随着人们生活水平的提高,乳制品消费量逐年增加,目前,关于乳制品质量的评价,除营养成分外,风味品质也是重要的影响因素。气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术是近年出现的,可将上述仪器检测两方面合二为一的技术,同时获得风味化合物构成及样品品质判别信息。其分析原理为样品经气相色谱分离后,先经IMS离子源进行离子化然后进入漂移区,根据在漂移区的迁移速率不同,不同物质按照先后顺序到达检测器,从而被检测。
运用GC-IMS分析市场上常见的几种乳制品中挥发性风味化合物,包括2 个品牌巴氏杀菌乳、5 个品牌超高温瞬时灭菌乳、1 个品牌复原乳,并利用主成分分析(PCA)考察分析结果在判别区分乳制品中的应用性,研究结果可为乳制品风味品质评价提供参考。
1、GC-IMS分析结果
如图1所示,红色垂直线表示反应离子峰(RIP)。RIP的迁移时间为7.89~7.91 ms,RIP两侧的每个点代表一种化合物,点的颜色深浅及点的面积表示含量大小,颜色越深、面积越大表示含量越高。图1中,白色点的挥发性风味化合物含量较低,而红色的点含量较高。
图1对比可知,不同乳制品含有不同的挥发性风味组成,各超高温瞬时灭菌乳样品比巴氏杀菌乳、复原乳样品中的挥发性风味化合物均较少,而各超高温瞬时灭菌乳之间风味化合物的组成差别不大,巴氏杀菌乳、复原乳样品之间挥发性风味化合物有较大差异。对于具有相同迁移时间和保留时间的挥发性风味化合物(同一化合物),不同类型乳制品的含量存在较大差异(图1标注)。
2、挥发性风味化合物鉴定
根据保留时间和迁移时间,通过软件GC×IMS Library Search检索鉴定化合物,并使用正酮C4~C9(2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮)作为外标对鉴定结果进行验证,在乳制品中共鉴定出29 种化合物,主要包括醛类、酮类、醇类、酯类及其他类。有些化合物同时检测出其单体和二聚体,由于单体与二聚体属于同一种结构的化合物,因而统计化合物数量时仅计算一次,以下讨论含量按照二者含量的加和。醛类、酮类、醇类、酯类均为乳制品中重要的挥发性风味物质。其中检出醛类5 种,醛类含量(合计,下同)较高的为B-巴氏杀菌乳、超高温瞬时灭菌乳样品。检出酮类8 种,酮类含量较高的为超高温瞬时灭菌乳、复原乳样品,其主要来源于乳脂肪酸的β-氧化反应。检出醇类3 种,醇类含量较高的为B-巴氏杀菌乳、复原乳样品,其一般来源于醛类物质的还原。检出酯类12 种,酯类含量较高的为巴氏杀菌乳。其他类化合物检出1 种,为柠檬烯,在巴氏杀菌乳样品中相对含量较高,尤其在A-巴氏杀菌乳样品中相对含量最高,为2.31%。
3、GC-IMS指纹图谱分析
如图2所示,图中亮点的颜色及深浅表示含量的高低。不同乳制品检出的挥发性风味化合物分布不同,各自有特征峰区域,同时也有共同区域。a区为A-巴氏杀菌乳的特征峰区域,包括的风味物质为己酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、柠檬烯。b区为B-巴氏杀菌乳的特征峰区域,包括的风味物质为戊酸乙酯、1-戊醇。c区为复原乳的特征峰区域,包括的风味物质为糠醛4-甲基-2-戊酮、2-辛酮、1-丁醇、醋酸异丙酯。d区为超高温瞬时灭菌乳的特征峰区域,是乳制品超高温灭菌过程产生的一些新挥发性化合物,这些化合物尚未鉴定出。e区、f区、g区为巴氏杀菌乳、复原乳、超高温瞬时灭菌乳两两交互的共同区域,包括的风味物质有正己酸乙酯、乙酸丁酯、戊醛、庚醛、丙酮、2-庚酮、2-己酮。h区为巴氏杀菌乳、复原乳、超高温瞬时灭菌乳的共同区域,包括的风味物质有己醛、2-丁酮、2-戊酮,这些共同区域的化合物大多为醛、酮类化合物。
4、GC-IMS的PCA结果
由图3可明显看出,2 个品牌巴氏杀菌乳(A-巴氏杀菌乳和B-巴氏杀菌乳)距离最远,表明它们之间风味存在较大差异,这是因为巴氏杀菌属于较温和的处理方式,其杀菌过程中原料乳的风味物质损失很小,产生的醛、酮类等热加工风味物质含量低,从而使巴氏杀菌乳风味体现出不同乳源、处理工艺条件造成的差异。而5 个品牌超高温瞬时灭菌乳的距离很近,几乎聚在一起,这可能是因为超高温灭菌过程中,乳制品中脂类物质氧化降解,产生了大量相似的醛、酮类等物质,造成它们之间的风味差别不大。3 种不同类型乳制品(巴氏杀菌乳、超高温瞬时灭菌乳、复原乳)在图中分布较远,主要体现了不同加工工艺对乳制品风味品质产生的影响。
结 论
采用GC-IMS技术分析2 个品牌巴氏杀菌乳、5 个品牌超高温瞬时灭菌乳和1 个品牌复原乳的挥发性风味化合物,共鉴定出29 种化合物,包括醛类、酮类、醇类、酯类及其他类。通过绘制GC-IMS指纹图谱,明确分析不同乳制品中的特征峰区域。利用PCA处理,不同类型或不同品牌乳制品得到较好区分。GC-IMS技术具有简单、快速、无损等特点,GC-IMS分析可为乳制品挥发性风味成分分析及不同产品的判别提供支撑。