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基于感官评价、GC-IMS和GC-MS的中式酸凝奶酪挥发性风味比较.pdf
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1、228 2023,Vol.44,No.16 食品科学 成分分析基于感官评价、GC-IMS和GC-MS的 中式酸凝奶酪挥发性风味比较陈 臣,田同辉,刘 政,于海燕,袁海彬,田怀香*(上海应用技术大学香料香精技术与工程学院,上海 201418)摘 要:为探究不同中式酸凝奶酪的挥发性风味差异,通过感官评价结合气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术以及气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用技术对包括乳扇、乳饼、曲拉、奶豆腐、奶疙瘩5 种中式酸凝
2、奶酪的挥发性风味进行分析。感官评价结果表明,5 种中式酸凝奶酪具有显著风味差异,其中乳扇具有较强的奶香、果香和烤面包香气,整体香气表现最佳、喜好度得分最高。GC-IMS和GC-MS两种技术结合扩大了对挥发性风味化合物的检测范围,能够更加全面地反映不同中式酸凝奶酪中挥发性化合物的情况。GC-IMS分析验证了感官评价结果,5 种样品均具有各自的特征峰区域,其中乳扇和曲拉的特征峰区域明显大于其他样品。GC-MS分析结果显示乳扇、奶豆腐和曲拉中酸类化合物占比最高,乳饼中酯类化合物的占比最高,奶疙瘩中醇类化合物的占比最高。香气活力值计算结合主成分分析结果表明乙醇、丁酸乙酯、己酸乙酯、2-庚酮和-辛内酯在
3、乳扇中起主要风味贡献;甲酸苯乙酯、乙酸苯乙酯、辛酸、月桂酸和正癸酸在曲拉中起主要风味贡献;月桂醛被鉴定为乳饼的特征风味化合物。偏最小二乘结果揭示各香气属性与挥发性风味化合物间的相关性。相较于其他4 种中式酸凝奶酪,乳扇因其优良的风味表现和消费者喜好度,具有在中国发展和推广的潜力。关键词:中式酸凝奶酪;感官评价;气相色谱-离子迁移谱技术;气相色谱-质谱联用技术Comparative Study on Volatile Flavor of Chinese Acid-curd Cheese Using Sensory Evaluation,Gas Chromatography-Ion Mobilit
4、y Spectrometry and Gas Chromatography-Mass SpectrometryCHEN Chen,TIAN Tonghui,LIU Zheng,YU Haiyan,YUAN Haibin,TIAN Huaixiang*(School of Perfume and Aroma Technology,Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China)Abstract:The difference in the volatile flavors of five different Chinese acid-c
5、urd cheeses including milk fan,milk cake,Qula(yak milk cheese),Hurood cheese and milk knot was analyzed by sensory evaluation,gas chromatography-ion mobility spectrometry(GC-IMS)and gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The results of sensory evaluation showed that the five cheeses had a signi
6、ficant difference in flavor.Among them,dairy fan,with strong milky,fruity and bread-like aromas,had the best overall aroma performance and the highest preference score.The combination of GC-IMS and GC-MS expanded the detection range of volatile flavor compounds,and could more comprehensively reflect
7、 the volatile compounds in different Chinese acid-curd cheeses.The sensory evaluation results were verified by GC-IMS analysis.All five samples had their own characteristic peak areas,and the characteristic peak areas of dairy fan and Qula were significantly larger than those of the other samples.GC
8、-MS analysis showed that the proportion of acids in dairy fan,Hurood cheese and Qula was the highest,the proportion of esters in milk cake was the highest,and the proportion of alcohols in milk knot was the highest.The calculation of odor activity value(OAV)combined with the results of principal com
