储存期间添加外源脂肪酶UHT乳中脂肪分解诱导的感官及挥发性物质特征的动态演变

《Food Bioscience》：Lipolysis-induced dynamic evolution of sensory and volatile profiles in UHT milk supplemented with exogenous lipase over storage

　　

• 脂酶补充改善UHT牛奶储存期间的风味特征
• 甲基酮是UHT牛奶储存后期异味的主要来源
• 内酯赋予UHT牛奶增强的乳香和甜香
• 脂酶主要在前3个月的储存期间改善牛奶风味

引言
牛奶是一种营养密集的天然食品，富含蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素和矿物质等必需营养素（Rathert–Williams等人，2023；Kang等人，2023；Xi等人，2024）。超高温灭菌（UHT）牛奶通过135°C瞬时加热2至4秒的工艺实现商业无菌（De Souza等人，2024；Zeren等人，2025）。得益于常温储存、保质期延长和运输便利等优势，UHT牛奶获得了广泛的普及，目前在中国液态奶市场中占据主导地位，拥有庞大的消费群体（Zhou等人，2025；Yan等人，2026）。然而，热处理会引起脂质氧化和蛋白质稳定性受损，进而对UHT牛奶的风味特征产生不利影响（Ajmal等人，2024；De Souza等人，2024；Xi等人，2024；Xu等人，2024；Yan等人，2026）。

牛奶的风味属性是影响消费者选择的关键因素，也决定了消费者的感官体验（Xi等人，2024；Yan等人，2026）。如今，消费者选择牛奶不仅是为了满足对蛋白质和脂肪的营养需求，还在追求更加丰富和层次分明的味觉体验。过去几十年间，美国人均液态奶消费量从1974年到2022年下降了117磅，消费者对液态奶风味的不满是一个主要促成因素（美国农业部经济研究局，2024）。为了提升牛奶的感官风味，相应地出现了额外的风味增强成分。然而，虽然蔗糖和甜味剂可以显著提高牛奶的可接受性，但过量摄入糖类和食品添加剂带来的问题也引发了消费者的健康担忧（Bordi等人，2016；Nakamura等人，2026）。在此背景下，提升液态奶的风味质量已成为学术界研究人员和乳品行业的核心研究重点。除直接关系到消费者接受度外，食品质量的改善也有助于建立更具韧性和资源效率的农业食品系统（Jin & Xu，2026a，2026b）。通过外源脂酶补充来改善UHT牛奶的风味，可能提升产品价值并潜在减少与质量相关的损失，从而推动更加可持续的乳品生产。

牛奶脂质是目前已知最复杂的天然脂质基质，占牛奶成分的3.6–4.5%（Xiong等人，2016）。牛奶脂质是气味活性化合物及其风味前体的主要来源。具体而言，脂质氧化和热降解产生的醛类和酮类化合物，根据其类型和浓度的不同，可能对牛奶的香气特征有所贡献；而在适当浓度下，脂解产生的短链脂肪酸可能对特征性的乳香和奶油香有所贡献（Zhang等人，2024；Yan等人，2026）。随着对牛奶脂质研究的不断深入，牛奶脂质在塑造牛奶挥发性风味特征中的作用受到了越来越多的关注。因此，调节脂质转化以提升牛奶风味质量已成为乳品科学中的核心研究重点（Xiong等人，2016；Omar等人，2016；Wang等人，2025a）。酶是乳品制造中的关键辅助工具之一。作为一类常用酶制剂，脂酶（三酰甘油酰基水解酶；EC 3.1.1.3）被用于调节食品的质地和加工性能，以及优化生产工艺流程（Chen等人，2021；Kocaba?等人，2022）。在机理上，脂酶催化甘油三酯中酯键在水-油界面的水解，产生游离脂肪酸、单甘油酯、二甘油酯和甘油作为反应产物（Kocaba?等人，2022）。外源脂酶的补充有助于牛奶脂肪的水解，释放长链脂肪酸，从而赋予乳制品更柔和的口感和更圆润的香气（Zhang等人，2021a；Bao等人，2026）。

越来越多的研究表明，脂酶可用于改善乳制品的感官品质，精确调节脂解程度可实现对风味特征的定向丰富。商业脂酶制剂如Lipase Amano 12、Newlase F3G、Lipozyme RM IM和Lipozyme Palatase 20000L已被证实能够有效水解牛奶脂肪生成酯类、酸类和酮类化合物，从而增强乳制品的风味强度（Bao等人，2026）。在奶酪生产中，脂酶PpPCI-Lip通过提高辛酸、癸酸和十二酸的含量来增强果香和奶油香气特征（Wang等人，2025b）。脂酶驱动的脂解改善了山羊奶酪的感官品质和风味特征（Hernández等人，2009）。乳酸链球菌ACCC 11093和乳杆菌菌种发酵结合外源脂酶补充可以显著增加酸奶中挥发性有机酸的含量（Huang等人，2020）。目前的研究主要集中于以巴氏杀菌奶或全脂牛奶为原材料的体系，例如Zhang等人（2021a）发现，55°C下3小时的脂酶处理赋予了脱脂牛奶显著的乳香。同时，4°C下3小时的脂解实现了巴氏杀菌全脂牛奶中牛奶脂肪的完全水解，显著提高了δ-十二内酯的含量，从而增强了牛奶的奶油风味（Wang等人，2025a）。然而，目前尚不清楚外源脂酶补充是否能够有效增强UHT牛奶的感官风味特性。

