29.03I. … 9.4.08 ")Il1_l 17,97 .'.1I31:8335.24 时间/min 图3天然牛奶香精B中挥发性成分总离子流色谱图 24.19?,Z 3093 20.J1 3l17IN)IO3m16'60..【.15.9zL{&7439.86 图4自制酶解香精c中挥发性成分总离子流色谱图 顶空固相微萃取技术能有效地吸附样品中的挥 发性组分,经过数据库检索4个样品中共检出131种 成分,检出物质主要包括烷烃类化合物,芳香及杂环 类化合物,脂肪酸类化合物,酮类化合物,醛类化合 物,醇类化合物,酯类化合物和内酯类化合物.每一 类化合物都有各自的特色香气.从1中可知,不同 样品的挥发性化合物的种类和百分比有较大差别:稀 奶油中酮类化合物含量最高为44.66,香精A中的 醛类和酯类化合物含量占总挥发物的37.07,而香 精B和香精C中的脂肪酸类化合物含量与其他挥发 性化合物相比具有明显优势,分别为77.76和 92.77. 2.1.1稀奶油样品的风味特征 稀奶油样品中共检出58种主要组分,其中以2一 庚酮,2一戊酮为主的甲基酮类化合物约占整个挥发性 风味组分含量的44%,甲基酮化合物阈值较低(tzg/ mL级)大多带有令人愉悦的水果及奶油清香,此 类化合物是天然奶香的最主要贡献组分.此外稀 奶油中醛类物质含量也较高尤其是己醛,含量达到 10.72,己醛具有强烈的水果香气,是稀奶油中清新 香气的主要贡献组分.稀奶油中烃类化合物除丁烷 含量较高外,其余含量均较少,并且饱和烷烃阈值高, 香气无特色,不典型,因而烷烃类化合物虽然所占 挥发性化合物比例较大但不是稀奶油的主要风味组 分. ??踟舯m0 卅靛 ?鲫踟鲫们?m0 卅靛霉 表1稀奶油和香精样品主要挥发性成分 序号化合物英文名称化合物中文名称相对含量/ 稀奶油香精A香精B香精C Hydrocarbon Butane 卜Decyne 3-Methyl-butanenitrile 2一Octene Tetradecane 5-Methoxymethoxypent-2yne Dimethoxymethane Trans一1,3-dideuterio一1,3一 cyclohexandiamine Carbamimidicacid,methyl ester,sulfate Dodecane 1,1Dl一(2一methylpr0p0xy)ethane N——ethyl—.4——methyl—.2—.pentanamine 2.7.10一Trimethyl—dodecane 2-Heptyl-4一methyl-1,3-dioxolane Pentadecane Aromatics Ethylbenzene N——Carbamoyl——1——pyrrolid——2——one DL,Iimonene Pyridine 12一Beta-octahydroindolo(2,3-A)quinolizine Styrene P—Cymene 3-Methylpyridine Trmethyl—pyrazine 3,4-Dimethyl—pyridine 4-Nitrophthalamide Benzaldehyde 1一(4一Meth0xypheny1)一 1一meth0xypr0pane Benzylalcohol Phenol Benzyl一2一hydr0xypr0pan0ate Buty卜benzene Menthol Furfural 4一H一3一(p-methylanilino)1一 benz0thi.pyran一4一one1-oxide p-Menth—1——en——8——ol 3一Furanmethanol Ethyl—maltol 2-Methoxy—phenol 3-Tert—butyl一4一hydr0xyanis0le Ethylvanillin Acids Aceticacid 烃类 丁烷 1一癸炔 3一甲基丁腈 2一辛烯 十四烷 5一甲氧甲氧基一2,戊炔 二甲氧基甲烷 顺式一1,3-二氘代一1, 3一二氨基环己烷 0一甲基异脲 十二烷 1,1一二一(2-甲基丙氧基)乙烷 N一乙基一4一甲基一2一氨基戊烷 2,7,1O一三甲基一十二烷 2一庚基一4一甲基一1,3一环氧戊烷 十五烷 峰面积总计 种类总计 芳香及杂环类 乙基苯 N一甲酰胺基一2一羰基一1一吡咯 d一柠檬烯 嘧啶 