SDE与SAFE分析全脂巴氏乳挥发性成分

艾娜丝1，2，张晓梅1，2，仝令君2，王静2，*，孙宝国2，郑福平2
（1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457；2.北京工商大学食品学院，食品营养与人类健康北京高精尖创新中心/北京市食品风味化学重点实验室，北京100048）

摘　要：采用同时蒸馏萃取与溶剂辅助风味蒸发法萃取分析巴氏全脂乳的挥发性成分，用气相色谱-质谱联用（GCMS）对挥发性成分进行了分析。结果表明同时蒸馏萃取法以二氯甲烷为萃取溶剂时鉴定出8种成分，以乙醚为萃取溶剂时鉴定出6种成分；溶剂辅助风味蒸发法鉴定出8种，两种方法共计鉴定出14种挥发性成分，其中酸类8种、醛类1种、醇类2种、酯类2种、其它类1种，其中含量较大的有己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸等。

关键词：巴氏全脂乳；同时蒸馏萃取；溶剂辅助风味蒸发；气质联用；挥发性成分

人们对乳品营养和健康的需求，促使食品加工行业在保证营养和安全的前提下，设法减少乳制品的脂肪含量。相对于全脂乳（含脂量为3%～5%），脱脂乳（含脂量为0.5%）和低脂乳（含脂量为1%～2%）因与减肥、减少心血管疾病等代谢疾病的控制有关而备受消费者青睐［1］。很多研究报道表明，摄入低脂乳制品被认为是对健康有益无害的［2］。人们对乳制品的喜好受到其口感、风味及组织特性等感官因素的影响，而这些因素都和乳品中脂类的含量有重要关系，使得相对于脱脂和低脂乳制品，消费者更青睐全脂乳品的风味［3］。因此，衡量消费者对乳品的可接受性和喜好度方面，风味是重要的考查指标。

牛乳由于基质含量很少，且其中的挥发性风味物质会在加热过程中发生失真现象［4-7］，因此准确，快速的定性定量其中挥发性风味成分一直是风味研究领域的难题。目前，已报到的有关乳制品挥发性成分的前处理方法包括顶空固相微萃取［8］、同时蒸馏萃取［9］、溶剂辅助蒸发萃取［10］及超临界［11］等。其中同时蒸馏萃取使样品蒸气与萃取溶剂充分混合，反复萃取，并对沸点较高的组分萃取率较高，而溶剂辅助蒸发萃取法可用于复杂基质样品中挥发性组分的萃取，也可用于高沸点或难挥发性物质的萃取，并且此方法是在低温、高真空度下进行，所以此法萃取所得的挥发性组分香气逼真，无煮熟味道［12-13］。

本文主要通过两种风味萃取技术并结合GC-MS分析，即SDE、SAFE结合GC-MS准确定性定量巴氏全脂乳风味组分，为改善脱脂乳的风味提供重要的理论参考。

1　材料与方法

巴氏全脂乳混合样品于2011年10月～12月采自北京三元食品有限公司，并将样品转移至避光容器中置于手提式冷藏盒中。样品与2 h之内运回实验室，并置于（4±1）℃冰箱30 min后进行后期试验分析。

