云南奶业协会 - 2009年第4期 - 牛奶风味的影响因素

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牛奶风味的影响因素

顾小卫¹、徐伟²、郭鹏²

(1扬州大学动物科学与技术学院 225009；2.江苏省高邮市农林局 225600)

摘要：牛奶风味的影响因素有多个方面，主要取决于复杂的风味物质。一些风味物质直接来源于奶牛的饲料成分，有些风味物质来源于乳腺的生物合成。合理的饲料营养、饲养管理以及贮藏加工对改善牛奶风味具有促进作用。

关键词：饲料，影响因素，牛奶风味，风味物质

    1.牛奶风味的定义。牛奶及奶制品的风味取决于复杂的风味系统，系指新鲜牛奶中所含的部分脂溶性和水溶性挥发成分刺激鼻腔和口腔黏膜引起综合反应。新鲜牛奶的风味大体上主要包括奶的气味、呈味和适口性三个部分，是由挥发性物质经过若干次组合产生的。

    2.牛奶中的风味物质。牛奶的风味物质是指引起牛奶产生一种特有风味的一些化学物质，多属有机物，主要包括游离脂肪酸、醇、酯、内酯、醛、酮、酚、醚、含硫化合物及萜类等多种有机化合物。牛奶及其乳制品风味的研究开始于上世纪50~60年代 ^[1]，当时爱尔兰的Fox等人做过一些关于牛奶风味或气味的研究，发现牛奶中含有微量的丙酮、丁酮、α-已烷、α-戊烷、甲基硫化物、乙醛、乙醇；其中三角内酯类与鲜牛奶中的腥臭味有关；牛奶中游离的短链脂肪酸（丙酮酸、乳酸等）与牛奶的香味有关；牛奶的呈味性（甜味、咸味、酸味、苦味等）与奶中的乳糖、乳脂肪、维生素、盐类、柠檬酸、磷酸、镁、钙等物质有关；适口性与乳中的乳脂、磷脂和乳蛋白的含量和分散度有关^[2] 。1997年，Giovanna等研究发现经过加热处理的牛奶中含有酮、醛、硫化物、苯环类和萜类等五大类挥发性风味物质。酮类包括丙酮、2-丁酮、2-戊酮、2-庚酮；醛类主要包括3-甲基丁醛、戊醛、乙醛和庚醛；硫化物主要指二甲基二硫化物；苯环类主要是甲苯；萜类化合物主要是柠檬烯^[3] 。2000年，Wilke等研究表明牛奶中挥发性的风味物质大体上可归纳为二大类：一类是烃、醇、醛、酮、酸、酯、内酯等简单化合物；另一类是含有氧、氮、硫的杂环化合物，如呋喃及其衍生物和噻吩及其衍生物，其具体成分为：乙醛、乙醇、异戊醇、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯和乙酸正丁酯等^[4] 。2005年，余群力等研究发现白牦牛乳浓稠纯香，有一股特殊、美好的风味。使用GC-MS法分析其挥发性物质，在总离子流图上可明显分离出44种化合物，根据计算机Nist和Willev库检索定性的有38种，包括酯类8种，烯类7种，醇、酮类各6种，醛类3种，其它氨、酸、环状等化合物14种；黑白花牛乳检索定性的有27种化合物，酯类4种，烯类5种，醇类3种，酮类3种，醛类3种，其它氨、酸、环状等化合物9种。白牦牛和黑白花牛乳中均有L-丙氨酸（L-alanine），甲酸丁酯（butylformate）、乙酸异丁酯（isobutyl acetate），L-水芹烯（L-phellandrene）等愉快乳香物质，而白牦牛乳伴有乳香味的典型成分有：2，3-丁二酮（2, 3-butanedione）、3-烃基-2-丁酮（3-hydroxy-2-butanone）、丙酮（acetone）、乙酸乙酯（ethylacetate）、p-伞花烯（p-cymene），2-乙基己醇（2-ethyl-L-hexanol）、己醛（hex anal)等^[5]。这些鲜美的香气、甜润的味感和特殊的质构，使白牦牛牛乳具有独特的浓郁乳香风味。2006年，代敏等应用吹扫-捕集-GC-MS联用仪对我国三个大型乳制品企业所生产的保鲜乳中的挥发性风味物质进行了定性、定量分析，其分析结果显示三个品牌的保鲜乳中挥发性风味化合物的种类基本一致，包括醛类、酮类、内酯类、含氮化合物、含硫化合物。巴氏杀菌乳中均以醛类物质最多，UHT乳中均以酮类物质最多^[6] 。2006年，Schlichtherle等进一步用GC-MS联用法结合内标法对牛奶的风味进行定性和定量分析，结果检测出强挥发性的物质有：辛烷、环氧乙烷、己酸、苯己酮、壬醛、辛酸、十二烷、十三烷、2-癸醛、2,4(E)-十二烯醛、2-亚甲基-环戊醇、癸酸等，都是牛奶中风味物质的重要成分^[7] 。2008年，Dacampora等在有关乳风味物质的研究中，通过气象色谱法-嗅觉测定法技术在普通酸奶中鉴定出28种风味物质^[8] 。

