大熊猫幼仔两种补饲奶粉中挥发性成分的初步分析

鲜义坤，李 果，李裕冬，王承东，熊铁一，张贵权*

（1.四川省自然资源科学研究院，成都 610015；2.大熊猫国家公园珍稀动物保护生物学国家林业和草业局重点实验室，中国大熊猫保护研究中心，四川 卧龙 623006）

大熊猫属我国特有的、世界著名的萌宠珍稀动物。目前人工饲养的大熊猫母兽胎产仔成活数最高记录为3只，约50%的产仔大熊猫产双胞胎，产后泌乳量难以满足2～3仔的快速生长发育需要，个别母兽甚至1 仔也不喂养[1-2]。这就需要用其他动物乳汁或奶粉进行补饲或全人工喂养。

顶空（HS）-固相微萃取（SPME）是用于分析挥发性化合物的一种前处理技术，气相色谱（GC）-质谱（MS）联用技术可分离和鉴定样品中的多种挥发性组分，HS-SPME与GC-MS的结合开创了国内外分析未知混合型挥发性成分的新局面。我国科技工作者曾用HS-SPME-GC-MS 方法分析过羊乳和牛乳、猪乳、羊奶粉、羊奶粉和牛奶粉以及驴奶粉中的挥发性化合物或风味物质，为本项研究提供了可借鉴的方法[3-11]。本试验通过对大熊猫幼仔补饲奶粉的挥发性成分分析，旨在探寻大熊猫幼仔食物中的香气物质，有助于揭示大熊猫幼仔喜欢的食物气味及香气物质，也可为研制大熊猫幼仔专用诱食剂（即人造大熊猫乳源性化学信息素）提供原料选择方面的参考依据。

1 材料与方法

1.1 供测奶粉

供测奶粉有两种：奶粉A，为美国某企业生产；奶粉B，为我国某中外合资企业生产，属婴儿配方奶粉，适用于喂养0～6月龄的婴儿。上述两种奶粉均为中国大熊猫保护研究中心（简称大熊猫中心）用于补饲大熊猫幼仔多年。奶粉A 样品采自大熊猫中心卧龙神树坪基地，奶粉B从成都某超市购买，与大熊猫中心卧龙神树坪基地饲喂的品牌、型号及适用月龄阶段一致。

样品移入已清洗干净并经湿热高温灭菌除味（高温→室温→高温，热冷间歇，重复3 次）的10 mL 棕色玻璃瓶中，旋紧瓶盖，再用无味的封口膜缠绕瓶盖与瓶颈结合处数圈确保密封，以防止奶粉气味散失和环境气味串入，置于-20 ℃冰箱中保存，待测。

1.2 分析仪器

GC-MS 联用仪：QP 2010Plus（日本岛津公司）。石英毛细管色谱柱：DB-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm；20 mL 顶空瓶及其相应的密封垫和铝盖；均由美国Agilent 公司出品。SPME 头：50/30 μm DVB/CAR/PDMS；SPME 手动进样手柄；均由美国Supelco 公司出品。其他器材用品均为测试分析室常规配置。

1.3 HS-SPME法

称奶粉1 g入顶空瓶中，加5 mL去离子水，摇匀，再加NaCl 1.5 g，迅速用密封垫和铝盖密封，将已老化的萃取头（250 ℃下老化）插入顶空瓶，将顶空瓶联同萃取头置于电热恒温水浴锅内，固定，50 ℃平衡20 min，推出萃取纤维头至离液面约1 cm处。50 ℃顶空萃取1 h。缩回萃取纤维头，拔出后快速插入GC进样口，推出萃取头解吸3 min。

1.4 GC-MS联用分析

1.4.1 GC条件

柱箱温度40 ℃，进样温度270 ℃，进样模式不分流，进样时间1 min，载气为高纯氦气，流量控制模式压力49.5 kPa，总流量16.0 mL·min-1，柱流量1.0 mL·min-1，线流量36.1 cm·s-1，吹扫流量进样模式5.0 mL·min-1，分流比10.0；程序升温模式的起始温度40 ℃，保持5 min，以5 ℃·min-1速率升至160 ℃，保持2 min，再以10 ℃·min-1速率升至280 ℃，保持20 min。

