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        百里香精油對(duì)羊奶脫膻效果的評(píng)價(jià)及機(jī)理研究

        2020-06-19 01:38:58陳南王一飛陳琳曾維才
        中國(guó)調(diào)味品 2020年6期

        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)。

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