    3.牛奶中风味物质的来源。牛奶中的风味物质来源有多个方面。大量研究表明鲜奶中风味物质来源主要有四种途径^{[9, 10]}：（1）饲料所含的一些风味物质不经过任何改变直接从饲料中通过血液进入乳腺组织^{[10, 11]} ；（2）反刍动物采食后，饲料中一些风味物质在反刍动物的瘤胃中发生一系列的生化反应，形成新的风味物质，被机体吸收后进入乳液。2004年，Carpion研究表明一些植物被动物采食后，其中的一些独特化合物在瘤胃内被氧化或酸化形成新的化合物被动物所吸收^[12]。（3）一些风味化合物进入血液，在血液中发生一系列的生化反应，形成新的风味物质；（4）一些风味化合物是由牛乳中的蛋白质、脂肪和碳水化合物降解而成，或者是由每一类物质的衍生物之间相互反应而生成。其形成过程可以简略的图片来概括。

    4.牛奶风味物质的特点。牛奶中风味物质的主要特征是：（1）分子量小，牛奶中风味物质的分子量一般小于400道尔顿；（2）多样性，大多数风味物质经过各种化学反应转化而来，因而性质各异，具有几十种类别；（3）不稳定性，牛奶中风味物质的含量一般从小于 1µg/L～1.0×10⁶µg/L；（4）阈值，牛奶中风味物质的阈值一般从0.001µg/L～1000µg/L^[13]。
    5.牛奶风味的影响因素。牛奶风味取决于复杂的风味系统，其风味的影响因素很多，主要包括奶牛机体的新陈代谢作用、饲料原料和添加剂的影响、微生物作用、生物酶作用以及生产工艺的影响^[14] 。具体影响牛奶及奶制品风味的因素，概括起来有以下几个方面：
    5.1奶牛品种。不同品种的奶牛，牛奶的成分和风味是不同的。据Guretzky在2006年的报道，美国2005年~2006年统计，娟姗牛比荷斯坦牛产奶量低，但乳脂率高，品质和风味好^[15]；同时，Piccinini等发现水牛的乳汁营养丰富，味道香美，与黄牛相比其乳糖、乳蛋白、矿物质、维生素的含量较高^[16] 。不同个体牛奶的风味也不相同，即使是同一品种不同个体的奶牛其牛奶的产量和风味也不尽相同。因此，我们在选择奶牛时应选择产奶量和风味都好的品种和个体。
   同一头奶牛不同的泌乳期，牛奶的成分和风味是不同的。奶牛在一个泌乳期内，不同泌乳阶段牛奶的风味和成分是不同的。一般初乳的风味和功能较好，泌乳期的各个月乳成分变化很大，乳脂率在第一个月高，第二个月开始下降，第三、第四个月降到最低，从第五个月开始上升，到第十、十一个月达到高峰。因此，作为饲养人员要密切注意泌乳期乳牛的体况变化，若体况评分高于或低于标准都将影响牛奶的风味和品质，甚至影响到下一个泌乳期牛奶的风味和品质。
   同一奶牛不同胎次也影响牛奶的品质和风味。一般随着胎次的增加，牛奶的品质和风味下降。胎次可以影响牛奶的乳脂和乳蛋白的含量（每增加一胎，乳蛋白降低0.02%~0.05%，乳脂率降低0.2%左右^[17] ），进而显著影响奶牛群中不合格牛奶数及比例分布，若通过一定措施改善不同胎次牛群的比例，将可提高整个牛群的乳质和风味。
