《食品科学》：东北农业大学刘宁教授等：基于UPLC-QE-MS探究褐变反应对酸乳中代谢物的影响

酸乳是以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌后添加乳酸菌发酵而成的乳制品。因其口感独特、营养丰富、易于人体消化而备受消费者喜爱。除了营养特性以外，风味和颜色也被作为乳制品选择的关键因素之一。在这种情况下，市场上出现了一种新兴的酸乳产品，即褐色酸乳。褐色酸乳又称熟酸乳、烤酸乳、炭烧酸乳。与普通酸乳相比，褐色酸乳具有咖啡般的颜色和焦糖般的风味，这种特殊的颜色和风味主要由褐变反应引起。

目前，代谢组学中关于褐色酸乳的研究较少，褐变反应是影响褐色酸乳风味和颜色变化的主要原因，因此东北农业大学食品学院，乳品科学教育部重点实验室的李 萌、宁雪楠、刘 宁*等人以普通酸乳和褐色酸乳为研究对象，利用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱（UPLC-QE-MS）对2 种酸乳进行非靶向代谢组学分析，建立2 种酸乳的代谢图谱，同时探究褐变反应对酸乳中小分子代谢物的影响。

1、UPLC-QE-MS代谢图谱分析

基于UPLC-QE-MS分别在正负离子模式下对普通酸乳和褐色酸乳进行检测，得到2 种酸乳样品的总离子流图（TIC）。由图1可知，普通酸乳和褐色酸乳的基线稳定，说明仪器数据采集稳定性很好。正负离子模式下TIC出峰的保留时间、峰面积以及峰的数量有所不同，因此需要在后续对原始数据进行处理分析。

2、PCA结果

由图2可以很明显地看出，在正离子和负离子模式下2 种酸乳样品有明显分离趋势，正离子模式下PCA模型的R2X =0.912负离子模式下PCA模型的R2X=0.904。PCA模型的R2X 代表模型对X变量的解释性，当它的值大于0.4时，说明此模型可靠，能够用于解释普通酸乳和褐色酸乳之间的代谢物差异。

3、OPLS-DA结果

图3A、B所示，2 种酸乳样本能够明显地分开，所有样本均处在95%置信区间的椭圆内。正离子模式下模型R2Y=1，Q2 =0.993；负离子模式下模型R2Y=1，Q2 =0.993。

为了防止模型出现过度拟合，对该模型进行200 次置换检验，最终结果如图3C、D所示，正离子模式下置换检验模型R2Y=0.79，Q2=－0.96；负离子模式下R2Y=0.83，Q2=－0.98。置换检验随机模型的Q2值均小于原模型的Q2值，说明原模型具有良好的稳健性，不存在过拟合现象。

4、差异性代谢物的筛选与鉴定

01

氨基酸和二肽

如表1所示（点击下方阅读原文即可查看表1），与普通酸乳相比，褐色酸乳中异亮氨酸、缬氨酸的相对含量下调，组氨酸的相对含量上调。缬氨酸与异亮氨酸是疏水性氨基酸，大多数疏水性氨基酸都有苦味。除了氨基酸的相对含量发生变化外，普通酸乳和褐色酸乳中共有8 种二肽有显著差异，分别为京都啡肽、焦谷氨酰胺基谷氨酰胺、Asp-Lys、Phe-Ala、Asp-Thr、Pro-Asp、Glu-Pro和N-γ-谷氨酰谷氨酰胺。这8 种二肽在褐色酸乳中的相对含量高于普通酸乳，其中京都啡肽、焦谷氨酰胺基谷氨酰胺在2 组酸乳中相对含量的FC显著高于其他6 种二肽，京都啡肽是一种内源性镇痛神经肽，虽然鲜见其在乳制品中生成机理的研究报道，但根据本研究结果可以推测，褐变反应可能对酸乳中京都啡肽的生成具有促进作用。

02

糖类

褐色酸乳中5-氨基咪唑核苷酸和6-磷酸果糖的相对含量分别是普通酸乳的464 倍和289 倍。5-氨基咪唑核苷酸是乳酸菌核酸代谢途径中重要的中间产物，其经过羧基化最终会形成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸，它们是发酵食品中重要的风味核苷酸，对酸乳的风味和香气有一定贡献。

03

风味化合物和其他类物质

褐色酸乳中2-乙酰基呋喃和5,6-二氢-4-甲氧基-2H-吡喃-2-酮的相对含量显著升高，分别是普通酸乳中的1 555 倍和13 倍，它们都是美拉德反应过程的中间体或产物。2-乙酰基呋喃是许多热处理食品中的风味成分，它的气味阈值很低，是一种具有甜味、杏仁味和香醋味的风味化合物，对食品的感官特性有显著的贡献。5,6-二氢-4-甲氧基-2H-吡喃-2-酮是吡喃酮的衍生物，它能够赋予食物焦糖般的香气。

结 论

本研究考察褐变反应对酸乳中小分子代谢物的影响，2 种酸乳代谢物的相对含量有显著差异，这些代谢物主要包括氨基酸、二肽、糖类、风味化合物等。褐色酸乳中糖类、风味化合物等物质的相对含量普遍升高，这可能是引起2 种酸乳风味不同的主要原因。与普通酸乳相比，苯醌在褐色酸乳中的相对含量显著上调，这说明褐色酸乳在生产过程中除了会发生美拉德反应外，还可能发生多酚氧化缩合反应，反应产生的苯醌可能对褐色酸乳的风味及颜色有所影响。酚类、醇类、酮类、萜类等在褐色酸乳中含量较高，对酸乳的风味有一定贡献作用。京都啡肽是117 种差异性代谢物中含量差异最大的代谢物，可作为褐色酸乳潜在的标志性代谢物，本研究结果可以为褐色酸乳的研究与开发提供一定理论依据。

本文《基于UPLC-QE-MS探究褐变反应对酸乳中代谢物的影响》来源于《食品科学》2022年43卷6期272-278页，作者：李萌，宁雪楠，康佳欣，廖敏和，任皓威，刘宁。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210504-019。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

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