1.4.2 MS条件

接口温度220 ℃，离子源温度200 ℃，电离方式为EI，电子能量70 eV，质量扫描范围33～500 m·z-1。

1.4.3 数据处理

利用GC-MS 工作站软件和自带NIST标准谱库自动检索各组分质谱数据。定性检测需组分质谱图与标准谱图的匹配度≥80%，结合质谱裂解规律，同时参照保留时间推定奶粉中的挥发性成分。定量检测按峰面积归一化法自动计算各组分的相对百分含量。剔除从色谱柱和SPME头上掉下的硅氧烷等“外来”物质，不计入统计分析。

2 结果与分析

2.1 奶粉A的挥发性成分

大熊猫幼仔两种补饲奶粉中的挥发性成分见表1。大熊猫幼仔补饲奶粉A 和奶粉B 中的挥发性成分总离子流色谱见图1和图2。

由表1、图1 可见，奶粉A 共测出52 种挥发性成分，其中可推定的挥发性有机化合物有46 种，归类于醇4 种、酚1 种、醛4 种、酮2 种、酯2 种、烷烃12种、烯烃6种、芳香烃14种、含硫化合物1种；烃类物质较多，达32 种；有12 种成分曾在家畜乳汁（羊乳、牛乳或猪乳，下同）中检出[4-7]。有15种成分也曾在家畜乳汁加工品——奶粉（羊奶粉或牛奶粉或驴奶粉，下同）中检出[8-11]。奶粉A中相对含量排前5位的挥发性成分依次是己醛（34.40%）、1,2,3-三甲基苯（5.47%）、1-戊醇（4.42%）、2-乙基-1-己醇（4.02%）、1,2-二甲基苯（3.67%），合计达51.98%；据此认为己醛可能对奶粉A 的香气形成起到重要作用。

表1 大熊猫幼仔2种补饲奶粉中的挥发性成分

续表

图1 大熊猫幼仔补饲奶粉A中的挥发性成分总离子流色谱

图2 大熊猫幼仔补饲奶粉B中的挥发性成分总离子流色谱

2.2 奶粉B的挥发性成分

由图2 和表1 可见，奶粉B 仅测出挥发性成分（已剔除硅氧烷等“外来”物质）8种，其中可推定的挥发性有机化合物有6 种，归类于醇1 种、醛2种、酮1 种、杂环化合物1 种、含硫化合物1 种，有4种成分曾在家畜乳汁中检出[4-7]。有5种成分也曾在家畜乳汁加工品——奶粉中检出[8,10-11]。奶粉B中相对含量排前5 位的挥发性成分依次是己醛（65.41%）、二甲基二硫醚（12.87%）、2-庚酮（5.83%）、1-戊醇（5.73%）、庚醛（有待进一步确定，4.17%），合计达94.01%。据此认为己醛可能也对奶粉B的香气形成起到重要作用。

2.3 两种奶粉中挥发性成分的异同分析

本试验结果表明，大熊猫幼仔补饲奶粉A与奶粉B之间相同的成分有5种，分别是：二甲基二硫醚、1-戊醇、己醛、2-庚酮、壬醛，而不同的成分多达40 种，且与文献报道的家畜乳汁及其奶粉之间也存在一些差异[4-11]。这可能是因为不同种类的动物乳源、不同的动物日粮结构以及与家畜乳汁和奶粉不同的具体分析方法如色谱柱的极性强弱、SPME 头的型号不同等所致。虽然奶粉A 和奶粉B的相对含量最高的成分均为己醛，但因挥发性成分的数量相差较大，可能导致两种奶粉间以及与家畜乳汁和奶粉在香气类型或强度上有所不同。

2.4 两种奶粉中香气成分的异同分析

测出挥发性成分之后，再从中筛选出国内外广泛认同的应用性单体呈香物质（即狭义上的香气成分，下同），是探寻未知混合型物品中香气成分的一种简捷方法。从大熊猫幼仔2种补饲奶粉中测出的挥发性成分对人而言几乎都有不同类型、不同强度的气味，但有些气味物质对人或动物的健康可造成不利影响，没有通过甚至尚未进行食品或饲料安全性试验与评估，不能用于食品级或饲料级香原料。不同国家或组织如欧盟的要求、标准、法规不尽一致，但基本认可具有FEMA 编号的呈香物质。由表1 可见，奶粉A 中的香气成分有14 种，分别是：二甲基二硫醚、1-戊醇、己醛、甲酸己酯、2-庚酮、庚醛、α-蒎烯、β-蒎烯、1-辛烯-3-醇、2-乙基-1-己醇、2-苯基-1-丙醛、2-壬酮、壬醛、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；奶粉B 只有6 种，分别是：二甲基二硫醚、1-戊醇、己醛、2-庚酮、2-戊基呋喃、壬醛；奶粉A和奶粉B相同的香气成分有5 种，分别是：二甲基二硫醚、1-戊醇、己醛、2-庚酮、壬醛；相互不同的香气成分有10种，分别是：甲酸己酯、庚醛、α-蒎烯、β-蒎烯、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、2-乙基-1-己醇、2-苯基-1-丙醛、2-壬酮、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。因两种奶粉的香气成分数量相差8 种，相互不同的香气成分达10 种，据此推知这两种奶粉的香气类型和强度应有一些差异，有待对这两种奶粉的香气进行进一步验证。

