奶牛乳房炎是全世界奶牛业中最常见、治疗最昂贵、造成损失最大的疾病之一，严重影响牛乳营养品质。临床乳房炎在我国发病率高，更有不良商家在健康原料乳中掺杂乳房炎牛乳，不仅严重影响乳制品的风味品质，更对消费者的健康影响极大。代谢组学是对生物体内代谢物进行定量分析并寻找代谢物与生理病理变化关系的一种新型研究方式。电子鼻和电子舌统称智能感官，是一种模拟人类味觉和嗅觉的仿生仪器。
本研究以健康牛乳与临床乳房炎牛乳为研究对象，采用代谢组学技术结合智能感官比较样品的风味和滋味物质差异，旨在为鉴别健康牛乳和临床乳房炎牛乳提供数据支持，为原料乳质量控制提供科学依据，进而提高乳制品的风味品质。
01 乳成分分析结果
如表1和图1所示，脂肪质量分数、密度、蛋白质量分数、冰点4 个指标P值均小于0.05，具有显著差异，与健康组相比，乳房炎组牛乳脂肪质量分数显著降低（P＜0.05）。脂肪在体细胞数量较多的牛乳中显著下降，可能是由于乳房发炎期间乳腺细胞合成和分泌能力下降。乳房炎牛乳中蛋白质含量增加，可能是由于奶牛患乳房炎后会增加乳房毛细血管的通透性，从而使蛋白含量增加。其余指标在两种牛乳间差异不显著（P＞0.05）。
由图2可知，电子鼻可以有效区分临床乳房炎牛乳和健康牛乳样品，PC1贡献率达92.7%，可以很好地反映样品的整体信息。电子鼻的18 个传感器对两种牛乳的风味化合物皆有响应，并且响应值各不相同。除LY2/LG传感器响应强度差异不显著，其余17 个传感器对两种牛乳的响应值均表现出显著差异（P＜0.05）。在健康牛乳中，T70/2、T40/2传感器有显著响应，对应香气增加。在乳房炎牛乳中，P30/1、LY2/gCT、P40/2、LY2/G等传感器具有显著响应，对应的不愉快臭味增加。结合传感器对应参考化合物的风味特征，由表2可知，奶牛患乳房炎后，其分泌的乳汁不新鲜，存在一定的刺激性气味，加工价值降低。
03 电子舌分析结果
由图3电子舌PCA图可知，乳房炎组和健康组牛乳滋味不同，有明显区分，PC1贡献率为67%，所占权重大，PC2贡献率为33%。所用传感器包括CTS（咸）、NMS（鲜）、AHS（酸）、SCS（苦）、ANS（甜）5 个专一属性和2 个综合属性（PKS、CPS）。健康牛乳中ANS传感器有显著响应，乳房炎牛乳中SCS传感器响应强度较高。其余传感器探头响应强度有差异但不显著。
如图4所示，利用基于H NMR的代谢组学技术从牛乳样本中共精确定性和定量54 种分子，主要为氨基酸、有机酸、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的代谢组学技术结合智能感官、乳成分分析仪，探究临床乳房炎对牛乳理化特性、风味和滋味物质的影响。结果表明，电子鼻和电子舌能够成功区分健康牛乳和乳房炎牛乳气味和滋味的差异。采用H NMR技术对健康牛乳和乳房炎牛乳的小分子物质进行测定，共分析鉴定出54 种化合物，其中23 种分子含量在两组牛乳样本中差异显著。具体表现为乳房炎牛乳中氨基酸和有机酸的含量明显增加，导致乳制品产生不愉悦的酸臭味。本研究为鉴别健康牛乳和临床乳房炎牛乳提供数据支持，为原料乳质量控制提供科学依据，有助于提高乳制品的风味品质。
参考文献：卢璇,张茜,赵宇轩,等.基于代谢组学技术结合智能感官探究临床乳房炎对牛乳风味和滋味物质的影响[J].食品科学,2023,44(20):260-267.