八氢吲哚并[2,3一a]喹嗪衍生物 苯乙烯 对甲基异丙苯 3一甲基嘧啶 三甲基吡嗪 3,4-二甲基嘧啶 4一硝基邻苯二甲酰胺 安息香醛 卜(4一甲氧基苯)卜甲氧基丙烷 苯甲醇 苯酚 2一羟基丙基一甲苯 丁基苯 薄荷醇 糠醛 4H一3一(对一甲苯氨基)1一苯并硫吡 喃一4一酮一1一氧化物 a一松油醇 3一呋喃甲醇 乙基麦芽酚 2一甲氧基苯酚 3一异丁基一4羟基一苯甲醚 乙基香兰素 峰面积总计 种类总计 酸类 乙酸 10.28 1.49 1.35 0.10 0.39 0.24 13.85 6 0.13 0.33 4.35 0.12 0.29 0.28 1.9O 0.16 0.57 0.21 0.85 1.49 0.78 0.19 O.74 O.12 12.51 16 O.O7 O.O5 O.43 0.33 0.060.1 0.07 O.O5 O.42 1.05 7 1.5O 9.71 1.7O O.O6 O.49 O.O6 0.17 3.71 0.24 0.2 0.22 18.06 11 O.2 0.12 0.85 4 O.1 O.21 O.12 O.75 O.73 0.15 O.15 2.21 7 O O O.O1 O.O1 O.O2 2 0.310.588.971.7 2008年第34卷第7期(总第247期)117 123456780u?M000??M" FUUDANDFERMEN1'A?UNlNDU5lK 续表1 序号化合物英文名称化合物中文名称相对含量/ 稀奶油香精A香精B香精C Propanoieacid Butanoicacid Pentanoicacid Hexanoicacid Heptanoicacid Octanoicacid Nonanoicacid Decanoicacid Dodecanoicacid 2-Methyl2-pentenoicacid Tetradecanoicacid 11一Tetradecenoicacid 9一Deeenoieacid Isobutyrieacid Glycine Cydopentanepr0pan0icacid Cyc1ohexanebutanoicacid Lauricanhydride Ketones 2一Butanone 2一Pentanone 2-Heptanone 3一Octanone 6-Methyl—-5—-hepten—2—.one 2一Nonanone 2一Undecanone 2一Tridecanone 2-deeanone 2.3一Butanedione 3-Hydroxy-2一hutanone 1一Hydroxy-2一propanone 2-Methyl一3一(2-penteny1)一2 cyclopenten-1一one Aldehyde Acetaldehyde Pentana1 2-Heptena1 Hexana1 Heptanal Octana1 Nonana1 Decana1 Alcohols 1一Butano1 1一Octen一3一ol 4-Chloro一2一methyl一1一butanol 42-Ethyl一1一hexanol 丙酸 丁酸 戊酸 己酸 庚酸 辛酸 壬酸 癸酸 十二酸 2一甲基一2一戊烯酸 十四酸 l1一十四烯酸 9一癸烯酸 异丁酸 氨基乙酸 环己烷基丙酸 环己烷基丁酸 月桂酸酐 峰面积总计 种类总计 酮类 2一丁酮 2一戊酮 2一庚酮 3一辛酮 6一甲基一2一羰基一5一庚烯 2一壬酮 2一十一酮 2一十三酮 2一十四酮 2,3一丁二酮 3一羟基一2一丁酮 1一羟基一2一丙酮 2一甲基一2一(3一甲基一3一丁烯) 环戊酮 峰面积总计 种类总计 醛类 乙醛 戊醛 2一庚烯醛 己醛 庚醛 辛醛 壬醛 癸醛 峰面积总计 种类总计 醇类 丁醇 3一羟基一1一辛烯 4一氯基一2甲基一1一丁醇 2一乙基一1一己醇 2.39 1.O8 1.21 0.25 0.97 0.13 0.14 6.48 8 3.73 13.57 24.77 0.18 0.28 l_89 O.24 44.66 7 O.21 1O.72 l_6O 12.53 3 O.35 0.16 0.34 O.22 7.88 0.23 2.44 3.O7 0.11 1.68 1.67 O.26 0.46 0.14 O.O8 18.6 12 O.49 1.O5 2.33 1.83 0.05 5.75 