奶牛乳房炎是全世界奶牛業(yè)中最常見、治療最昂貴、造成損失最大的疾病之一，嚴(yán)重影響牛乳營養(yǎng)品質(zhì)。臨床乳房炎在我國發(fā)病率高，更有不良商家在健康原料乳中摻雜乳房炎牛乳，不僅嚴(yán)重影響乳制品的風(fēng)味品質(zhì)，更對消費者的健康影響極大。代謝組學(xué)是對生物體內(nèi)代謝物進(jìn)行定量分析并尋找代謝物與生理病理變化關(guān)系的一種新型研究方式。電子鼻和電子舌統(tǒng)稱智能感官，是一種模擬人類味覺和嗅覺的仿生儀器。
本研究以健康牛乳與臨床乳房炎牛乳為研究對象，采用代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官比較樣品的風(fēng)味和滋味物質(zhì)差異，旨在為鑒別健康牛乳和臨床乳房炎牛乳提供數(shù)據(jù)支持，為原料乳質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而提高乳制品的風(fēng)味品質(zhì)。
01 乳成分分析結(jié)果
如表1和圖1所示，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、冰點4 個指標(biāo)P值均小于0.05，具有顯著差異，與健康組相比，乳房炎組牛乳脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低（P＜0.05）。脂肪在體細(xì)胞數(shù)量較多的牛乳中顯著下降，可能是由于乳房發(fā)炎期間乳腺細(xì)胞合成和分泌能力下降。乳房炎牛乳中蛋白質(zhì)含量增加，可能是由于奶牛患乳房炎后會增加乳房毛細(xì)血管的通透性，從而使蛋白含量增加。其余指標(biāo)在兩種牛乳間差異不顯著（P＞0.05）。
由圖2可知，電子鼻可以有效區(qū)分臨床乳房炎牛乳和健康牛乳樣品，PC1貢獻(xiàn)率達(dá)92.7%，可以很好地反映樣品的整體信息。電子鼻的18 個傳感器對兩種牛乳的風(fēng)味化合物皆有響應(yīng)，并且響應(yīng)值各不相同。除LY2/LG傳感器響應(yīng)強度差異不顯著，其余17 個傳感器對兩種牛乳的響應(yīng)值均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。在健康牛乳中，T70/2、T40/2傳感器有顯著響應(yīng)，對應(yīng)香氣增加。在乳房炎牛乳中，P30/1、LY2/gCT、P40/2、LY2/G等傳感器具有顯著響應(yīng)，對應(yīng)的不愉快臭味增加。結(jié)合傳感器對應(yīng)參考化合物的風(fēng)味特征，由表2可知，奶牛患乳房炎后，其分泌的乳汁不新鮮，存在一定的刺激性氣味，加工價值降低。
03 電子舌分析結(jié)果
由圖3電子舌PCA圖可知，乳房炎組和健康組牛乳滋味不同，有明顯區(qū)分，PC1貢獻(xiàn)率為67%，所占權(quán)重大，PC2貢獻(xiàn)率為33%。所用傳感器包括CTS（咸）、NMS（鮮）、AHS（酸）、SCS（苦）、ANS（甜）5 個專一屬性和2 個綜合屬性（PKS、CPS）。健康牛乳中ANS傳感器有顯著響應(yīng)，乳房炎牛乳中SCS傳感器響應(yīng)強度較高。其余傳感器探頭響應(yīng)強度有差異但不顯著。
如圖4所示，利用基于H NMR的代謝組學(xué)技術(shù)從牛乳樣本中共精確定性和定量54 種分子，主要為氨基酸、有機酸、碳水化合物、核苷、核苷酸及其衍生物等化合物。
利用基于H NMR的代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官、乳成分分析儀，探究臨床乳房炎對牛乳理化特性、風(fēng)味和滋味物質(zhì)的影響。結(jié)果表明，電子鼻和電子舌能夠成功區(qū)分健康牛乳和乳房炎牛乳氣味和滋味的差異。采用H NMR技術(shù)對健康牛乳和乳房炎牛乳的小分子物質(zhì)進(jìn)行測定，共分析鑒定出54 種化合物，其中23 種分子含量在兩組牛乳樣本中差異顯著。具體表現(xiàn)為乳房炎牛乳中氨基酸和有機酸的含量明顯增加，導(dǎo)致乳制品產(chǎn)生不愉悅的酸臭味。本研究為鑒別健康牛乳和臨床乳房炎牛乳提供數(shù)據(jù)支持，為原料乳質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，有助于提高乳制品的風(fēng)味品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：盧璇,張茜,趙宇軒,等.基于代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官探究臨床乳房炎對牛乳風(fēng)味和滋味物質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2023,44(20):260-267.
