0 引言
牛乳的營養價值豐富，含有人體生長所需求的基本營養物質，是我國消費者的主要飲用乳品。隨著生活水平及健康意識的提高，消費者也越來越重視乳制品的品質，普通牛乳已經不能滿足消費者的需求，市場上相繼出現了羊乳和駱駝乳等特色乳制品。羊乳的平均脂肪粒徑比牛乳小，更容易消化吸收，并且比牛乳的致敏性低。而駱駝乳含有人體膳食所需的必需氨基酸，β-酪蛋白比例高，并含有多種功能性蛋白質(如免疫球蛋白、溶菌酶和乳鐵蛋白)。
乳制品經過熱處理雖然可以殺死或控制微生物，但也可以誘導產生美拉德反應。美拉德反應又分為初始階段、中期階段和高級階段，5-羥甲基糠醛和糠氨酸是乳中評估熱處理是否加工過度的標志性產物，其對人體健康有潛在危害。除此之外，美拉德反應也會產生不同于原料乳的風味物質。因此，本研究以羊乳和駱駝乳為研究對象,研究了熱處理過程中美拉德產物的變化規律。同時通過電子舌、電子鼻和固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用儀和頂空氣相離子遷移譜對不同熱處理的羊乳和駱駝乳中揮發性風味物質進行測定，為羊乳和駱駝乳的生產加工提供理論依據。
1 .材料與方法
1.1 材料
1.1.1 樣品的收集
鮮山羊乳是來自山東省濰坊市奶山羊養殖場；鮮駱駝乳樣品采自內蒙古阿拉善。將采集后鮮乳隨機分成3組。以不處理的鮮羊乳和鮮駱駝乳為對照，對鮮羊乳和鮮駱駝乳分別通過UHT殺菌機來制備巴氏殺菌（75℃、15 s）、超巴氏殺菌（120℃、15 s），以及超高溫瞬時滅菌（羊乳：137℃、4 s，駱駝乳：135℃、5 s）樣品。每個溫度的波動范圍為±2℃。樣品收集后，在-80℃下儲存30 d，完成各指標的測定。
1.1.2 儀器與設備
電子鼻儀器；電子舌儀器；聯用儀；超高效液相色譜、色譜柱、色譜柱；UHT殺菌機。
1.2 方法
1.2.1 糠氨酸含量的測定
糠氨酸含量的測定是依據國際標準ISO 13875并作部分改進。吸取2.00 mL樣品于耐熱密封管中，再吸取6.00 mL的鹽酸溶液（10.6 mol/L），混勻后在110℃下加熱水解18 h。取出樣品冷卻后過濾，將1 mL濾液與5.00 mL 6 g/L的乙酸銨溶液混勻后過0.22μm水相濾膜，經超高效液相色譜儀進行測定。以含0.1%三氟乙酸的去離子水為流動相A，甲醇為流動相B，流速為0.5 mL/min，檢測波長為280 nm。對于標準曲線的構建，分析了已知量為25、12.5、6.25、1.25和0.625μg/mL的標準FRS樣品。所有樣品一式三份的分析。
1.2.2 5-羥甲基糠醛含量的測定
5-羥甲基糠醛含量的測定是參照NY/T 1332-2007并作部分改進。將10 mL樣品與5 mL 0.15 mol/L草酸溶液混勻，90℃水浴加熱30 min，冷卻至室溫后再加入10 mL甲醇并搖勻，再分別加入3 mL乙酸鋅和亞鐵氰化鉀，搖勻靜置15 min，再在4℃下以6 000 r/min的速度離心10 min，將上清液經兩次過濾后用甲醇定容至50 mL。經0.45μm水相濾膜過濾后，經超高效液相色譜儀進行測定。甲醇為流動相A，去離子水為流動相B，流速為0.8 mL/min，檢測波長為284 nm，洗脫條件為15%:85%甲醇和水。所有樣品都進行了一式三份的分析。