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本研究以健康牛乳与临床乳房炎牛乳为研究对象，采用代谢组学技术结合智能感官比较样品的风味和滋味物质差异，旨在为鉴别健康牛乳和临床乳房炎牛乳提供数据支持，为原料乳质量控制提供科学依据，进而提高乳制品的风味品质。
01 乳成分分析结果
如表1和图1所示，脂肪质量分数、密度、蛋白质量分数、冰点4 个指标P值均小于0.05，具有显著差异，与健康组相比，乳房炎组牛乳脂肪质量分数显著降低（P＜0.05）。脂肪在体细胞数量较多的牛乳中显著下降，可能是由于乳房发炎期间乳腺细胞合成和分泌能力下降。乳房炎牛乳中蛋白质含量增加，可能是由于奶牛患乳房炎后会增加乳房毛细血管的通透性，从而使蛋白含量增加。其余指标在两种牛乳间差异不显著（P＞0.05）。
表1 乳房炎牛乳和健康乳成分含量及变化趋势
图1 显著性差异指标箱线图
02 电子鼻分析结果由图2可知，电子鼻可以有效区分临床乳房炎牛乳和健康牛乳样品，PC1贡献率达92.7%，可以很好地反映样品的整体信息。电子鼻的18 个传感器对两种牛乳的风味化合物皆有响应，并且响应值各不相同。除LY2/LG传感器响应强度差异不显著，其余17 个传感器对两种牛乳的响应值均表现出显著差异（P＜0.05）。在健康牛乳中，T70/2、T40/2传感器有显著响应，对应香气增加。在乳房炎牛乳中，P30/1、LY2/gCT、P40/2、LY2/G等传感器具有显著响应，对应的不愉快臭味增加。结合传感器对应参考化合物的风味特征，由表2可知，奶牛患乳房炎后，其分泌的乳汁不新鲜，存在一定的刺激性气味，加工价值降低。
图2 健康和乳房炎牛乳的电子鼻PCA得分图(A)和载荷图(B)
表2 不同传感器对应的参考化合物
表2 不同传感器对应的参考化合物
由图3电子舌PCA图可知，乳房炎组和健康组牛乳滋味不同，有明显区分，PC1贡献率为67%，所占权重大，PC2贡献率为33%。所用传感器包括CTS（咸）、NMS（鲜）、AHS（酸）、SCS（苦）、ANS（甜）5 个专一属性和2 个综合属性（PKS、CPS）。健康牛乳中ANS传感器有显著响应，乳房炎牛乳中SCS传感器响应强度较高。其余传感器探头响应强度有差异但不显著。
图3 健康和乳房炎牛乳的电子舌PCA得分图(A)和载荷图(B)
04 H NMR分析结果如图4所示，利用基于H NMR的代谢组学技术从牛乳样本中共精确定性和定量54 种分子，主要为氨基酸、有机酸、碳水化合物、核苷、核苷酸及其衍生物等化合物。
图4 乳房炎乳HNMR波谱图
乳酸、异亮氨酸、醋酸、亮氨酸、3-羟基丁酸、精氨酸、缬氨酸在乳房炎牛乳中含量较高，其中4 种属于氨基酸类，其余3 种属于有机酸类。研究表明，在临床乳房炎牛乳样中，游离氨基酸（异亮氨酸、亮氨酸、精氨酸、缬氨酸）含量明显增加 。氨基酸含量显著增加的原因可能是较高的病原特异性发酵和蛋白质降解活性增强 。根据氨基酸的呈味特性与味觉强弱，将缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、精氨酸归类于苦味氨基酸。因此，可以判断乳房炎牛乳具有明显的苦味。乳酸可以由牛乳中的微生物产生，也可以通过乳房炎症后上皮细胞无氧呼吸产生。牛乳中的细菌会导致独特的代谢图谱，表现为乳酸含量升高。在本研究中，临床乳房炎组的乳酸代谢水平显著增加。醋酸是牛乳关键风味成分，具有较强的酸味，在较高浓度下会产生异味。丁酸在低浓度时具有奶香味，而含量过高时就会呈现较强的酸臭味。