9、ponent analysis(PCA)showed that ethanol,ethyl butyrate,ethyl caproate,2-heptanone and-caprylactone were the major contributors to the flavor of dairy fan.Phenethyl formate,phenethyl acetate,caprylic acid,lauric acid and n-decanoic acid were the major contributors to the flavor of Qula.Dodecyl aldehy
10、de was identified as the characteristic flavor compound of dairy cake.Partial least squares analysis 收稿日期:2022-10-13基金项目:国家自然科学基金面上项目(31771943);上海食品风味与品质控制工程技术研究中心项目(20DZ2255600)第一作者简介:陈臣(1982)(ORCID:0000-0002-4885-393X),男,教授,博士,研究方向为食品生物技术。E-mail:*通信作者简介:田怀香(1976)(ORCID:0000-0002-6097-809X),女,教授,博士
11、,研究方向为食品风味。E-mail:成分分析 食品科学 2023,Vol.44,No.16 229(PLSA)revealed the correlation between aroma properties and volatile flavor compounds.Dairy fan has the potential to be developed and promoted in China because of its excellent flavor and consumer preference.Keywords:Chinese acid-curd cheese;sensory e
12、valuation;gas chromatography-ion mobility spectrometry;gas chromatography-mass spectrometryDOI:10.7506/spkx1002-6630-20221013-124中图分类号:TS252.53 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)16-0228-09引文格式:陈臣,田同辉,刘政,等.基于感官评价、GC-IMS和GC-MS的中式酸凝奶酪挥发性风味比较J.食品科学,2023,44(16):228-236.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221013-124.ht
13、tp:/CHEN Chen,TIAN Tonghui,LIU Zheng,et al.Comparative study on volatile flavor of Chinese acid-curd cheese using sensory evaluation,gas chromatography-ion mobility spectrometry and gas chromatography-mass spectrometryJ.Food Science,2023,44(16):228-236.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/s
14、pkx1002-6630-20221013-124.http:/奶酪富含蛋白质、脂肪以及多种矿物质与维生素,营养价值较高,被称之为“奶黄金”1。随着中国消费者生活水平的提高和健康饮食观念的形成,我国的奶酪消费量不断增加,年均增长率约为30%。然而,其中90%的奶酪产品依赖进口2,国产产品市场占有率低。由此可见,奶酪在我国市场潜力巨大,发展国产奶酪迫在眉睫。按照凝乳方式不同分类,奶酪可分为酶凝奶酪和酸凝奶酪2 种3。其中西方国家多食用酶凝奶酪,我国传统的奶酪则为酸凝奶酪。常见的中式酸凝奶酪主要包括乳扇4、乳饼5、曲拉6、奶豆腐7以及奶疙瘩8,它们的制作工艺如图1所示。中式酸凝奶酪通常成熟时间较短
15、、风味柔和、生产成本低且更符合中国消费者的口味9。由于我国对奶酪的需求正不断增加,中式酸凝奶酪在我国有广阔的市场空间。?60?88?12 min88?15 min?10?12 h?24 h?2 h?70?80?图 1 5 种中式酸凝奶酪的制作工艺Fig.1 Production processes of five Chinese acid-curd cheeses奶酪的风味是决定消费者购买及食用与否的关键因素,研究表明非挥发性化合物在奶酪中起呈味作用,主要影响奶酪的口感;而在多数奶酪中起到重要风味贡献的物质均为挥发性化合物10-11。因此,明晰中式酸凝奶酪的挥发性风味物质组成及不同奶酪间的风味
16、差异至关重要。感官评价是利用人的感觉器官有效检验产品感官特性的一种科学方法,在奶酪风味鉴定研究中应用 广泛9。随着挥发性化合物检测技术的发展,气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)这一同时具有GC分离特性和IMS高灵敏度,且无需样品前处理的新兴检测技术,越来越多地被应用于奶酪等多种食品的风味和品质研究 中12-14。此外,气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用技术也被广泛应用于奶酪等食品的风味成分检测,以获得香气化合物的定性和定量信息15。
17、人工感官评价结合精密仪器分析能够对奶酪的风味表现进行更全面、精确的分析16。尽管目前国内研究者对单品种酸凝奶酪的工艺和风味已有初步探索,但尚缺乏关于不同品种的中式酸凝奶酪间风味差异的研究报道。基于此,本研究采用感官评价、GC-IMS和GC-MS相结合的方法分析5 种中式酸凝奶酪的香气特征、消费者喜好度、风味物质组成及其差异,并根据挥发性化合物的香气活力值(odor activity value,OAV)结合主成分分析(principal component analysis,PCA)探究不同酸凝奶酪样品中各香气化合物的香气贡献。本研究可为中式酸凝奶酪及其相关产品的开发及推广提供一定的理论参考。
