陳南，王一飛，陳琳，曾維才*

(1.四川大學(xué) 食品工程系 抗氧化多酚團(tuán)隊(duì)，成都 610065；2.食品科學(xué)與技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610065；3.美國(guó)肯塔基大學(xué) 動(dòng)物與食品科學(xué)系，肯塔基州 列克星敦 40506)

百里香(ThymusmongolicusRonn.)，又名山椒、麝香草、地椒等，是唇形科(Laiatae)百里香屬(ThymusLinn.)草本植物，因其植株在花期具有強(qiáng)烈的芳香氣味而得名[1,2]。百里香在醫(yī)藥及食品領(lǐng)域有著悠久的應(yīng)用歷史，古埃及人利用百里香對(duì)抗蠕蟲和防腐，古希臘人利用百里香使水果和紅酒保鮮等。百里香在1970年被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織正式公布為食品原料，現(xiàn)在是許多國(guó)家和地區(qū)廣泛使用的香辛料[3,4]。

精油是通過一定的工藝從植物的葉、花、根、莖或者果實(shí)中提取出的一種常溫下能揮發(fā)、有芳香氣味的油狀物質(zhì)，主要含有萜烯類、芳香族類、脂肪族直鏈化合物及其含氧衍生物等多種活性化合物，具有顯著的抑菌、抗氧化、抗病毒和增香等作用，可用于改善風(fēng)味與防腐保鮮，在食品、日化、生物及醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值[5-7]。

羊奶是指母羊生產(chǎn)后7 d至干奶期間所產(chǎn)的乳汁，其營(yíng)養(yǎng)豐富、高蛋白、低脂肪并富含多種維生素和礦物質(zhì)，有“奶中之王”的美譽(yù)。但羊奶及其制品本身所具有的膻味使其風(fēng)味受損，感官品質(zhì)下降，不被大多數(shù)消費(fèi)者所接受，故而嚴(yán)重制約了羊奶及其制品的生產(chǎn)加工與銷售[8,9]。

本文以百里香為原料，通過蒸餾法制備百里香精油，在系統(tǒng)測(cè)定百里香精油揮發(fā)性成分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評(píng)價(jià)和分析了百里香精油對(duì)羊奶膻味的脫除效果及相關(guān)作用機(jī)理，為百里香資源在食品工業(yè)的資源化開發(fā)和利用提供了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百里香：購(gòu)于山東省棗莊市，-20 ℃真空低溫保藏，備用。樣品標(biāo)本(編號(hào)2016-0723)：保存于四川大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。羊奶：購(gòu)于四川省成都市福美生鮮生態(tài)農(nóng)場(chǎng)，4 ℃低溫保藏，備用。

無(wú)水硫酸鈉、無(wú)水乙醚、氨水、石油醚、無(wú)水乙醇等：均為分析純，購(gòu)于成都科龍?jiān)噭┯邢薰?；各脂肪酸?biāo)準(zhǔn)品：均為色譜純，購(gòu)于上海阿拉丁試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

XS205型高精確電子分析天平 美國(guó)Mettler Toledo公司；1101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；SZF-06粗脂肪測(cè)定儀 上海新家儀器有限公司；QP2010 Plus型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本Shimadzu公司；FW177型粉碎機(jī) 上海隆拓儀器設(shè)備有限公司；DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司；Milli-Q Element超低元素型超純水系統(tǒng) 上海晶儀科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 百里香精油的提取與制備

稱取樣品20 g放入500 mL圓底燒瓶中，按固液比1∶20添加蒸餾水，采用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行精油的提取。待圓底燒瓶中溶液加熱至沸騰，調(diào)節(jié)電爐功率，控制冷凝液的下滴速率為2滴/s，回流提取8 h。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電爐，待裝置冷卻至室溫，收集樣品精油。于其中加入少量無(wú)水硫酸鈉，干燥過夜，4 ℃冷藏備用。

圖1 水蒸氣蒸餾法提取裝置圖Fig.1 Schematic diagram of steam distillation device

1.2.2 百里香精油揮發(fā)性成分的分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技術(shù)對(duì)百里香精油的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，具體分析條件如下：

氣相色譜條件：選用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度280 ℃，起始柱溫40 ℃(保持5 min)，采用5 ℃/min的升溫速率升至300 ℃(保持10 min)。載氣為高純氦氣，柱前壓49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

質(zhì)譜條件：接口溫度220 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，掃描范圍20～600 amu。根據(jù)NIST08.LIB標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖-計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)分析法結(jié)合相關(guān)資料鑒定各成分，采用面積歸一法計(jì)算各組分的相對(duì)含量[10]。

1.2.3 百里香精油對(duì)羊奶脫膻效果的評(píng)價(jià)

新鮮羊奶煮沸1 min，冷卻至室溫后分裝于白色的一次性紙杯中(紙杯規(guī)格均一、顏色相同)，每杯裝20 mL羊奶，取百里香精油分別添加至羊奶中，使各杯羊奶樣品中百里香精油的最終濃度分別達(dá)到0，0.010，0.015，0.020，0.025，0.030 mL/L。將制備好的羊奶樣品按照雙盲法編號(hào)后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

