奶源对库拉品质的影响——牦牛与牛所产库拉的比较研究

《International Journal of Gastronomy and Food Science》：Impact of milk source on Qula quality – a comparative study of yak and cattle yak Qula

　　王千雨|张伟南|陈淑琴|田晓静|何雪杰|魏佳|魏玉梅|张富梅|梁子松|宋丽|乔子琳|陈晓燕中国甘肃省兰州市730030，西北民族大学生物医学研究中心，国家民委生物技术及生物工程重点实验室摘要库拉是一种传统的牦牛奶发酵乳制品，因其高蛋白含量和良好的储存稳定性而备受重视。然而，由于牦牛奶的产量有限且具有季节性，人们越来越多地使用牛牦混合奶来生产库拉。目前，人们对牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉在品质上的差异了解还不够深入。本研究从营养成分、矿物质含量、颜色、蛋白质组成及二级结构、挥发性成分以及特征风味物质等方面对这两种库拉进行了全面比较。研究结果表明，牦牛奶制成的库拉在蛋白质、钙和镁的含量上显著高于牛牦混合奶制成的库拉，而脂肪含量则较低（p < 0.05）。在感官品质方面，牦牛奶制成的库拉颜色更白、亮度更高，L*和b*值也更高。在微观结构方面，两者也存在明显差异。FTIR分析显示，牦牛奶制成的库拉中β转角含量更高，而β折叠比例更低（p < 0.05）。通过电子鼻检测气味成分时，牦牛奶制成的库拉在W5S和W1W指标上的反应更为强烈，PCA和CDA分析也能有效区分这两种库拉。此外，GC-IMS检测出了77种挥发性有机化合物，其中有机酸在牦牛奶制成的库拉中占比最高，其中23种关键香气成分被认定为库拉的潜在标志物。相对气味活性值分析显示，库拉中有5种关键香气成分，而在牛牦混合奶制成的库拉中，(E)-2-壬烯醛则是主要的香气贡献成分。这些研究结果表明，牛奶来源对库拉的品质有着重要影响，为库拉的质量评估和利用提供了理论依据引言库拉是一种传统的发酵乳制品，由西藏牧民通过去除脂肪、自然发酵、酪蛋白凝固和干燥等工艺制成（Qu等人，2024年）。由于其高蛋白含量和良好的储存稳定性，库拉不仅是重要的蛋白质来源，也是生产酪蛋白的原料（Lin等人，2017年）。目前，由于牦牛奶的营养价值较高，人们普遍认为其更适合用来生产高品质的库拉。然而，牦牛奶的产量低且具有明显的季节性，难以满足大规模生产的需要。因此，人们开始越来越多地使用牦牛与牛的杂交品种来生产库拉，因为这类杂交品种不仅产量高，还具有良好的耐寒性（Barsila等人，2015年）。因此，有必要从多个角度研究牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉在品质上的差异，以便更好地利用牦牛资源生产酪蛋白。关于库拉的研究主要集中在改进加工技术以提升其颜色和品质特性（García-Valladares等人，2022年；Izadi等人，2020年；Wang等人，2022年），以及库拉的品质评价方面。在库拉的品质评价中，颜色、气味和质地等感官属性通常被用于初步判断库拉的品质。来自四川、新疆、西藏、甘肃和临夏的库拉中的色素含量都很低，说明其颜色品质良好（Dingkao等人，2015年）。与中国的其他传统奶酪相比，库拉具有浓郁的坚果香味，但受欢迎程度相对较低（Chen等人，2023年）。从成分上看，库拉的特点是蛋白质含量高（可达70%），脂肪含量低（4-7%），钙含量高（15.7克/千克）（Qu等人，2024年；Shang等人，2024年）。不过，库拉中的蛋白质、脂肪、水分、乳糖等成分的含量会因牦牛品种、海拔、季节、加工技术、产地以及储存时间等因素而有所差异，而这些内部营养成分的含量可以用来区分库拉的品质和地理来源。虽然来自八个主要产区的库拉在水分、灰分、蛋白质和脂肪等营养成分上存在一定差异，但云南、新疆、青海和甘肃地区的库拉蛋白质含量均超过70%，脂肪含量较低，说明其营养品质较好（Dingkao等人，2015年）。此外，通过主成分分析，人们还将水分、乳糖、蛋白质、脂肪、灰分、过氧化值、硫代巴比妥酸反应物、L*、a*、b*值以及5-HMF等指标整合为外观颜色因子和营养品质因子（Chen等人，2017年）。还有研究表明，生产海拔高度会影响库拉的营养成分、蛋白质结构及其功能。来自高海拔地区的库拉，其蛋白质、维生素A、维生素E、维生素D3、铁、总氨基酸以及必需氨基酸的平均含量都更高（Yang等人，2021b年）。在海拔4700米处生产的库拉，其β折叠含量、浊度、颗粒大小以及凝胶性能都更好，而海拔2968米处生产的库拉则具有更好的柔韧性，以及更强的乳化、起泡和油水分离吸收能力（Qu等人，2024年）。一项体外胃肠道消化实验发现，在奈扎奶酪的消化过程中，κ-酪蛋白和七种次要乳蛋白占主导地位（Shi等人，2021年）。矿物质元素含量和稳定同位素比值在区分库拉的地理来源方面起着重要作用。在甘南地区的两个产区所生产的库拉中，有八种元素的含量存在显著差异（Zhang，2023年）。由于库拉的加工过程对其影响较小，人们通常利用稳定的碳和氮同位素来追踪牦牛库拉的起源（Li等人，2023年）。