1.2.3 電子鼻測定風味
電子鼻風味的測定是參照依勝男等的方法并作部分改進。在電子鼻專用瓶中加入2 mL的羊乳和駱駝乳樣品并在室溫條件下平衡30 min，在電子鼻設備上測定各樣品間氣味的差異。電子鼻設備設置：流速為300 mL/min，載氣是空氣，頂空60 s，延滯180 s。樣品是選取48～50 s較平穩的一個階段進行信息的采集。每個樣品重復4次，選取其中3個較好的作為平行。
1.2.4 電子舌測定風味
電子舌風味的測定是參照宋慧敏等的方法并作部分改進。將1 mL樣品用去離子水稀釋100倍，過0.45μm水濾膜后，放在電子舌專用燒杯中進行樣品的測定。每個樣品測定7次，選取后3次作為平行。所有樣品一式三份的分析。
1.2.5 揮發性風味物質的測定
羊乳的測定方法（SPME-GC-MS)。在專用瓶中加取2 mL樣品，密封。分析在Agilent 7890B儀器上進行，帶有5977A質量選擇檢測器。以氦氣為載氣，恒流1.5 m L/min。固相微萃取氣相色譜-質譜儀程序從初始溫度35℃保溫5 min，以5℃/min升溫至140℃，保持2 min，再以10℃/min的速度升溫到250℃保持3 min。進樣條件為：直接毛細管界面溫度280℃，離子源溫度230℃，四極溫度150℃，進樣器溫度250℃，兩次進樣1μL，脈沖無分流(172.4 kPa空氣，0.5 min)。所有樣品進行3次重復實驗。
駱駝乳的測定方法（HS-GC-IMS)。將2 mL樣品置于20 mL頂空樣品瓶中，然后將樣品在500 r/min和80°C下孵育20 min。之后，注入500μL的頂空體積，注射針溫度為85°C。采用裝有色譜柱MXT-5(0.1μm,15 m×0.53 mm）的氣相色譜儀在60°C下分離，氮氣（純度≥99.999%）為載氣，初始載氣流速設定為2 mL/min。在0～2 min內維持在2 mL/min，載氣速度在2～10 min內從2 mL/min線性增加到10 m L/min。載氣速度在10～20 min內從10 mL/min線性增加到100 mL/min。最后，載氣速度在20～30 min內從100 mL/min線性增加到150 mL/min。漂移氣體流速設置為150 mL/min。柱溫設定為60°C，一式三份進行GC-IMS分析。
1.3 數據處理
使用SPSS Statistics 22進行顯著性分析；使用O-rigin2018軟件進行繪制柱狀圖和雷達圖；GC-MS和GC-IMS的數據采用TBtools軟件進行熱圖的繪制。主成分分析（principal component analysis,PCA）使用Win Muster軟件進行數據的處理。每個樣品重復3次。
2 結果與分析
2.1 不同溫度和時間處理駱駝乳和羊乳樣品中FRS含量的變化規律