    5.2饲养管理及环境因素。饲养管理及环境的优劣直接影响着牛奶的品质和风味。2007年，马燕芬研究报道劣质饲料可使牛奶中伴有臭味、氧化味、酸味等不愉快的味道^[17] 。2008年，Rekik等研究报道由于奶牛乳房炎而使牛奶中的体细胞数明显升高，高体细胞数的牛奶中含有较多的脂肪和蛋白氧化酶，使脂肪和蛋白质分解增加，因而产生过多的游离脂肪酸，导致牛奶产生涩味、苦味等不良风味^[18] 。因此，良好的饲养管理首先应该做好母牛健康的诊察，减少和控制奶牛常见的乳房疾病，挤奶前要保持乳房的干净和无病原体的存在，严格执行挤奶程序，这些都是保证牛奶风味不被污染的重要因素。另外，环境温度、湿度、通风、光照等也是影响乳品质和风味的重要因素。尤其在夏季，要防止奶牛的热应激，高温可使奶牛精神不振、厌食，喜吃精料而不吃粗料，导致瘤胃乙酸/丙酸比值下降，从而影响牛奶的风味物质。因此，要尽量给奶牛创造舒适的生活环境，这是产生优质风味奶的必备条件。
    5.3牛奶的存储及运输因素。牛奶是微生物良好的培养基，若奶中微生物含量超标，将引起牛奶腐败变味，进而危害人体健康。贮存和运输的容器材料应无毒无害且应有制冷装置，使牛奶的温度控制在4℃左右，即使在4℃左右贮存也不要超过2d。每次用后要对奶罐彻底冲洗消毒，防止微生物寄居。2005年，蒙名燕等研究表明牛奶储存的温度影响着微生物的变化。在40℃以下，新鲜牛奶有2h抑菌期；在4~6℃下贮存24h微生物数基本不变；在15℃以下贮存10h微生物数变化也不大；若温度超过20℃，贮存时间超过4h后微生物数迅速增长，进而影响了奶的风味^[19] 。
    5.4饲料成分因素。泌乳期奶牛饲喂不同的饲料可直接影响牛奶的品质和风味^[10] 。1956年，Morgan.和Pereira通过在奶牛的饲料中添加一些芜菁、洋白菜、油菜等十字花科植物和给奶牛饲喂鲜苜蓿和豆科青贮等时，发现在挤出的奶在当时含有很浓的饲料气味^[20] 。此外，在挤奶前给泌乳牛喂玉米青贮、青刈玉米和甘薯等时挤出的牛奶中也会伴有相应的气味，但伴有这种气味的牛奶加热到85℃左右后通风则即能将气味消除^[21] 。1987年，Larick等研究发现在奶牛日粮中的甜菜及甜菜副产品中的三甲胺乙内酯（甜菜碱）在奶牛消化道里易转变成三甲胺，生成的三甲胺在牛奶中易产生一种鱼腥味^[22]。当奶牛采食普通的黑麦和大麦时所产生的三甲胺也易使牛奶产生一种鱼腥味^[23] ，但也有研究表明，甜菜糖、甜菜汤及甜菜叶所产生的鱼腥味的发生率是很低的，随着牛体及饲料的不同而会发生不同的变化。
    牛奶的风味还会随着奶牛采食饲料的数量、质量以及饲料的成熟情况而发生变化。1988年，Sehovic研究表明泌乳期内，采食高山地区牧草（双子叶属植物为主）的奶牛与采食低洼地区牧草（禾本科属植物为主）的奶牛，所生产的牛奶的风味显著不同^{[24, 25]} 。1999年，日本报道了香草可改变牛奶风味，根据香草成分向牛乳转移情况，确认香茅草、西泽薄荷等的成分移向牛乳，臭味少，风味好，可用于开发清爽味，容易饮用的牛乳^[26] 。
    奶风味可能与动物机体能量平衡状态有关，动物能够通过动员机体储备来处理能量负平衡，但当机体储备空虚和能量不足时，奶中干物质量降低，并同时伴有腐败风味。2005年，Ekn和Skeie在测试了不同粗饲料利用率对挪威奶山羊乳风味的影响，试验结果表明在牧草充足的春季，饲喂浓缩物的水平不影响山羊奶的风味，通过味觉感触品定山羊奶的质量，口感较好，风味清香；但在牧草缺乏的秋冬季节，所产出的山羊奶则伴有一股难闻的腐败风味^[27] 。同年，Kay等研究表明，奶牛单独采食TMR后其产奶量、体重和体况均高于采食TMR+牧草/的奶牛，但牛奶风味却低于采食牧草的奶牛^[28] 。