18、1 材料与方法1.1 材料与试剂奶疙瘩产自新疆乌鲁木齐,奶豆腐产自内蒙古锡林郭勒,乳扇产自云南大理,乳饼产自云南大理,曲拉产自西藏拉萨,各样品均采购自原产地的农贸市场且有一定代表性,除制作乳饼的原料乳为羊乳外,其余酸凝奶酪的乳源均为牛乳。样品全程采用冷链运输至实验室,实验前置于20 冷冻保藏,保藏时间不超过7 d。230 2023,Vol.44,No.16 食品科学 成分分析2-辛醇(20 mg/L)、正构烷烃(C6C30,色谱纯)美国Sigma-Aldrich贸易有限公司;n-酮(C4C8,色 谱纯)国药集团化学试剂(北京)有限公司。1.2 仪器与设备7890B-5977B GC-MS联用仪
19、 美国Agilent科技有限公司;Flavour Spec GC-IMS联用仪 德国G.A.S公司;50/30 m DVB/CAR/PDMS萃取头 美国Supelco公司;EMS-10S恒温水浴锅 常州市人和仪器厂。1.3 方法1.3.1 感官评价参照Chen Chen等17的感官评价方法并略有调整。感官分析小组由60 名感官评价员(28 名男性和32 名女性,平均年龄26 岁)组成,他们是从接受过定期专业培训的100 名候选人中筛选出的具有较强香气识别能力的成员,GB/T 16291.12012感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分:优选评价员被用作选拔和培训感官评价员的参考。感
20、官评价按照ISO 8589:2007标准在标准感官实验室中进行,室温保持在20。所有用于测试的中式酸凝奶酪样品均采用3 位随机数字编码,样品被分割成5 g的块状,单独贮存在50 mL有盖且无味的棕色玻璃杯中。参考Tian Huaixiang18和Majcher19等的研究以奶香、果香、肉汤、烤面包、酸香、坚果、陈腐味以及酒香作为此次评价的香气描述词。描述性感官分析小组成员对每个样品的8 种香气属性的强度(1极弱9极强)进行评分,并以9 点享乐量表评价对5 种中式酸凝奶酪的喜好度(其中1非常不喜欢,5既不喜欢也不讨厌,9非常喜欢),样品以随机顺序呈递,每次评价之间评价员将被强制要求休息2 min
21、以避免嗅觉疲劳。1.3.2 GC-IMS分析分别称取3.0 g切碎的酸凝奶酪样品置于20 mL顶空进样瓶中并密封,孵育转速500 r/min、孵育温度60,孵育后通过1 mL气密加热注射器将100 L的顶空气体自动注入进气口,进样温度85。MTX-5色谱柱(15 m0.53 mm,1.0 m);柱温60;载气为氮气(纯度99.999%)。载气流速设定程序:初始流速2 mL/min,保持2 min,18 min内流速线性升至 100 mL/min,保持100 mL/min至30 min。IMS温度45,漂移气为氮气(纯度99.999%),漂移气体的流速为150 mL/min。以n-酮(C4C8)
22、为外标,计算各挥发性化合物的保留指数(retention index,RI),然后将RI值和漂移时间与GCIMS库中的信息进行对比定性20。每个样品平行分析3 次。1.3.3 GC-MS分析采用顶空固相微萃取结合GC-MS联用的方法分析5 种酸凝奶酪样品,称取3.0 g研碎的酸凝奶酪样品置于15 mL顶空瓶中,加入内标化合物(2-辛醇,20 mg/L)20 L。用聚四氟乙烯硅胶隔垫封口后60 水浴平衡5 min,将萃取头插入顶空瓶中60 水浴条件下萃取30 min,待进样。GC条件:HP-Innowax色谱柱(60 m0.25 mm,0.25 m);载气为氦气,流速为1 mL/min。升温程序
23、:初始柱温40 保持4 min,升温速率3/min升至100 并保持2 min,再以4/min升温至150,最后以10/min升温至230 并保持5 min;前进样口温度250。MS条件:电子电离源;电离能量70 eV;离子源温度230;接口温度250;四极杆温度150;采用全扫描模式,质量扫描范围m/z 30450。各样品均进行3 次平行测定。挥发性化合物定性:通过与在NIST 17谱库中检索的信息进行比较,同时依据相同色谱条件下正构烷烃(C6C30)的保留时间计算化合物的RI值,并与文献报道的RI值比对定性21。按式(1)计算挥发性化合物含量:Ci?CIS?VIS?Aimi?AIS(1)式
24、中:Ci为待测化合物含量/(g/kg);CIS为内标物含量/(mg/kg);VIS为内标物体积/L;Ai为待测化合物峰面积;AIS为内标化合物峰面积;mi为称取酸凝奶酪样品质量/g。1.3.4 OAV计算OAV按式(2)计算:OAV?COT(2)式中:C为挥发性化合物含量/(g/kg);OT为该化合物阈值/(g/kg)。1.4 数据处理使用LAV软件(laboratory analytical viewer 2.2.1)、Gallery Plot插件、Reporter插件以及GCIMS Library Search处理GC-IMS数据。Canoco for Windows 5.0被用于PCA,
25、SIMCA 14.1被用于相关性分析,Origin 2019被用于图表绘制。采用软件IBM SPSS Statistics 21.0进行单因素方差分析(ANOVA),利用Duncan多重比较评判样品间的差异性,P0.05、差异显著,P0.01、差异极显著。2 结果与分析2.1 感官评价结果分析感官评价员对5 种中式酸凝奶酪的香气强度和喜好度进行评价,以明确不同中式酸凝奶酪的香气特征,其评价结果如图2、3所示。可以看出,5 种中式酸凝奶酪的香气特征不同,在5 种酸凝奶酪样品中除酒香、酸、陈腐属性外其余5 种属性的香气强度均存在显著差异,且感官评价员对于5 种样品的喜好度存在极显著差异。其中,乳扇
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