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本研究以健康牛乳與臨床乳房炎牛乳為研究對象，采用代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官比較樣品的風(fēng)味和滋味物質(zhì)差異，旨在為鑒別健康牛乳和臨床乳房炎牛乳提供數(shù)據(jù)支持，為原料乳質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而提高乳制品的風(fēng)味品質(zhì)。
01 乳成分分析結(jié)果
如表1和圖1所示，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、冰點4 個指標(biāo)P值均小于0.05，具有顯著差異，與健康組相比，乳房炎組牛乳脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低（P＜0.05）。脂肪在體細(xì)胞數(shù)量較多的牛乳中顯著下降，可能是由于乳房發(fā)炎期間乳腺細(xì)胞合成和分泌能力下降。乳房炎牛乳中蛋白質(zhì)含量增加，可能是由于奶牛患乳房炎后會增加乳房毛細(xì)血管的通透性，從而使蛋白含量增加。其余指標(biāo)在兩種牛乳間差異不顯著（P＞0.05）。
表1 乳房炎牛乳和健康乳成分含量及變化趨勢
圖1 顯著性差異指標(biāo)箱線圖
02 電子鼻分析結(jié)果由圖2可知，電子鼻可以有效區(qū)分臨床乳房炎牛乳和健康牛乳樣品，PC1貢獻(xiàn)率達(dá)92.7%，可以很好地反映樣品的整體信息。電子鼻的18 個傳感器對兩種牛乳的風(fēng)味化合物皆有響應(yīng)，并且響應(yīng)值各不相同。除LY2/LG傳感器響應(yīng)強度差異不顯著，其余17 個傳感器對兩種牛乳的響應(yīng)值均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。在健康牛乳中，T70/2、T40/2傳感器有顯著響應(yīng)，對應(yīng)香氣增加。在乳房炎牛乳中，P30/1、LY2/gCT、P40/2、LY2/G等傳感器具有顯著響應(yīng)，對應(yīng)的不愉快臭味增加。結(jié)合傳感器對應(yīng)參考化合物的風(fēng)味特征，由表2可知，奶牛患乳房炎后，其分泌的乳汁不新鮮，存在一定的刺激性氣味，加工價值降低。
圖2 健康和乳房炎牛乳的電子鼻PCA得分圖(A)和載荷圖(B)
表2 不同傳感器對應(yīng)的參考化合物
表2 不同傳感器對應(yīng)的參考化合物
由圖3電子舌PCA圖可知，乳房炎組和健康組牛乳滋味不同，有明顯區(qū)分，PC1貢獻(xiàn)率為67%，所占權(quán)重大，PC2貢獻(xiàn)率為33%。所用傳感器包括CTS（咸）、NMS（鮮）、AHS（酸）、SCS（苦）、ANS（甜）5 個專一屬性和2 個綜合屬性（PKS、CPS）。健康牛乳中ANS傳感器有顯著響應(yīng)，乳房炎牛乳中SCS傳感器響應(yīng)強度較高。其余傳感器探頭響應(yīng)強度有差異但不顯著。
圖3 健康和乳房炎牛乳的電子舌PCA得分圖(A)和載荷圖(B)
04 H NMR分析結(jié)果如圖4所示，利用基于H NMR的代謝組學(xué)技術(shù)從牛乳樣本中共精確定性和定量54 種分子，主要為氨基酸、有機酸、碳水化合物、核苷、核苷酸及其衍生物等化合物。
圖4 乳房炎乳HNMR波譜圖
乳酸、異亮氨酸、醋酸、亮氨酸、3-羥基丁酸、精氨酸、纈氨酸在乳房炎牛乳中含量較高，其中4 種屬于氨基酸類，其余3 種屬于有機酸類。研究表明，在臨床乳房炎牛乳樣中，游離氨基酸（異亮氨酸、亮氨酸、精氨酸、纈氨酸）含量明顯增加 。氨基酸含量顯著增加的原因可能是較高的病原特異性發(fā)酵和蛋白質(zhì)降解活性增強 。根據(jù)氨基酸的呈味特性與味覺強弱，將纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、精氨酸歸類于苦味氨基酸。因此，可以判斷乳房炎牛乳具有明顯的苦味。乳酸可以由牛乳中的微生物產(chǎn)生，也可以通過乳房炎癥后上皮細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生。牛乳中的細(xì)菌會導(dǎo)致獨特的代謝圖譜，表現(xiàn)為乳酸含量升高。在本研究中，臨床乳房炎組的乳酸代謝水平顯著增加。醋酸是牛乳關(guān)鍵風(fēng)味成分，具有較強的酸味，在較高濃度下會產(chǎn)生異味。丁酸在低濃度時具有奶香味，而含量過高時就會呈現(xiàn)較強的酸臭味。