FRS含量與美拉德反應程度密切相關，是美拉德反應初級階段的產物，美拉德反應與加熱的溫度和時間有密切的關系，加熱溫度越高或加熱時間越長，美拉德反應的程度會越劇烈，形成的美拉德產物中FRS含量會越高。FRS的生成速率受蛋白含量的影響較大，因此，FRS含量的表示單位應以蛋白為基礎(mg/100 g蛋白質)。Mehta等測得鮮牛乳和巴氏殺菌牛乳幾乎不含任何的FRS，其值<10 mg/100 g蛋白質，只有高巴氏殺菌樣品顯示含量約為30 mg/100 g蛋白質，而在本實驗中鮮羊乳和鮮駱駝乳中的FRS含量3.69和6.89 mg/100 g。Mendoza等測得巴氏山羊乳(35.8 mg/100 g蛋白質)和鮮羊乳(6.8 mg/100 g蛋白質)以及UHT處理過的山羊乳(154.3 mg/100 g蛋白質)中的FRS。由圖1中可以看出，巴氏羊乳、超巴氏羊乳和UHT羊乳中FRS含量分別為10.55、67.54和130.22 mg/100 g蛋白質，而巴氏駱駝乳、超巴氏駱駝乳和UHT駱駝乳中FRS含量分別為9.14、33.44和52.25 mg/100 g蛋白質。鮮羊乳中FRS的含量低于鮮駱駝乳FRS的含量；但是經過熱處理后，熱處理羊乳樣品中FRS含量明顯高于熱處理駱駝乳樣品。UHT羊乳和UHT駱駝乳中FRS含量分別是鮮乳的35倍和8倍，出現上述現象的原因可能是由于較高溫度的處理，使乳中糖類和蛋白質的結構發生改變，加快了美拉德反應的進程，從而增加FRS的含量。除了在熱處理過程中，FRS含量隨熱處理強度的增大而增加外，在貯藏過程中，隨貯藏時間延長和溫度升高，FRS含量也持續增加。
圖1 不同熱處理羊乳和駱駝乳中FRS含量的變化
大寫字母A表示羊乳樣品有統計學差異（P<0.05）；小寫字母a表示駱駝乳有統計學差異（P<0.05）；*表示有顯著統計學差異（P<0.01），**表示有極顯著統計學差異（P<0.001），下同
2.2 不同溫度和時間處理駱駝乳和羊乳樣品中5-HMF含量的變化規律
在酸性環境下，乳糖與蛋白質反應產生的化合物會水解形成5-HMF，而且乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，會加速5-HMF的形成。Haghani-Haghighi等在鮮牛乳和巴氏殺菌牛乳中檢測不到5-HMF，而Morales等在巴氏殺菌牛乳中發現5-HMF為2.49μmol/L，在UHT牛乳中，乳糖含量為120和250 mg/L時，5-HMF含量為5.6和8.7μmol/L。而本實驗中，在鮮羊乳和鮮駱駝乳中未檢測到5-HMF。如圖2所示，巴氏羊乳、超巴氏羊乳和UHT羊乳中5-HMF含量分別為0.32、0.67和1.31 mg/100 g蛋白質，而巴氏駱駝乳、超巴氏駱駝乳和UHT駱駝乳中5-HMF含量分別為0、0.96和1.79 mg/100 g蛋白質。巴氏羊乳中5-HMF的含量高于巴氏駱駝乳中5-HMF的含量，但是經過超巴氏和UHT熱處理后的羊乳樣品中5-HMF含量明顯低于熱處理駱駝乳樣品。生駝乳和巴氏殺菌駝乳中未檢測到5-HMF，而在超巴氏殺菌駝乳和UHT駝乳中檢測到5-HMF，可能是由于5-HMF可以通過賴氨酸和乳糖之間的美拉德反應產生，但是也可以在沒有賴氨酸的情況下，通過溫度的升高（>100℃）導致乳糖的異構化和降解產生。
圖2 不同熱處理羊乳和駱駝乳中5-HMF含量的變化