关于库拉的挥发性气味成分及整体气味特征，Guo等人（2017年）发现酸类、醇类、酮类、醛类、酯类、烯类和芳香类化合物是主要的挥发性风味成分，其中酸类成分在传统自然发酵的库拉与商业发酵的库拉之间差异最大。通过气相色谱-质谱法和气相色谱-离子迁移谱法，人们发现苯乙酸甲酯、苯乙酸乙酯、辛酸、月桂酸和正癸酸是库拉中主要的风味贡献成分（Chen等人，2023年）。这些挥发性气味成分会受加工过程和产地的影晌。对于不同含水量和硬度的库拉来说，己酸、2-丁醇和丁酸等挥发性风味成分的含量存在差异，而电子鼻技术可以利用这些差异来区分库拉的品质（Ju等人，2014年）。结合主成分分析和典型判别分析，GC-IMS检测出的风味成分能够有效区分甘南地区两个产区的库拉（Zhang，2023年）。此外，西藏地区生产的库拉中的挥发性风味成分，尤其是己醛、壬醛和2-壬酮，其含量会受到生产地海拔高度的显著影响（Xue等人，2024年）。对于不同牛奶来源制成的库拉而言，牦牛奶制成的库拉的干物质、蛋白质和脂肪含量明显高于牛牦混合奶和荷斯坦奶制成的库拉，而牛牦混合奶制成的库拉的乳糖含量最高，其干物质、蛋白质和脂肪含量则与牦牛奶制成的库拉较为接近（Wang等人，2015年）。牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉在香气、颜色和质地方面相似，都具有较好的透明度（Wang等人，2015年）。不过，针对不同牛奶来源制成的库拉之间的差异，目前的研究还相对较少。本研究从营养成分、矿物质含量、颜色、蛋白质组成及二级结构、挥发性成分以及特征风味物质等方面，对牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉进行了全面比较，旨在揭示这两种库拉在品质上的差异，从而为库拉的进一步利用提供理论依据实验材料库拉样本采集自中国甘肃省甘南藏族自治州临夏县的同一牧户。采样工作在2022年9月进行了三次，分别是在9月初、月中和月末。每次采样时，都会采集五批独立的库拉样本。这些样本被运送到实验室后充分混合，得到混合样本，然后进行粉碎处理，通过100目筛子筛选，最后在4℃下保存，以备后续分析营养成分表1展示了牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉的蛋白质、脂肪和水分含量。从营养角度来看，库拉的特点是蛋白质含量高、脂肪含量低，同时具有独特的香气和良好的质地。不过，与牛牦混合奶制成的库拉相比，牦牛奶制成的库拉的蛋白质含量显著更高（67.32% ± 0.59%），脂肪含量则更低（5.89% ± 0.04%），而两者的水分含量则没有显著差异矿物质含量图1A展示了库拉中八种元素（钙、铜、铁、钾、镁、锰、钠、锌）的浓度。其中，钙的含量……营养成分与矿物质含量的差异库拉的营养成分和矿物质含量直接受到原始牛奶品质的影响。牦牛奶与牛牦混合奶在蛋白质、脂肪、乳糖和矿物质含量方面存在固有差异（Huang等人，2026年），而这些差异在最终制成的库拉产品中也基本保留了下来（Wang等人，2015年）。在本研究中，牦牛奶制成的库拉的蛋白质含量显著高于牛牦混合奶制成的库拉（67.32% ± 0.59%），脂肪含量则更低（5.89% ± 0.04%）（见表1）。尽管牦牛奶通常……结论本研究从多个角度系统地比较了牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉。牦牛奶制成的库拉在营养品质方面更具优势，其蛋白质、钙、镁含量更高，脂肪含量更低。这两种库拉的微观结构均为多孔结构，但牦牛奶制成的库拉表面更为光滑，孔径更大，这使得它的L值和b值更高。β折叠是这两种库拉中主要的二级结构，不过牛牦混合奶制成的库拉的β折叠含量更高，而……作者贡献声明乔子琳：写作——审阅与编辑。宋丽：资源获取。梁子松：研究调查。张富梅：研究调查。田晓静：写作——审阅与编辑、项目管理、正式分析、概念设计。陈淑琴：数据整理。张伟南：验证、研究调查。王千雨：写作——初稿撰写、研究调查、数据整理。陈晓燕：写作——审阅与编辑、监督、概念设计。魏玉梅：项目管理。魏佳：写作——审阅……未引用参考文献Faccia等人，2020年；Li等人，2023年；Qu等人，2024a年；Yang等人，2021a年对美食领域的启示这些研究结果为美食领域提供了几项实用启示：1. 烹饪应用。牦牛奶制成的库拉与牛牦混合奶制成的库拉在成分上存在明显差异，这为厨师和食品加工师提供了根据具体烹饪需求选择原料的依据。牦牛奶制成的库拉由于蛋白质和钙含量较高，且脂肪含量较低，因此被视为理想的……注：“-”表示未检测到。利益冲突声明无。数据可用性数据可应要求提供。利益冲突声明?作者声明他们没有已知的、可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢本项研究得到了兰州市科技项目（2024-8-27）、榆林市地方中医药研究所开放研究项目（YLDQ-2024-09）、甘南州科技计划项目（2024JY1SZ003）、甘肃省自然科学基金项目（25JRRA044）以及中央高校基本科研业务费项目（31920240125-01，31920250002）的资助。