1.2　试验试剂与仪器设备

1.2.1　试验材料

标准品C6-C30正构烷烃标准品（色谱纯）、邻二氯苯（色谱纯）：北京百灵威化学技术有限公司；分析纯NaCl：北京国药集团化学试剂有限公司。

1.2.2　仪器设备

Agilent 6890N-5973i气相色谱-质谱联用仪、DBWAX毛细管柱（30.0 m×250 μm×0.25 μm）：美国安捷伦科技有限公司。

1.3　同时蒸馏萃取分离全脂巴氏乳挥发性风味成分

SDE（CH2Cl2/C4H10O）：先用N2将待用SDE装置吹扫5 min，取150 mL样品、20 g NaCl置于500 mL烧瓶中接入SDE的轻相端，取溶剂20 mL（二氯甲烷或乙醚）作为萃取剂置于梨形瓶中，接入SDE装置的另一端（当二氯甲烷作为萃取溶剂时，二氯甲烷接入SDE的重相端，巴氏全脂乳样品接入SDE的轻相端；当乙醚作为萃取溶剂时，乙醚接入SDE的轻相端，巴氏全脂乳样品接入SDE的重相端），加热，待SDE两端回流时开始计时，萃取3 h，萃取结束后，收集萃取液，用萃取溶剂洗梨形瓶3次，合并萃取液，并用萃取液质量5%的无水硫酸钠干燥过夜（置于4℃冰箱中），用定量滤纸过滤，用Vigreux柱（3.3 cm×45 cm）精馏萃取液至2 mL，然后将此萃取液用低速高纯N2吹扫浓缩至0.5 mL，取0.1mL的制备浓缩液加入0.1mL的内标（0.2 μg/mL的邻二氯苯的二氯甲烷（或邻二氯苯的乙醚））中，摇匀混合，待测。试验重复3次取其平均值。

1.4　溶剂辅助蒸发法分离全脂巴氏乳挥发性风味成分

将SAFE的蒸馏头进、出水管通入50℃循环水，以500 mL圆底烧瓶作为蒸馏瓶置于50℃的水浴中，将210 mL的全脂巴氏乳倒入SAFE装置的滴液漏斗，把液氮加入冷阱中，同时将挥发物收集瓶置入装满液氮的保温瓶中。打开真空泵对系统抽真空，当打开分子扩散泵，系统压力降至10-5Pa以下时，打开滴液漏斗的活塞，缓慢滴加，萃取约40 min～50 min。当萃取滴液漏斗中样品剩约10 mL且蒸馏烧瓶中液体凝固至转子几乎不再转动或液体体积不再减少时，停止萃取，关闭真空泵，释放压力。将在收集瓶中的含水的挥发性物质萃取液倒入250 mL分液漏斗中，同时用重蒸后的二氯甲烷50 mL分3次萃取有机相，所获得的萃取液流入100 mL圆底烧瓶中。最后，将圆底烧瓶中萃取用置于50℃～52℃水浴锅中，用Vigreux柱（3.3 cm× 45 cm）精馏浓缩至0.5 mL，取0.1 mL的制备浓缩液加入0.1 mL的内标（0.2 μg/mL的邻二氯苯的二氯甲烷）中，摇匀混合，待GC/MS分析。试验重复3次取其平均值。

1.5　GC-MS分析条件

进样量1 μL，分流进样，分流比20∶1，色谱柱为DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。进样口温度：250℃，温度220℃，初温30℃，不保持，2℃/min升到60℃，保持2 min，然后以5℃/min升到190℃，不保持，最终以2℃/min升到230℃保持7 min。载气：高纯氦气，流速：0.8 mL/min。

1.6　定性定量分析

1.6.1　定性分析

对巴氏全脂乳挥发性风味成分的定性分析主要采用气质联用仪和MSDchem工作站Nist 11谱库，选择匹配度大于90的物质，另外还结合校对保留指数法进行确定。

保留指数计算公式：RI=100n+100×tr-tn/tn+1-tn

式中：RI为保留指数；n和n+1分别为未知物流出前后正构烷烃碳原子数；tn和tn+1分别为对应正构烷烃的保留时间，min；tr为未知物在气相色谱中的保留时间（tn＜tr＜tn+1），min。