与健康牛乳相比，乙酰肉碱、组氨酸、丙二酸盐、二甲基砜、麦芽糖、胞嘧啶核苷、三甲胺氮氧化物、肌酸、胆碱、柠檬酸、延胡索酸酯、顺乌头酸、2-氧戊二酸盐、肌酸酐、乳糖、甘氨酸在乳房炎牛乳中含量下降。这些分子主要参与能量和碳水化合物代谢、蛋白质代谢。三羧酸循环是主要的代谢途径，参与此代谢的化合物如柠檬酸、顺乌头酸、2-氧戊二酸盐在乳房炎牛乳样品中含量显著减少。柠檬酸可与糖共同代谢，在酶的催化下经多次转化最终形成丙酮酸，而丙酮酸的消耗则可能会产生其他挥发性风味物质。延胡索酸酯是三羧酸循环和尿素的中间产物。体细胞数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为细菌感染或酮症导致三羧酸循环功能受损，影响能量代谢，从而引起延胡索酸酯从乳腺上皮分泌或泄漏到牛乳中。甘氨酸是结构最简单的天然氨基酸，参与体内多种代谢过程，是肝脏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，参与能量代谢。乳糖是牛乳中一种重要的碳水化合物，当奶牛患临床乳房炎后，乳腺细胞膜被破坏，血液成分流入牛乳中。为维持渗透压稳定，乳糖含量下降。肉碱是机体内一种氨基酸衍生物，参与体内骨骼肌能量代谢、脂代谢、糖代谢等过程。肉碱在中间代谢的主要功能是将长链脂肪酸从细胞质运输到线粒体基，其前体物质是赖氨酸和甲硫氨酸，因此肉碱的缺乏会导致氨基酸代谢谱异常。肉碱在临床乳房炎牛乳中含量下降的原因可能是能量代谢受损。
04 结论与健康牛乳相比，乙酰肉碱、组氨酸、丙二酸盐、二甲基砜、麦芽糖、胞嘧啶核苷、三甲胺氮氧化物、肌酸、胆碱、柠檬酸、延胡索酸酯、顺乌头酸、2-氧戊二酸盐、肌酸酐、乳糖、甘氨酸在乳房炎牛乳中含量下降。这些分子主要参与能量和碳水化合物代谢、蛋白质代谢。三羧酸循环是主要的代谢途径，参与此代谢的化合物如柠檬酸、顺乌头酸、2-氧戊二酸盐在乳房炎牛乳样品中含量显著减少。柠檬酸可与糖共同代谢，在酶的催化下经多次转化最终形成丙酮酸，而丙酮酸的消耗则可能会产生其他挥发性风味物质。延胡索酸酯是三羧酸循环和尿素的中间产物。体细胞数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为细菌感染或酮症导致三羧酸循环功能受损，影响能量代谢，从而引起延胡索酸酯从乳腺上皮分泌或泄漏到牛乳中。甘氨酸是结构最简单的天然氨基酸，参与体内多种代谢过程，是肝脏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，参与能量代谢。乳糖是牛乳中一种重要的碳水化合物，当奶牛患临床乳房炎后，乳腺细胞膜被破坏，血液成分流入牛乳中。为维持渗透压稳定，乳糖含量下降。肉碱是机体内一种氨基酸衍生物，参与体内骨骼肌能量代谢、脂代谢、糖代谢等过程。肉碱在中间代谢的主要功能是将长链脂肪酸从细胞质运输到线粒体基，其前体物质是赖氨酸和甲硫氨酸，因此肉碱的缺乏会导致氨基酸代谢谱异常。肉碱在临床乳房炎牛乳中含量下降的原因可能是能量代谢受损。
利用基于H NMR的代谢组学技术结合智能感官、乳成分分析仪，探究临床乳房炎对牛乳理化特性、风味和滋味物质的影响。结果表明，电子鼻和电子舌能够成功区分健康牛乳和乳房炎牛乳气味和滋味的差异。采用H NMR技术对健康牛乳和乳房炎牛乳的小分子物质进行测定，共分析鉴定出54 种化合物，其中23 种分子含量在两组牛乳样本中差异显著。具体表现为乳房炎牛乳中氨基酸和有机酸的含量明显增加，导致乳制品产生不愉悦的酸臭味。本研究为鉴别健康牛乳和临床乳房炎牛乳提供数据支持，为原料乳质量控制提供科学依据，有助于提高乳制品的风味品质。
参考文献：卢璇,张茜,赵宇轩,等.基于代谢组学技术结合智能感官探究临床乳房炎对牛乳风味和滋味物质的影响[J].食品科学,2023,44(20):260-267.
提醒：文章仅供参考，如有不当，欢迎留言指正和交流。且读者不应该在缺乏具体的专业建议的情况下，擅自根据文章内容采取行动，因此导致的损失，运营方不负责。如文章涉及侵权或不愿我平台发布，请联系小编。