與健康牛乳相比，乙酰肉堿、組氨酸、丙二酸鹽、二甲基砜、麥芽糖、胞嘧啶核苷、三甲胺氮氧化物、肌酸、膽堿、檸檬酸、延胡索酸酯、順烏頭酸、2-氧戊二酸鹽、肌酸酐、乳糖、甘氨酸在乳房炎牛乳中含量下降。這些分子主要參與能量和碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)代謝。三羧酸循環(huán)是主要的代謝途徑，參與此代謝的化合物如檸檬酸、順烏頭酸、2-氧戊二酸鹽在乳房炎牛乳樣品中含量顯著減少。檸檬酸可與糖共同代謝，在酶的催化下經(jīng)多次轉(zhuǎn)化最終形成丙酮酸，而丙酮酸的消耗則可能會產(chǎn)生其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。延胡索酸酯是三羧酸循環(huán)和尿素的中間產(chǎn)物。體細(xì)胞數(shù)量高的乳房炎牛乳中延胡索酸酯含量下降的原因可能是因為細(xì)菌感染或酮癥導(dǎo)致三羧酸循環(huán)功能受損，影響能量代謝，從而引起延胡索酸酯從乳腺上皮分泌或泄漏到牛乳中。甘氨酸是結(jié)構(gòu)最簡單的天然氨基酸，參與體內(nèi)多種代謝過程，是肝臟中合成肌酸的主要氨基酸。肌酸大部分以磷酸肌酸的形式存在于肌肉中，參與能量代謝。乳糖是牛乳中一種重要的碳水化合物，當(dāng)奶?；寂R床乳房炎后，乳腺細(xì)胞膜被破壞，血液成分流入牛乳中。為維持滲透壓穩(wěn)定，乳糖含量下降。肉堿是機體內(nèi)一種氨基酸衍生物，參與體內(nèi)骨骼肌能量代謝、脂代謝、糖代謝等過程。肉堿在中間代謝的主要功能是將長鏈脂肪酸從細(xì)胞質(zhì)運輸?shù)骄€粒體基，其前體物質(zhì)是賴氨酸和甲硫氨酸，因此肉堿的缺乏會導(dǎo)致氨基酸代謝譜異常。肉堿在臨床乳房炎牛乳中含量下降的原因可能是能量代謝受損。
04 結(jié)論與健康牛乳相比，乙酰肉堿、組氨酸、丙二酸鹽、二甲基砜、麥芽糖、胞嘧啶核苷、三甲胺氮氧化物、肌酸、膽堿、檸檬酸、延胡索酸酯、順烏頭酸、2-氧戊二酸鹽、肌酸酐、乳糖、甘氨酸在乳房炎牛乳中含量下降。這些分子主要參與能量和碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)代謝。三羧酸循環(huán)是主要的代謝途徑，參與此代謝的化合物如檸檬酸、順烏頭酸、2-氧戊二酸鹽在乳房炎牛乳樣品中含量顯著減少。檸檬酸可與糖共同代謝，在酶的催化下經(jīng)多次轉(zhuǎn)化最終形成丙酮酸，而丙酮酸的消耗則可能會產(chǎn)生其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。延胡索酸酯是三羧酸循環(huán)和尿素的中間產(chǎn)物。體細(xì)胞數(shù)量高的乳房炎牛乳中延胡索酸酯含量下降的原因可能是因為細(xì)菌感染或酮癥導(dǎo)致三羧酸循環(huán)功能受損，影響能量代謝，從而引起延胡索酸酯從乳腺上皮分泌或泄漏到牛乳中。甘氨酸是結(jié)構(gòu)最簡單的天然氨基酸，參與體內(nèi)多種代謝過程，是肝臟中合成肌酸的主要氨基酸。肌酸大部分以磷酸肌酸的形式存在于肌肉中，參與能量代謝。乳糖是牛乳中一種重要的碳水化合物，當(dāng)奶?；寂R床乳房炎后，乳腺細(xì)胞膜被破壞，血液成分流入牛乳中。為維持滲透壓穩(wěn)定，乳糖含量下降。肉堿是機體內(nèi)一種氨基酸衍生物，參與體內(nèi)骨骼肌能量代謝、脂代謝、糖代謝等過程。肉堿在中間代謝的主要功能是將長鏈脂肪酸從細(xì)胞質(zhì)運輸?shù)骄€粒體基，其前體物質(zhì)是賴氨酸和甲硫氨酸，因此肉堿的缺乏會導(dǎo)致氨基酸代謝譜異常。肉堿在臨床乳房炎牛乳中含量下降的原因可能是能量代謝受損。
利用基于H NMR的代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官、乳成分分析儀，探究臨床乳房炎對牛乳理化特性、風(fēng)味和滋味物質(zhì)的影響。結(jié)果表明，電子鼻和電子舌能夠成功區(qū)分健康牛乳和乳房炎牛乳氣味和滋味的差異。采用H NMR技術(shù)對健康牛乳和乳房炎牛乳的小分子物質(zhì)進(jìn)行測定，共分析鑒定出54 種化合物，其中23 種分子含量在兩組牛乳樣本中差異顯著。具體表現(xiàn)為乳房炎牛乳中氨基酸和有機酸的含量明顯增加，導(dǎo)致乳制品產(chǎn)生不愉悅的酸臭味。本研究為鑒別健康牛乳和臨床乳房炎牛乳提供數(shù)據(jù)支持，為原料乳質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，有助于提高乳制品的風(fēng)味品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：盧璇,張茜,趙宇軒,等.基于代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合智能感官探究臨床乳房炎對牛乳風(fēng)味和滋味物質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2023,44(20):260-267.
提醒：文章僅供參考，如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)該在缺乏具體的專業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動，因此導(dǎo)致的損失，運營方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺發(fā)布，請聯(lián)系小編。