1.6.2　定量分析

依据巴氏全脂乳总离子流图检索Nist20 11谱库并结合参考文献分析巴氏全脂乳挥发性风味化合物组成，峰面积归一化法计算组分相对百分含量。

2　结果与分析

2.1　同时蒸馏萃取（SDE）挥发性成分分析结果

巴氏全脂乳的SDE-GC/MS萃取分析试验结果如表1所示。

使用同时蒸馏萃取巴氏全脂乳挥发性风味成分，共萃取到11种风味物质，其中用二氯甲烷作为萃取溶剂，共萃取到8种挥发性风味物质，分别为己酸、辛酸、壬酸、n-癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、2-庚烯和n-十六酸，而用乙醚作为萃取溶剂萃取到6种挥发性风味物质，分别为乙酸乙酯、乙醇、辛酸、壬酸、n-癸酸和十三烷基丁酸酯。其中用二氯甲烷作为萃取溶剂得到的挥发性风味物质中短链脂肪酸的种类和含量最多，含量占巴氏全脂乳挥发性物质总含量的99.8%。而用乙醚作为萃取溶剂得到的挥发性风味物质中短碳链脂肪酸含量占巴氏全脂乳挥发性物质总含量的7.0%。以二氯甲烷作为萃取溶剂的数据结果显示，中短碳链脂肪酸是牛乳的主要特征挥发性风味物质，对牛乳的风味具有重要影响。其次，相对于乙醚作为萃取溶剂，二氯甲烷的极性和选择性对于萃取全脂乳挥发性风味物质方面要优于乙醚作为萃取溶剂［14］。

2.2　溶剂辅助蒸发香味物质萃取（SAFE）全脂乳挥发性成分分析结果

用SAFE-GC/MS萃取分析巴氏全脂牛乳的挥发性风味物质，试验结果如表2所示。

从表2可以看出，使用SAFE方法萃取在巴氏全脂乳中共萃取到8种挥发性物质，其中短链脂肪酸的种类和含量最多，含量占全脂乳挥发性物质总含量的81.5%。SAFE结果显示，中短链脂肪酸是牛乳的主要特征挥发性风味物质，对牛乳的风味具有重要影响。此外，巴氏全脂乳中出现了己醛和1-丁醇，己醛可能来源于乳脂肪中不饱和脂肪酸的自动氧化，1-丁醇可能与相应的醛类物质的降解有关。己醛的风味阈值低，有文献报道其在牛乳中存在并且呈现油脂味道，一定程度上参与了牛乳风味的形成；而1-丁醇由于其含量较低，风味阈值较高，所以对牛乳风味的贡献较小［15-17］。

由此可知，牛乳中代表牛乳风味的主要挥发性风味物质有：中短链脂肪酸，如乙酸、丁酸、己酸、辛酸、正癸酸等；含硫化合物，如二甲基砜；以及可能含有的少量的醛酮类、醇类等。

3　结论

从SDE和SAFE萃取结果可知，在巴氏全脂乳中初步鉴定出14种挥发性成分，其中SDE萃取中以二氯甲烷为萃取溶剂得到8种风味化合物，以乙醚为萃取溶剂得到6种风味化合物，而SAFE萃取得到8种挥发性风味物质。SDE与SAFE萃取方法在巴氏全脂乳的挥发性风味物质的萃取方面各具优势。因此，关于巴氏全脂乳的挥发性成分的分析应将多种萃取方法结合，才能达到更全面更真实的分析效果。

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Analysis of Volatile Components in Pasteurized Whole Milk by SDE and SAFE Combining with GC-MS

AI Na-si1，2，ZHANG Xiao-mei1，2，TONG Ling-jun2，WANG Jing2，*，SUN Bao-guo2，ZHENG Fu-ping2
（1.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin300457，China；2.Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health/Beijing Key Labaratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Abstract：Volatile compounds extracted by simultaneous distillation extraction（SDE）and solvent assisted flavor evaporation（SAFE）from pasteurized whole milk were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.In SDE and SAFE analysis，8 compounds were both identified with dichloromethane as extraction solvent respectively，while a total of 6 compounds were identified in the extraction of ethyl ether.Totally，14 volatile compounds were obtained by these two kinds of methods，including 8 fatty acids，1 aldehyde，2 alcohols，2 esters，and 1 other compound.The prominent compounds were hexanoic acid，octanoic acid，decanoic acid，lauric acid，myristic acid，etc.

Key words：pasteurized whole milk；SDE；SAFE；GC-MS；volatile components

基金项目：国家“863”计划项目（2011AA100903）；北京市高等学校高层次人才引进与培养计划项目（CIT&TCD20130309，IDHT20130506）作者简介：艾娜丝（1986—），女（哈萨克），在读博士生，研究方向：食品风味化学。
*

通信作者：王静（1976—），女，教授，博士生导师，研究方向：功能性食品。

SDE与SAFE分析全脂巴氏乳挥发性成分

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论

1　材料与方法

2　结果与分析

3　结论