2006年，郑瑞波等研究表明泌乳奶牛日粮中含脂肪5%~6%时，奶牛对养分的利用率最高，若在泌乳早期高的产奶牛日粮中添加25~30g蛋氨酸羧基类似物，乳脂率明显提高，牛奶风味也得到明显改善^[17] 。同年，焦凌梅等发现在奶山羊的日粮中添加新鲜胡萝卜对山羊奶有较好的除擅效果。在此基础上，进一步对胡萝卜中的化学成分进行分析发现，类胡萝卜素（维生素A）可以与游离脂肪酸发生酯化反应，降低游离肪酸含量，从而降低羊奶中的膻味^[29] 。与此同时，焦凌梅等使用含叶绿素较多的青柑橘皮作为实验材料添加到泌乳奶山羊的日粮中，结果发现所产山羊奶在色泽、风味上均良好，并且具有了一点清香的风味^[29] 。经分析发现柑橘皮中含丰富的香精油、果胶、糖甙等化学成份。香精油大部分集中在橘子皮的油脆层，主成分为萜类、倍半烯萜和高级醇、醛类、酮类、酯类、樟脑、蜡质等物质。柚甙和橙皮甙是柑橘果皮含量较多的一种糖苷，主要分布在外果皮、中果皮和橘络中。柑橘皮中还含有维生素C、类胡萝卜色素、蛋白质、糖类等，具有独特的色香味。但具体是哪种物质对山羊奶风味起作用目前还不很明确，有待于进一步研究。2007年，Thomas等研究发现在荷斯坦犊牛和泌乳奶牛的饮水中添加柑桔和香草香料能刺激干物质的采食和促进体重的增加，但相对于干物质的摄入量、水的消耗以及奶的生产无显著变化^[30] 。同年，马燕芬（译）发现采食牧草的奶牛所生产奶酪的花香味和青草气味程度显著高于采食TMR日粮组成的奶酪气味（P＜0.05）^[31] 。此外，在奶牛饲草中添加柠檬草，结果发现所产牛奶中含有柠檬醛（0.211µg/kg）^[32] ，对牛奶风味改善起到一定的积极作用，不仅可以提高奶牛的免疫力，增进奶牛的健康，具有的令人愉快的柠檬香味，还可以改善牛舍的不良气味，使牛群生存在一个安逸的环境里，更有利于生产的进一步进行。研究人员还发现，对奶牛场的奶牛喷洒有香味的物质（例如茴香油^[33] ）后，能使奶牛相处得更好，产奶量也因此增加。研究人员说，过去奶牛之间普遍存在互相咬、挤、撞现象，导致奶牛紧张不安，产奶量大受影响。而喷洒了茴香油以后，奶牛的好斗性大大降低，情绪放松，安分闲适，从而使产奶量明显提高。
    此外，在奶牛日粮中适当补充抗氧化营养素的中草药，有助于降低牛奶中产生氧化臭味及其它不良风味，改善牛奶乳风味。一些抗氧化剂（如Cu²⁺）易促使牛奶产生氧化味，其它抗氧化剂则会降低牛奶产生氧化味。牛奶中含有高浓度的Cu²⁺时，尤其是当牛奶中富含有高比例的不饱和脂肪酸时极易产生氧化味。Charmley和Nicholson的研究表明，奶牛采食制成粉状的豆饼和8 000 IU/d VE所产牛奶含有氧化味^[34]。饲喂油脂可预防牛奶产生氧化味，但并没有确切的VE添加量，一般来说至少需要3000 IU/dVE才能预防奶牛产生氧化味。2007年，Zingg等研究表明给泌乳奶牛加喂VE可增强牛奶风味的稳定性，在泌乳奶牛的日粮中添加中草药剂分别为30g/d、50g/d时，这二组牛奶的乳脂率分别提高了5.2%、7.0%，并且新鲜度、口感等均较对照组有明显改善^[35] 。
    6. 结论。牛奶中的风味物质种类繁多，性质各异且具有不稳定性。因此，影响牛奶风味的因素很多，以饲料成分对奶风味的影响较大。合理的饲料营养、饲养管理以及贮藏加工对改善牛奶风味具有促进作用
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