简单来说,牛乳中风味化合物的释放包括在油相、油水界面、水相及顶空4 部分之间的分配和传质。由于牛乳中挥发性风味化合物或多或少地分布在脂肪相中,其释放主要取决于化合物的疏水性强弱及脂肪含量,对于亲脂物质,脂肪含量的变化会改变这些化合物的释放速率和顶空浓度,影响食用时的感知效果。目前相关研究大多集中于乳脂对发酵乳感官特性及与某些风味物质相互作用的影响,而对发酵乳整体风味组成与含量变化的影响报道极少。北京工商大学、北京食品营养与人类健康高精尖创新中心、北京市食品添加剂工程技术研究中心罗天淇、蔡淼和杨贞耐*等通过制备不同乳脂含量的牛乳进行发酵,系统研究比较乳脂含量引起的发酵乳风味差异,探讨这些差异的来源,为进一步了解乳脂在发酵乳风味形成中的作用提供理论依据。
1.不同乳脂含量牛乳发酵过程中pH值的变化
不同乳脂含量牛乳发酵时的pH值曲线变化趋势相同,呈先下降后趋于平稳的趋势,并且整个发酵过程中各组样品的pH值均无明显差异。由于牛乳发酵过程中的pH值变化是乳酸菌代谢乳糖产生乳酸引起的,因此不同样品间乳脂含量的差异不会影响乳酸菌在发酵过程中产酸。
2.不同乳脂含量发酵乳的流变和质构特性
流变和质构特性是反映发酵乳结构特征的重要指标,G’和G”分别用于描述样品的类固体(弹性)特征和类流体(黏性)特征。所有发酵乳的G’均大于G”,表明发酵乳中弹性成分占优势,样品表现出类固体的特征。
随着乳脂含量的增加,发酵乳的G’、G”均显着降低(P<0.05);而质构特性方面,发酵乳硬度、内聚性变化较小,胶着性显着增加(P<0.05)。
3.不同乳脂含量发酵乳风味物质分析
不同乳脂含量发酵乳的风味物质组成
经过SPME萃取,GC-MS检测分析后, 从5 组发酵乳中共检出挥发性物质34 种,包括烃类6 种、醇类1 种、醛类4 种、酮类6 种、酯类2 种、酸类9 种、其他化合物6 种。酸类物质的含量在各组样品中均为最高,随着乳脂含量的增加,酸类物质含量先上升后下降,酮类物质含量先上升后趋于稳定,醛类、酯类及其他化合物含量呈下降趋势。整体上,乳脂含量的变化对发酵乳中风味物质含量影响较大,而对风味物质种类影响较小。上述风味物质中,烃类物质大多来源于原料乳本身,对发酵乳风味的贡献较小。
发酵乳风味物质组成的主成分分析
主成分1和主成分2的贡献率分别为81.7%和11.6%,可以很好地解释乳脂含量与发酵乳挥发性风味物质含量之间的关系。34 种挥发性风味物质在图中的分布可以分为2 类,一类介于乳脂含量3.7% 和3.9%两组样品之间,一类介于乳脂含量4.1%和4.3%两组样品之间,说明随着乳脂含量的增加,一部分风味物质含量随之减小,而另一部分风味物质含量先增加,乳脂含量在4.1%和4.3%之间达到最大值,随后减小。
乳脂含量与风味物质变化相关性分析
由lgP(lgP>0为亲脂性化合物,lgP<0为亲水性化合物)可知,34 种物质中有7 种亲水性化合物、27 种亲脂性化合物,说明发酵乳中只有一小部分风味物质是亲水性化合物。
随着乳脂含量的增加,亲水性物质含量先增加后减少,占比先增加后趋于稳定,亲脂性物质含量持续降低,占比先降低后趋于稳定,说明乳脂含量的增加会降低顶部空间中亲脂性化合物的含量,同时增加顶部空间中亲水性化合物的含量,这与乳脂对亲脂性化合物的结合有关。亲脂性风味物质在乳脂肪球上的吸附使其释放速率降低,而亲水性化合物不受影响,进而使得挥发性物质在顶空中达到平衡时,顶空气体中亲水性化合物含量增加,而亲脂性化合物含量降低。当乳脂含量较高时,顶空中亲水性化合物含量降低,这可能与乳脂引起的发酵乳结构变化有关。
亲水性风味化合物中γ-丁内酯含量与乳脂含量呈极显着负相关,其余均为正相关,但相关性均不显着,说明乳脂含量对亲水性风味化合物的影响较小。亲脂性风味化合物中,苯乙烯、2-乙基己醇、2-壬酮、己酸和丁酸5 种风味化合物含量与乳脂含量呈正相关,其余均为负相关,并且除己醛、辛酸、癸酸外相关性均较高。整体上,风味化合物的亲脂性越强,其含量与乳脂含量的相关性越显着。同时,乳脂含量对风味化合物含量的影响和风味化合物疏水性强弱的关系并不绝对。
结 论
改变牛乳中的乳脂含量并对其进行发酵,结果表明:发酵pH值曲线显示,乳脂含量的变化对乳酸菌的产酸没有影响;流变学和质构特性测定结果显示,随着乳脂含量的增加,发酵乳G’和G”降低,硬度和内聚性无明显变化,而胶着性显着增加(P<0.05);GC-MS分析共检出7 种亲水性风味化合物和27 种亲脂性风味化合物,随着乳脂含量的增加,发酵乳的风味物质种类无明显差异,但含量有明显变化,且变化趋势不一;主成分分析结合相关性分析结果显示,风味物质含量与其自身的疏水性强弱及来源有关,除γ-丁内酯外,2-壬酮、己醛等与乳脂相关的代谢产物含量整体上先增加后减少,与乳脂降解无关的风味物质中,亲水性风味化合物含量先增加后减少,而亲脂性风味化合物含量降低。