3 讨 论

3.1 大熊猫幼仔喜欢的香气物质

表1 中具有FEMA 编号的挥发性成分是国际国内公认的、法规允许在加工类食品中使用并可合成和购买的单体呈香物质。本次从奶粉A和奶粉B中共测出15 种香气成分，对于奶粉的某种香气类型而言如奶香和腥气等有着或轻或重、或正或负的贡献，其中1-戊醇、己醛、2-庚酮、庚醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、壬醛、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚也存在于圈养大熊猫乳汁中[12]。这8 种成分中可能部分或全部均为大熊猫幼仔喜欢的香气物质，但需要进一步的单体香气物质饲喂试验验证。

3.2 奶粉间挥发性成分的差异原因

表1是大熊猫幼仔两种补饲奶粉在同一日期用同样方法经同台仪器检测的结果，但两种奶粉挥发性成分差异较大，原因可能是用于加工奶粉的乳汁来自不同的动物种类；用于加工奶粉的乳汁辅以其他非乳源性原料调配而成；即使乳源动物的种类相同，而饲喂日粮组成不同；不同的奶粉生产工艺流程所致。本次分析只是初步测试，还不彻底，某些香气成分的种类仍不全面，两种奶粉中存在的香气成分还有很多未被测出，有待通过不同的SPME温度和时长、萃取纤维头类型、GC-MS 型号、程序升温、色谱柱类型和长度、谱库版本等关键技术节点变化进一步详尽分析大熊猫幼仔补饲奶粉的挥发性成分尤其是香气成分，以便更多地了解大熊猫幼仔食物中的香气物质，进而揭示大熊猫幼仔喜欢的食物气味和香气物质。

3.3 奶粉中香气成分的应用意义

本试验测试结果也为研制大熊猫幼仔专用诱食剂提供了部分原料选择的参考依据。可根据大熊猫乳汁的风味特征和参考上述测出的香气物质，模拟大熊猫乳汁的天然香气，调制大熊猫幼仔专用诱食剂，在功能上就是人工仿制大熊猫乳源性化学信息素，让人工乳、代用奶等食物具有“妈妈”乳味，使幼仔进食过程具有安全感、亲切感以及幸福感，缓解从自然母乳向人工食物变换而引起的应激反应，增强幼仔采食欲望[23]。

表1中具有FEMA 编号的单体呈香物质的香气特征如下：二甲基二硫醚具有强烈的、洋葱、甘蓝、玉米罐头样香气，1-戊醇具有苹果、香蕉、酵母、酒香香气，己醛具有强烈的、青香、木香、草香、蔬菜、肉香、水果香气，甲酸己酯具有强烈的、青香、生水果香气，2-庚酮具有水果、青香、奶油、奶酪香气，庚醛具有脂肪、肉、尖刺的香气，α-蒎烯和β-蒎烯均有松木、松节油样香气，1-辛烯-3-醇具有壤香、蘑菇、真菌、油腻、青香、蔬菜、肉香香气，2-戊基呋喃具有果香、青香、壤香、骨粉香、根香香气，2-乙基-1-己醇具有蘑菇香气，2-苯基-1-丙醛具有青香、壤香、青叶香气，2-壬酮具有脂肪、奶酪、青香、水果、花香香气，壬醛具有脂肪、花香、蜡香、柑橘香气，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）具有烘烤谷物香气[24]。

上述15 种呈香物质除2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚外均为我国食品安全国家标准——食品添加剂使用标准（GB 2760-2014）中允许在食品中添加使用的单体香原料，但2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚可用作部分加工类食品的抗氧化剂或防腐剂[14-15]。因此，在调制大熊猫幼仔专用诱食剂时可按照国家有关规定和要求酌情酌量有针对性地选用。