5 O.O7 13.43 O.O7 13.57 3 2.O 37.77 1.98 17.O5 O.93 5.62 O.45 1.85 O.34 O.18 O.35 O.16 O.11 77.76 14 O.58 l_18 1.76 2 O.2 25.0.1 O.46 2O.27 15.32 28.18 O.26 1.37 92.77 9 O.32 O.22 O.27 0.14 O.O6 0.30.09 2.8 0.18 0.42 0.63 0.32 4.65 6 0.730.1 O.34 O.O9 1 1182008VOI.34NO.7(TotaI247) 0000nM"l23456789n 续表1 2008年第34卷第7期(总第247期)119 DANDFERMENTAT10NINDUS 2.1.2香精样品A的风味特征 香精A是利用单体香原料调配的复配牛奶香 精,从中共检出67种主要成分,其中酯类的含量最 多.以丁酸酯为代表的酯类约占总挥发组分的23 左右,同时各种内酯含量也达到约3左右,酯类化 合物具有清新的水果,奶油香气,气味柔和,清爽, 是香精A中奶香气的主要贡献组分.除酯类化合物 外以壬醛和丁酸为代表的低分子量醛,酸类也约占总 挥发组分的30.而香精A中苯甲醇和1,2-二羟基 丙二醇的含量也较高分别为9.71%和8.44,苯甲 醇是香精生产过程中常用的定香剂,可以起到稳定香 气物质的作用,而1,2-二羟基丙二醇也是食用香精 生产中常用的溶剂_8]. 2.1.3香精样品B的风味特征 香精B是利用脂肪酶对奶油或稀奶油水解后再 经适当修饰的天然牛奶香精,从中共检出41种主要 挥发性组分.主要为以丁酸为代表的中,短碳链的脂 肪酸类为主,其中丁酸含量达到37.77%,丁酸又称 酪酸,当其稀释到一定浓度后具有浓郁奶酪香味,并 且阈值极低(g/L级)_4是奶酪风味的重要组成风 味_g].天然奶油香精是利用脂肪酶水解乳脂肪中甘 油三酯得到不同碳链的脂肪酸并随即发生成一系列 副反应而生成甲基酮,内酯等风味物质再经调香而得 到的口,在水解过程中酯键断裂生成大量的中,短碳 链的脂肪酸,这些脂肪酸具有较低的阈值,对香气贡 献度很高,因而是酶法制备的天然奶油香精的主体挥 发性香气组分. 2.1.4香精C的风味特征 香精C是自制未经调香的酶解产物,其中化合 物种类比较单一,从中共检出30种主要挥发组分,其 中脂肪酸含量占总挥发物质的92.77,远高于稀奶 油和香精A,检测得到其挥发性脂肪酸主要为以丁 酸,己酸,癸酸为代表的偶数碳的中,短碳链的脂肪 酸.此外除了脂肪酸外酶解产物挥发组分中甘油酯 被水解后的剩余的单丁酸甘油酯含量也较多.香精 C具有十分浓郁的酸奶酪风味,相比于复配香精A, 自制酶解香精c中除脂肪酸外其余几类化合物含量 极少,香气化合物种类比较单一,并且由于其低阈值 脂肪酸类化合物组分浓度过大因而不适合直接作为 成品香精使用,但其可以作为不同种类的奶香精的主 要香基料进行进一步稀释和调香.从表1中可知,天 然牛奶香精B中的各类挥发性脂肪酸相对百分含量 与香精C中的相类似,此外两者的总离子图也 具有相类似的峰形特征,因此推测香精B是利用与 香精C相类似的酶解奶油作为香基经适当调香而得 到. 基于挥发性香气分析的基础上对香精C中的脂 肪酸组成进行气质分析,香精C中脂肪酸组成气质 分析结果见表2,虽然挥发性组分中短链脂肪酸含量 很高,但其脂肪酸分析中中,短链的脂肪酸只占总脂 肪酸含量的5左右,酶解产物中的脂肪酸主要是以 棕榈酸32.733,油酸19.36和硬脂酸14.15为 主.虽然长链脂肪酸对样品香气贡献程度较低,但其 对奶香精品尝的滋味有着较大的影响,因而其作用也 是不可忽视的?. 表2香精C脂肪酸组成气质分析 120I!:垒一!11 I 3结论 经过SPME富集,GC—MS分离与检测,稀奶油 中总共鉴定出58种挥发性化合物,复配牛奶香精A 中鉴定出67挥发性化合物,天然牛奶香精B中鉴定 得到41种挥发性化合物,自制酶解香精C中鉴定得 到3O种挥发性化合物. 稀奶油和3种香精中挥发风味化合物的组成和 所占百分比有所不同,稀奶油中的主要挥发性物质为 甲基酮类,醛类化合物,香精A中的主要挥发性物质 为酯类化合物,而香精B和香精C的特征香气组分 相似均为中,短碳链的脂肪酸.此外奶油酶解产物香 精C可以作为香精基料进行适当稀释和调香后生产 和制备各种天然乳品香精. 