目前关于外源脂酶补充改善乳制品风味的研究主要关注脂酶催化脂解终点的风味特征，很少有研究考察脂酶处理牛奶在长期储存中的动态风味演变。虽然巴氏杀菌和UHT处理可以大幅降低牛奶中的微生物负荷，但这些热处理并不能完全消除内源脂酶的活性（Khan等人，2025）。在135°C UHT灭菌后，牛奶中残留的脂酶仍保留其原始催化活性的20–30%（Zhang等人，2021b）。此外，低温储存并不能抑制脂酶功能：微量残留脂酶在4°C下仍具有逐步水解牛奶脂肪的能力（Wang等人，2025a）。适度的脂解可以增强牛奶风味，而过度的脂解会降低牛奶的稳定性并促进游离脂肪酸的过度积累，最终损害产品品质（Deeth，2021；Khan等人，2025）。因此，虽然外源脂酶补充可能改善UHT牛奶的风味，但其对牛奶在整个保质期内质量和风味的影响仍不明确。

本研究旨在表征外源脂酶补充UHT牛奶在常温储存期间的质量和风味属性动态演变。将添加不同浓度脂酶的巴氏杀菌奶进行UHT处理，并在25°C下无菌储存6个月。通过理化性质分析评估脂酶对UHT牛奶储存稳定性的影响。通过感官评价评估各处理组感官特征的动态变化。采用电子鼻和气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析脂酶水解牛奶在储存期间挥发性化合物（VOCs）的组成。最后，使用相对气味活性值（ROAV）和投影重要性（VIP）分析鉴定关键差异气味活性化合物。总体而言，本研究表征了脂酶相关的风味调节及其在UHT牛奶储存期间的时序演变，为商业UHT牛奶的风味优化提供了理论依据。

**分节摘要**

**脂酶与化学试剂**

Lipase Palatase 20000 L（EC 3.1.1.3，酶活性：8634 U/g）来源于米根霉，购自Novozymes有限公司（丹麦Bagsv?rd）。在使用前，采用脂酶活性测定试剂盒（编号：E-BC-K786-M，武汉艾博泰克生物科技有限公司）测定脂酶制剂的实际活性。氯化钠（分析纯）购自北京君利博生物科技有限公司。2-甲基-3-庚酮（HPLC级）由阿拉丁试剂有限公司（上海）提供。

**储存期间UHT牛奶脂酶活性和pH值的变化**

外源脂酶的补充显著提高了UHT牛奶的初始脂酶活性。第0个月时，B组、C组和D组的脂酶活性分别比对照组高9.67%、17.79%和20.03%（图1A）。在储存期间，UHT牛奶中的脂酶活性最初表现出短暂升高，在第一个月达到峰值，随后逐渐下降至第六个月的最小水平。在六个月储存期结束时，脂酶活性在……

**讨论**

消费者对市售液态奶风味特征的不满所导致的销量下降，已成为制约全球乳品行业可持续发展的普遍瓶颈。在此方面，技术进步和创新在提高农业食品系统的资源利用和市场效率方面具有相当大的潜力（Jin & Xu，2025a，2025b）。生物催化反应可以产生具有多种重要功能的代谢产物……

**结论**

本研究系统地阐明了外源脂酶介导的脂解在常温储存期间对UHT牛奶储存质量、色泽特征、感官属性和挥发性风味化合物动态模式的影响。外源脂酶补充显著降低了储存期间UHT牛奶的pH值和脂肪含量，并促进了a*、b*和ΔE值的增加，对储存后期UHT牛奶的品质和色泽产生了直接影响。在储存过程中……

**人体研究**

本研究严格遵守研究所在地的相关法律法规和指南。本研究经北京工商大学研究伦理委员会批准（批准编号：2024年第159号）。

**CRediT作者贡献声明**

孙宝国：监督、获取资金、构思。苏玉芳：可视化、方法学、正式分析。艾纳西：监督、获取资金、构思。黄云：可视化、方法学、调查、正式分析。赵伦艾克：写作—审阅与编辑、写作—初稿、验证、项目管理、方法学、调查、正式分析。王伟哲：方法学、调查、正式分析。席燕梅：方法学、调查。

**未引用参考文献**

Ajmal等人，2018；Cao等人，2014；D'Incecco等人，2018；Deeth，2024；美国农业部经济研究局，2024；Van Boekel，1998；Xiong等人，2024。

**知情同意与患者信息**

所有参与者在参与研究前均签署了书面知情同意书。所有参与者均为成年人，其隐私和保密性在整个研究过程中均得到保护。

**数据可用性**

数据将按需提供。

**生成式人工智能和AI辅助技术的使用声明**

在准备本工作期间，作者使用了生成式人工智能工具，包括Google Gemini和DeepSeek，主要用于语言润色、句子重构和初步草稿的整体可读性提升。重要的是，所有关键的科学概念、数据分析、解释、结论以及论证的逻辑流程均由作者原创和开发。在使用这些工具后，作者进行了批判性审阅、实质性修改和严格的……

**利益冲突声明**

作者声明他们没有已知的可能影响本研究中报告的工作的经济利益或个人关系。

**致谢**

本研究得到中国国家外国专家项目（项目编号：H20250223）和中国国家自然科学基金（项目编号：32272460）的资助。

赵伦艾克 | 黄云 | 席燕梅 | 王伟哲 | 苏玉芳 | 孙宝国 | 艾纳西