5-HMF含量與FRS含量增長趨勢可反映美拉德反應中占主要進程的特定反應階段。高萌同樣發現，隨熱處理溫度增高和時間增長，巴氏殺菌牛乳和UHT牛乳中5-HMF含量均發生了明顯變化，熱處理溫度越高和熱處理時間越長，導致牛乳中5-HMF含量越高。在本實驗中發現鮮羊乳和鮮駱駝乳進行UHT處理時，美拉德反應第1、第2階段的同時劇烈進行，進而導致FRS和5-HMF的含量均激增。
2.3 不同處理乳樣品中電子鼻的結果分析
由圖3可知，圖（a）和圖（b）第一主成分和第二主成分的總貢獻率分別為98.61%和98.80%，幾乎包含了大部分的樣本信息，可有效地表達各樣品間的差異性。圖3中的橢圓代表每個樣品的整體信息特征，圖形的距離代表樣品之間氣味的差異；表格中黑色數值代表有顯著性差異，綠色數值代表有極顯著性差異。從圖3(a）中可以看出巴氏殺菌羊乳與超巴氏殺菌羊乳氣味較類似，與UHT乳、鮮羊乳樣品氣味差異較大，這可能是由于鮮乳的UHT處理會導致乳中蛋白質、碳水化合物、脂類以及其他化合物的揮發性化合物的形成。在圖3(b）中可以看出，不同熱處理的駱駝乳樣品間有顯著差異，其中巴氏殺菌駱駝乳與超巴氏殺菌駱駝乳氣味較類似，與UHT駱駝乳樣品氣味差異較大，可能是由于高溫處理使乳中形成了大量的酮類物質，進而造成風味的顯著差異，而溫度的高低和時間長短對新物質形成及其含量的大小起了至關重要的作用，所以，在PCA圖中可觀察到樣品風味存在明顯差異。在圖3中，隨著熱處理程度的增加，羊乳和駱駝乳樣品的PCA圖呈逆時針方向旋轉，由此可推測其他熱處理羊乳和駱駝乳樣品的PCA圖，為電子鼻數據提供理論依據。
圖3 不同熱處理樣品電子鼻PCA圖
2.4 不同處理乳樣品中電子舌的結果分析
乳中因為含有豐富的乳糖、蛋白質、脂肪以及一些無機鹽如鈉鹽和鈣鹽等，在加熱過程中蛋白質之間互相作用，蛋白質分解為肽段和氨基酸，與乳糖發生美拉德反應，與無機鹽發生螯合作用等都會對乳的滋味產生很大的影響。在本實驗中，電子舌配備的5個傳感器可以分別對酸、咸、鮮、甜和苦這5種滋味作出評價，但是由于甜和苦這兩種滋味的呈味物質較為復雜，因此儀器不能進行具體評價。如圖4所示，利用電子舌傳感器對不同處理條件下駱駝乳和羊乳中酸、咸和鮮味的味感值進行測定，其中UHT羊乳的鮮味最大和咸的味感值最小，超巴氏羊乳的酸味和咸味的味感值最大；鮮駱駝乳的酸味和鮮味的味感值最大且咸味最小，巴氏駱駝乳和UHT駱駝乳的味感值較接近。從圖4(a）中可以看出，與鮮羊乳相比，超巴氏羊乳與UHT羊乳的味感值變化較為明顯。而從圖4(b）可以看出，與鮮駱駝乳相比，巴氏駱駝乳、超巴氏駱駝乳和UHT駱駝乳中酸味和鮮味的味感值變化較為明顯，導致滋味發生改變的可能原因是在加熱過程中蛋白質與乳糖發生美拉德反應，對鮮乳的滋味產生較大改變，此外，熱處理后脂肪的水解會影響鮮乳的酸味，鈉鹽和鈣鹽會在咸味方面發揮一定作用。電子舌檢測時獲取的信息是來自于乳制品中的所有物質(包括揮發性，半揮發性和難揮發性物質等)；雖然電子鼻的操作過程較電子舌更為簡便，操作時間更短，但是電子鼻檢測時獲取的樣品信息主要來自于奶制品中揮發性和半揮發性物質，因此電子舌較電子鼻能更完整獲取樣品信息，得到更精確的結果。為了達到盡可能在短時間內將樣品精確的區分的目的，可以將電子鼻和電子舌的結合以此來解決問題。
圖4 不同熱處理樣品電子舌雷達圖
2.5 不同溫度和時間處理駱駝乳和羊乳樣品中揮發性風味物質的變化規律
結果見圖5。
