风味是影响食品品质的关键因素之一，是味觉、嗅觉和口感的统一，也是影响消费者接受和喜爱产品的重要指标。食品风味来源于其自身气味以及加工过程中蛋白质、脂肪、乳糖的美拉德反应、脂质氧化与降解、焦糖化反应中产生的代谢物 [1]，代谢物为极易不稳定的挥发性物质，对食品风味的呈现有决定性作用 [2-4] 。挥发性物质主要包括脂肪酸、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、含硫、氮化合物及萜类等 [5] 。在丰富的挥发性物质中筛选和鉴定对食品风味有贡献的成分是风味组学研究的重要任务。风味组学技术作为新兴领域，是跟踪鉴定影响食品风味化合物的技术，并采用多元分析精准辨别与风味相关的代谢物质，为风味物质的全面解析提供技术支撑 [6-8] 。
乳及其制品由于具有营养物质丰富、品类繁多、且气味独特的特点，深受消费者喜爱，已成为目前不可缺少的饮品。乳及其制品中的奶香味、果香味、甜味、酸味等独特风味由挥发性物质影响。乳中特征挥发性物质对整体风味起着决定性作用，赋予其独特香气与口感，是区别不同乳、乳制品的感官特征，主要包括醛类、酮类、酯类、含氮化合物、含硫化合物和萜烯类化合物等 [9,10] 。乳的独特风味不仅与挥发性物质的浓度及其气味阈值有关，还受其品种、储存方式和加工方式等的影响。研究报道，通过采用气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）、气相色谱-质谱-嗅闻（GC-MS-Olfactometry，GCMS-O）及电子鼻技术对不同（生食、微波、油炸、焙烤）处理后乳扇的挥发性成分分析，发现微波处理后酸味增强，油炸和焙烤后产生焦香味和坚果香味 [1] 。利用GC-MS 对热处理驼乳进行分析，结果表明超高温瞬时杀菌乳的烷烃类和醛类化合物增加，涩味、苦味比鲜驼乳显著增加 [11] 。这进一步表明乳及其制品经加工后挥发性成分改变，整体风味也随之发生改变。
乳及其制品中的独特风味由挥发性物质影响，挥发性物质需要质谱、色谱等技术研究 [3] 。近年来，风味组学技术应运而生，其研究挥发性成分对食品风味的贡献程度以及影响机制，以全面解析食品中风味的特征谱图 [12] 。因此，本文综述了乳中的主要风味物质、成分及其来源，以及风味组学技术在乳的品质和质地等方面应用，为乳及其制品风味调控提供理论依据和技术支持。
1 乳中风味物质及来源
风味物质是决定乳风味和品质的关键因素，是引起乳及其制品产生特别风味的化合物 [13] 。乳中风味物质主要有烃类、醇类、酸类、醛类、酯类、游离脂肪酸、酮类、醚类以及杂环化合物等 [9] 。乳中蛋白质分解氨基酸，氨基酸进一步分解为醛、氨、酮酸；脂类分解为醇、醛、酮、脂肪酸、内酯；糖类可作为前体物质再次分解为醇、醛、酮、呋喃等 [13] 。挥发性物质在形成过程中发生一系列真菌、细菌及其他微生物的生化反应，是构成乳风味的基础 [14] 。其中，游离脂肪酸通过微生物水解产生，可作为前体物质通过生化反应生成醇、醛、酯和酮类等物质 [15] ；醇类物质主要由氨基酸通过Strecker 降解、甲基酮还原以及微生物中乳糖代谢的磷酸戊糖途径产生 [16,17] ；醛类物质主要包括由Strecker 反应或氨基酸转氨作用产生的支链醛以及脂肪酸代谢产生的直链醛 [18] ；酯类物质主要由加工过程中酯化反应以及乙醇和甘油酯发生的酯交换反应生成[19] ；酮类化合物由饱和脂肪酸的β-氧化反应、β-酮酸脱羧与脱羧反应生成 [10]。挥发性物质的来源途径及形成机制各不相同，对乳及其制品整体风味的调控提供理论基础。
2 风味组学技术
基于风味组学对乳及其制品中的挥发性物质定性、定量分析并研究其相互作用机制，从而在分子水平上影响人体感官，助力风味良好的乳产品产生 [20] 。目前广泛应用于乳和乳制品挥发性成分的检测步骤主要包括挥发性物质的提取、分离鉴定等。