整個(gè)感官評(píng)價(jià)在食品科學(xué)與技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的感官分析與評(píng)價(jià)室進(jìn)行，由20位經(jīng)過專業(yè)感官評(píng)價(jià)與分析培訓(xùn)的感官分析評(píng)價(jià)員組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)百里香精油脫除羊奶膻味的效果進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)定。評(píng)價(jià)小組根據(jù)樣品的口感和氣味對(duì)羊奶的膻味強(qiáng)度進(jìn)行定量描述分析，并進(jìn)行打分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1～3分表示幾乎無(wú)膻味，3～5分表示有輕微膻味，5～7分表示有中等強(qiáng)度膻味，7～9分表示有明顯膻味，9～10分表示有強(qiáng)烈膻味。所有感官評(píng)價(jià)均平行測(cè)定3次。

1.2.4 羊奶中脂肪的提取

取新鮮羊奶100 mL，添加1 μL百里香精油，混勻，25 ℃孵育30 min。稱取充分混勻的羊奶樣品10 mL于抽脂瓶中，加入濃度為25%(W/V)的氨水2.0 mL，充分混合后立即將抽脂瓶放入65 ℃的水浴中，加熱20 min，并不時(shí)取出振蕩，然后冷卻至室溫，靜置30 s。緩慢加入10 mL無(wú)水乙醇、25 mL無(wú)水乙醚和25 mL石油醚，混勻后用漩渦振蕩器振蕩提取5 min，25 ℃靜置10 min，將加塞的抽脂瓶放入離心管中，于25 ℃條件下以500 r/min離心5 min，取上層有機(jī)相混合溶液，密封，4 ℃保存，備用。不添加百里香精油的羊奶采用同樣操作制備空白對(duì)照樣品[11]。

1.2.5 羊奶中脂肪成分的分析

采用GC-MS技術(shù)對(duì)羊奶樣品的脂肪成分進(jìn)行分析，具體分析條件如下：

氣相色譜條件：選用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度280 ℃，起始柱溫40 ℃(保持2 min)，采用5 ℃/min的升溫速率升至290 ℃(保持15 min)，載氣為高純氦氣，柱前壓49.5 kPa，流速1 mL/min，分流比30∶1。

質(zhì)譜條件：接口溫度220 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，掃描范圍30～600 amu。根據(jù)NIST08.LIB標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖-計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)分析法結(jié)合相關(guān)資料鑒定各成分，采用面積歸一法計(jì)算各組分的相對(duì)含量。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果用SPSS 12.0(Version 12.0 for Windows，SPSS Inc., Co., USA)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性差異P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 百里香精油的揮發(fā)性成分

通過GC-MS對(duì)水蒸氣蒸餾法提取制備的百里香精油的揮發(fā)性成分進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見表1。

表1 百里香精油揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果Table 1 The volatile components of thyme essential oil by GC-MS

由表1可知，從百里香精油中共分析鑒定出18種揮發(fā)性成分，約占總量的94.28%。其中，含量大于1%的揮發(fā)性成分有13個(gè)，占總量的90.69%；含量大于5%的揮發(fā)性成分有6個(gè)，占總量的68.71%；含量大于7%的揮發(fā)性成分有4個(gè)，占總量的57.86%；含量大于10%的揮發(fā)性成分有2個(gè)，分別為百里香酚(14.40%)和龍腦(28.24%)，兩者占總量的42.64%。

從精油中所含化合物的類型來(lái)看，百里香精油中所含的主要成分為酚類、單萜類和醇類，它們很容易揮發(fā)并各自呈現(xiàn)其特殊的氣味，從而構(gòu)成百里香精油的特有氣味。從所確定化合物的相對(duì)分子質(zhì)量來(lái)看，相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物占大多數(shù)，其中有兩種相對(duì)分子質(zhì)量為150 Da的含氧單萜類化合物——百里香酚和香芹酚，它們是相關(guān)研究中指出的百里香精油較為典型的特征揮發(fā)性成分。

2.2 百里香精油對(duì)羊奶的脫膻效果

通過向羊奶樣品中添加不同劑量的百里香精油，采用感官評(píng)價(jià)分析百里香精油對(duì)羊奶的脫膻效果，評(píng)價(jià)結(jié)果見圖2。

圖2 百里香精油對(duì)羊奶對(duì)羊奶的脫膻效果. Fig.2 The deodorization effect of thyme essential oil (TEO) on goat milk

注：A為空白對(duì)照組；B為百里香精油濃度為0.010 mL/L；C為百里香精油濃度為0.015 mL/L；D為百里香精油濃度為0.020 mL/L；E為百里香精油濃度為0.025 mL/L；F為百里香精油濃度為0.030 mL/L。