圖5 不同熱處理樣品揮發性風味物質熱圖
由圖5可見，通過GC-MS和GC-IMS分別檢測不同熱處理條件下駱駝乳和羊乳中揮發性風味物質并結合聚類分析和歸一化處理得到的熱圖。從圖5(a）可以看出，與鮮羊乳相比，經過熱處理后的樣品中揮發性風味物質在組成和含量上發生了較大變化，尤其是UHT羊乳。隨著熱處理強度的增加，酸類（壬酸、癸酸和辛酸等）和酯類物質（乙酸己酯和異戊酸異戊酯）的含量減少，酮類（2-壬酮和2-甲基-3-辛酮）和醇類物質（糠醇、異辛醇和正己醇）的含量增加。有文獻報道，羊乳中辛酸、壬酸和癸酸等酸類物質可以產生膻味，而在本實驗中經熱處理的羊乳中該類物質相對含量減少，說明熱處理在一定程度上可以降低羊乳的膻味。在巴氏殺菌羊乳和超巴氏殺菌羊乳樣品中，揮發性化合物的類型相似，但由于加熱強度不同，風味物質的相對含量也不同，與電子鼻的結果一致。從圖5(b）可以看出，在鮮駱駝乳樣品中檢測到苯乙醛、丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、3-羥基-2-丁酮和異戊醇，駝乳中的醛類和酮類在加熱前后變化很大。在羊乳樣品中檢測出酸類物質和烷類物質，而駱駝乳樣品中并未檢測到。醛類、酮類和有機酸是美拉德反應的主要產物。
乳中風味的形成除了自身形成的風味外，在加工階段中原料乳的一些酶發生了酶促反應，從而形成了獨特的風味。在熱處理過程中，乳中風味變化的關鍵與美拉德反應、脂質降解過程中乳脂蛋白、乳清蛋白和乳脂小球膜中其他蛋白質的熱變性有關。隨著科技的發展與檢測技術的提升，SPME-GC-MS的檢測方法為樣品中風味物質的分離和鑒別提供了很大的幫助，可以較大程度地分離和鑒別乳中揮發性風味物質。何靜等利用GC-MS技術鑒定出醇類、醛類、酮類、酯類是駱駝乳中主要風味物質，不同的加熱方式處理的駱駝乳主要的揮發性成分差異顯著,尤其UHT處理后駝乳中的烷烴類化合物較多。依勝男等運用SPME-GC-MS技術鑒定不同熱處理牛乳中揮發性風味物質，發現熱處理強度越大，風味物質種類增加越多，其中醛類、酮類和酯類相對含量增加明顯，部分酸類相對含量明顯減少。
3 結論
本研究對不同熱處理的羊乳和駱駝乳中美拉德產物和揮發性風味物質進行比較，證實了熱處理會使羊乳和駱駝乳中美拉德產物含量增加，也會使揮發性風味物質發生變化。其中鮮羊乳、巴氏殺菌羊乳、超巴氏殺菌羊乳和UHT羊乳中FRS的含量隨著熱處理強度的增加逐漸增加，分別是駝乳的0、1.15、2.02和2.49倍；鮮駝乳、巴氏殺菌駝乳、超巴氏殺菌駝乳和UHT駝乳中5-HMF的含量隨著熱處理強度的增加逐漸增加，分別是羊乳的0、0、1.43和1.37倍。電子鼻和電子舌測定的羊乳和駱駝乳中氣味和滋味差異顯著，但是氣味和滋味之間也存在一定的相關性。通過GC-MS和GC-IMS測定不同熱處理條件下羊乳和駱駝乳中揮發性風味物質,其中UHT羊乳中風味物質與其他羊乳樣品間差異極其顯著，而鮮駝乳中風味物質與其他熱處理駝乳樣品差異極其顯著。由此可見，不同的熱處理方式對羊乳和駱駝乳的風味品質有不同的影響。因此，在滿足產品工藝和殺菌要求的情況下，盡可能的提高產品的營養和活性物質水平、降低美拉德反應產物的生成、改善產品風味。
<rt id="vhn5u"></rt>