挥发性物质提取包括顶空固相微萃取（Headspace-Solid Phase Micro-Extraction，HSSPME）、同时蒸馏萃取（Simultaneous Distillation Extraction，SDE）、溶剂辅助蒸馏萃取（Solvent Assisted Flavor Evaporation，SAFE）和吹扫/ 捕集-热脱附（Purge and Trap Thermal Desorption System，P&T-TDS）等技术应用于表征乳中风味组分的提取；分离鉴定技术如GC-MS、GC-MS-O、气相色谱-离子迁移色谱（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）、质子转移反应-飞行时间质谱（Proton Transfer Reaction-Time Of Flight-Mass Spectrometry，PTR-TOF-MS）和高效液相色谱-质谱联用技术（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，HPLC-MS）对乳中风味组分进行综合分析 [3,10] 。各种技术的特点、作用以及应用范围见表1。其中，顶空固相微萃取具有减少时间、成本以及溶剂使用，有效提取低分子量和高挥发性化合物，对酯和高挥发性化合物高效回收等特点，主要应用于大豆、橄榄油、干酪等食品分析 [10,21,22] ；同时蒸馏萃取适用于较高沸点和疏水性的化合物，蒸馏与提取同时进行，溶剂的消耗量少，挥发性成分浓缩效率高，但会在样品色谱图中产生伪峰相，是被误认为产生异味的原因，常用于干酪、奶酪、奶粉和发酵奶等乳制品的成分分析 [23-25] ；溶剂辅助蒸馏萃取技术对于极性高的挥发性物质回收率高，缺点在于复杂食品基质中痕量挥发物提取不充分，需准备大量样品，应用于奶制品、水果、咖啡等新鲜食品领域 [10,26-28] 。吹扫/捕集-热脱附是一种挥发性成分富集方法，其特点为简单易操作、溶剂污染少、吸附率高、灵敏度高 [29,30]，应用于天然植物香气提取 [31]、食品分析 [32] 等方面。分离鉴定方法中GC-MS 灵敏度、精确度高，同时具有稳定性，是风味物质进行组分分析的重要手段 [33]，常应用于乳品质鉴别 [34] 和奶粉 [35] 的挥发性成分的检测中。GC-MS-O 是对GC-MS 的补充方法，可检测GC-MS 无法鉴定的浓度低且气味强度高的挥发性物质 [36]，常用于检测奶扇 [37]、奶酪 [38] 等奶制品的气味。GC-IMS 可用于鉴定风味特征物质 [39]，其特点为操作简单、分辨率高 [40]，应用于牦牛干酪、益生菌发酵乳等 [41,42]，食品风味成分分析 [43]，食品分类以及食品掺假 [44] 等领域。PTR-TOF-MS 可检测痕量挥发性有机化合物，特点为时间短、灵敏度高、简单易操作、分辨率高等 [45-47]，应用于大气科学 [48]、医学和生物技术 [49]、食品科学 [50] 等领域。HPLC-MS是一种分离有机化合物的常用方法，其特点为灵敏度高、精确度高、安全环保、方便快捷、具有良好的选择性 [51]，应用于乳制品 [52]、禽肉 [53] 等领域。
表1 风味物质的研究方法、作用及特点
Table 1 Research methods,roles and characteristics of flavor substances
3 风味组学在乳及其制品的应用
3.1 成分分析
风味物质中含有多种挥发性成分，主要包括酸类、醇类、酯类、内酯、醛类、酮类、芳香及杂环类、含硫化合物及萜类等 [54] 。本综述收集不同文献中乳与乳制品中挥发性成分，化合物的气味品质和气味阈值，通过将山羊乳 [55]、驴乳酸奶 [56]、人乳 [57]、生牛乳 [58]、乳扇 [1]、牦牛酸奶 [59]、发酵牛乳 [60]、宫廷奶酪 [61]、切达奶酪 [62]、百合发酵乳 [63]、果味奶 [64] 对比，发现乳和乳制品中挥发性成分存在显著差异，气味品质不同，风味阈值含量不同，使乳的整体风味各不相同（见表2）。
表2 乳及其制品挥发性成分的气味品质和气味阈值
Table 2 Odor quality and thresholds of volatile components of milk and its products
续表2
注：“—”表示文献中未报道。
3.2 品质鉴别