由圖2可知百里香精油對(duì)羊奶的脫膻效果通過評(píng)價(jià)員對(duì)羊奶膻味的評(píng)分體現(xiàn)。由于20位感官評(píng)價(jià)員對(duì)羊奶膻味的敏感程度各不相同，為減小個(gè)人誤差，將各組樣品的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)制成正態(tài)分布圖，并通過均數(shù)(正態(tài)分布圖中最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值，即各組樣品評(píng)分中出現(xiàn)概率最大的分?jǐn)?shù))來(lái)表示各組樣品的膻味強(qiáng)度，樣品的膻味越濃，對(duì)應(yīng)的均數(shù)越高[12]。

由圖2可知，空白對(duì)照組感官評(píng)分的均數(shù)為4，而添加了濃度為0.010 mL/L百里香精油的羊奶評(píng)分均數(shù)為3.68，即羊奶膻味因百里香精油的添加而有所減弱；當(dāng)精油的添加濃度分別為0.015，0.020，0.025 mL/L時(shí)，所對(duì)應(yīng)樣品分?jǐn)?shù)的均數(shù)分別為3.5，3.3，2.8，即羊奶膻味的強(qiáng)度隨精油濃度的增加而降低；當(dāng)精油的添加濃度為0.030 mL/L時(shí)，其口感和氣味過于濃烈，使其接受度降低，評(píng)分的均數(shù)有所上升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，百里香精油對(duì)羊奶具有明顯的脫膻效果，可以有效改善羊奶的風(fēng)味，在脫除羊奶本身具有的膻味的同時(shí)也賦予了羊奶清新爽口的愉悅風(fēng)味。

2.3 羊奶脂肪成分的分析

通過GC-MS對(duì)堿水解法提取制備的羊奶脂肪成分進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見表2。

表2 羊奶脂肪成分的分析結(jié)果Table 2 The analysis results of fat components in goat milk

由表2可知，從提取的羊奶脂肪中共鑒定出7種化合物，約占總量的99.75%，均為不同碳鏈長(zhǎng)度的脂肪烴化合物。其中，有1種不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)，占總量的44.51%，為鑒定出的化合物中含量最高的組分；有3種長(zhǎng)鏈脂肪酸，占總量的46.49%；有3種中鏈脂肪酸，占總量的8.75%。在長(zhǎng)鏈脂肪酸中，十五烷酸的含量(占29.83%)最高，其次為棕櫚酸(占9.53%)和十八烷酸(占7.13%)；中鏈脂肪酸中，癸酸的含量(占5.97%)最高，辛酸(占1.59%)和己酸的含量(占1.19%)次之。

2.4 百里香精油對(duì)羊奶脂肪成分的影響

為了進(jìn)一步分析和探究百里香精油對(duì)羊奶脫膻作用的相關(guān)機(jī)理，實(shí)驗(yàn)通過GC-MS對(duì)百里香精油脫膻后羊奶的脂肪成分進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見表3。

表3 百里香精油對(duì)羊奶脂肪成分的影響Table 3 The effect of thyme essential oil on fat components in goat milk

由表3可知，從經(jīng)百里香精油脫膻處理后的羊奶脂肪中共鑒定出7種化合物，約占總量的99.23%。其中，有1種不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)，占總量的58.04%，為鑒定出的化合物中含量最高的組分；有3種長(zhǎng)鏈脂肪酸，占總量的38.27%；有3種中鏈脂肪酸，占總量的2.92%。在長(zhǎng)鏈脂肪酸中，十五烷酸的含量(占21.26%)最高，其次為十八烷酸(占14.31%)和棕櫚酸(占2.70%)；中鏈脂肪酸中，癸酸的含量(占1.93%)最高，辛酸(占0.56%)和己酸的含量(占0.43%)次之。

同空白對(duì)照組羊奶的脂肪成分(見表2)相比，經(jīng)過百里香精油的脫膻處理，羊奶樣品中不飽和脂肪酸(順-十八烯酸)的含量增加，長(zhǎng)鏈和中鏈脂肪酸的含量均出現(xiàn)明顯的降低。其中，添加百里香精油后，羊奶樣品中的癸酸含量減少了67.67%，辛酸含量減少了64.78%，己酸含量減少了63.86%。相關(guān)研究表明[13,14]，羊奶脂肪成分中的中鏈脂肪酸含量對(duì)其呈現(xiàn)的膻味有影響，己酸、辛酸和癸酸與羊奶的膻味顯著相關(guān)，是羊奶致膻的主要脂肪酸成分。對(duì)比表2和表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，百里香精油可有效降低羊奶樣品中顯著致膻的脂肪酸成分的含量，從而脫除羊奶的膻味。

3 結(jié)論

百里香精油中含有豐富的揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要為酚類、單萜類和醇類，百里香酚和龍腦為百里香精油中特征的香味成分；百里香精油可有效脫除羊奶的膻味，并進(jìn)一步改善羊奶的風(fēng)味，提升其感官品質(zhì)；百里香精油通過有效降低羊奶中顯著致膻的癸酸、辛酸和己酸的含量而脫除羊奶的膻味。該研究為百里香資源在食品、生物、日化等工業(yè)中的高值化利用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。