气相色谱-离子迁移谱分析乳制品挥发性风味化合物

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。

北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京工商大学的李 娟、谢建春*等人运用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、苯甲醛、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。

本文《气相色谱-离子迁移谱分析乳制品挥发性风味化合物》来源于《食品科学》2021年42卷10期235-240页，作者：李娟，任芳，甄大卫，张浩，谢建春。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200503-020。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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