风味组学技术可鉴别乳及其制品的品质，对乳食用质量进行判定是保证乳质量、卫生和贮藏的基础。研究表明，采用HS-SPME-GC-MS 对含有大量革兰氏阴性嗜好菌的生乳鉴别，发现2-丙酮、3-羟基-2-丁酮、2,3-丁二酮、乙酸乙酯、丁酸乙酯、二甲基硫醚、二甲基砜和硫化氢含量高 [77] 。基于GC-MS 对储存4 周的全脂奶粉制作的奶油奶酪鉴别，其中辛酸、苯甲酸、十二烷酸、十四烷酸含量高，而正十六烷酸含量低于去胆固醇奶油奶酪，两种奶油奶酪中酮类物质增加，但总体浓度差异不显著，两种方式制作奶酪对整体风味的影响不明显。采用HS-SPME-GC-MS 对患有乳腺炎的乳进行分析，其乳中含有2,3-丁二酮、乙酸乙酯、2-甲基-丁醛、2-戊酮、异戊醇、丙酮、2-丁酮、丁酸乙酯和己酸乙酯等物质，且乙醛、3-甲基-丁醛含量比未感染乳低 [78] 。采用HS-SPME-GC-MS 分析喂食青贮饲料30 分钟后的牛乳，发现乙醇、2-丙酮、二甲基硫、2-丁酮、己醛、庚醛和2,3-辛二酮的浓度升高；3 h后2-丙酮、二甲基硫、2-丁酮、己醛浓度高于上述其他挥发性物质 [79] 。研究报道，通过HS-SPMEGC-MS 对4 个含有饲料异味和1 个正常气味的牛乳挥发性成分研究，含有饲料异味与未含饲料异味的乳均含有75 种挥发性成分，表明饲料异味是由挥发性物质的浓度决定的，而不是数量及种类 [79] 。采用GC-MS 对超高温灭菌技术处理乳和品质劣变乳分析，劣变乳中检测出3-环己基-2-甲基-丙醛、柠檬醛B、2-环己烯-1-酮、反式-4-二甲氨基-4’-甲氧基查尔酮、1,7,7-三甲基-双环 [2.2.1] 庚烷-2,5-二酮、异氰酸酯等物质含量明显降低，而香茅醛、2-甲基-l-丁醛、2-甲基丁酸酐和2-十二碳烯-1-基(-)琥珀酸酐等主要存在于劣变乳中 [80] 。风味组学技术可鉴别患病乳、异味乳、劣变乳与正常乳中的挥发性物质含量有明显差异，为检测乳品质提供技术支持。
3.3 质地品质
乳及其制品的质地品质是一种复合感官属性，与消费者的视觉、听觉和触觉等物理特性密切相关 [81] 。乳及其制品地区、制作方式、保存方式不同，质地品质具有显著差异。研究表明，采用GC-MS和GC-O 对云南山羊奶糕中挥发性成分检测，结果表明丁酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸等脂肪酸的含量显著高于其他样品，使得云南山羊奶糕中的酸味和馊味高于其他地区山羊乳制品 [82] 。采用GC-MS和GC-O 对生食、微波、油炸、焙烤四种加工方式处理的乳扇分析，结果表明，微波处理后的乳扇中丙酸、辛酸和丁酸含量升高，酸味增大；油炸和焙烤后的风味与生食差异明显，处理过程中发生美拉德反应及焦糖反应，生成2-甲基丁醛、3-甲基丁醛和糠醛等物质，使乳扇生成焦香味和坚果香味，焙烤生成甲基麦芽酚，使乳扇增加焦香味 [1] 。采用GC-MS 对冷藏前后牦牛酸奶检测，冷藏后醇类、酸类、烯类、酯类物质含量明显增加，酮类、醛类物质减少，促进酸奶中特殊风味物质的生成，适度的冷藏环境有利于牦牛酸奶风味形成 [83] 。乳及乳制品的质地品质是消费者感官评分的重要指标，也是提高产品风味品质的依据，可用风味组学技术分析辨别，生产出适合消费者感官体验的产品，为乳和乳制品行业发展提供技术支持。
4 总结与展望
本文主要介绍了乳及其制品中挥发性物质的来源和成分，以及风味组学技术在乳及其制品中应用。风味组学技术作为一门新兴学科，起步较晚，其方法的快速发展已在乳成分分析、品质鉴别与质地品质分析等研究方面显示出巨大的潜力。通过风味组学在乳及其制品中的应用，确定偏好的风味相联系的挥发性物质，生产出感官质量良好的乳制品。乳及其制品的挥发性风味物质结构复杂、种类繁多，其风味不仅取决于单个成分的浓度及其气味阈值，还取决于各个物质的相互作用，导致其解析和辨别困难。另外，风味组学技术中样本前处理过程繁杂、缺少标准化技术流程和数据库缺乏以及加工过程风味中间产物标品缺乏等问题，严重阻碍样品中风味的解析和调控机制研究。未来，需要科技工作者的共同探索和实践，继续围绕挥发性物质的提取、分离鉴定以及信息学处理等方面进一步完善风味组学技术在乳制品领域的应用。在乳风味研究中，将基于质谱的风味组学与嗅闻或电子鼻有机结合以及有效使用，多方位分析、应用，生产符合消费者口味与高营养价值的乳及其制品，其调控机制的成果可运用于整个乳业，使本领域得到升级和健康持续发展。
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