参考文献 1张之涤.酶法奶类香精的研制及应用[J].中国食品添加 剂,1999,(4):51,53 2李玉发.奶香型香味料的种类及合成方法[J].安徽化工, 2002,(5):17,19 3Pawliszyn,SteffenA.Analysisofflavorvolatilesusing headspacesolid—phasemicroextraction[J].JournalofAg— ricultureandFoodChemistry,1996,(44):2187,2193 4Burdock,GeorgeA.Fenaroli'sHandbookofFlavorIngre— dients.Fifthedition[M].UnitedState:Baker&Taylor Books,2004.271,496 5LanglerJE,DayEA.Developmentandflavorproperties ofmethylketonesinmilkfatEJ].JournalofDairySci ence,1964,47(12):1291,1296 6孙宝国,刘玉平.食用香料手册[M].北京:中国石化出版 社,2004.44~355 7代敏,霍贵成.固相微萃取在乳制品风味分析中的应用 I-J].中国乳品工业,2006,(3):39,42 8王德峰.食用香味料制备与应用手册[M].中国轻工业出 版社,北京:2000.395,398 9郭本恒.干酪[M].北京:化学工业出版社,2004.34,38 10BalcaoVictorM,XavierMalcataF.Lipasecatalyzed modificationofmilkfat[J].BiotechnologyAdvances, 1998,16(2):309,314 11McdanielMR,SatherLA,LindsayRC.Influenceof freefattyacidsonsweetcreambutterflavor[J].Journal ofFoodScience,1969,34(3):251,254 ComparisonofVolatileCompoundsinDifferentMilk FlavorsandCreambySPME-GC-MS WangPei,XuShiying (StateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnology,SchoolofFood ScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi214112,China) ABSTRACTSPMEcoupledwithGC— MSwasusedtoextracttheflavorsubstancesincreamanddifferent milkflavorsamples.58volatilecompoundswereidentifiedincream,67,41and30volatilecomponentswere distinguishedinartificialmilkflavorA,naturalmilkflavorBandhydrolysismilkflavorC.Theanalysisof differencesinmilkflavorsandthecreamshowedthatthemajorvolatilecompoundsincreamandmilkflavors aretotallydifferent.Ketones,aldehydesarethemainvolatilecompoundsincream,whilebutyrateestersand lactonesaremajoraromavolatilesinartificialmilkflavorA.Andthekeyodorantcompoundsinnatura1milk flavorBandinhydrolysismilkflavorCaresimilar,mostofthemareshortandmiddlechainfattvacids. Keywordscream,milkflavors,volatilecompounds,SPME 2008年第34卷第7期(总第247期)121