光氧化對超高溫滅菌乳感官品質的影響研究

王少雷 譚冬飛 張清陽 蘇美丞 張霞 賈曼 陳剛

摘 要：目的：分析影響牛奶光氧化反應的主要環境因素，為超高溫滅菌乳貨架期內合理儲藏和包裝方式的選擇提供科學依據。方法：對比透明瓶中中國荷斯坦牛超高溫滅菌奶在26 ℃儲藏溫度下，不同光照強度和不同含氧量時產生的感官差異。結果與結論：牛奶光氧化引起的感官差異只在光照和氧氣同時存在時產生，并與光照強度和氧氣含量呈正相關。

關鍵詞：UHT;光氧化;感官評價

光導致乳品風味變化對于乳品行業來說是一個嚴重的問題，包裝材料對于避免這種特殊的牛奶變質至關重要，不同包裝材料的透氣性和透光性不同，目前市場上常采用利樂[1]、百利[2]等遮光材料包裝，此類包裝牛奶的溶氧量基本不隨貯存時間的增加而發生變化，且遮光性能強[3]。近年來，市場上出現大量透明包裝材料牛奶，同消費者“看得見的安全”理念相符合，因此吸引了不少消費者嘗鮮購買，但在其儲藏在貨架期的過程中會發生光氧化反應。牛奶中的光氧化分為光解自氧化（即主要由脂質引起的紫外線誘導的自由基產生）或光敏氧化（在存在光敏劑的情況下發生）[4-5]。牛奶中最常見的光敏劑為核黃素，在全脂牛奶（通常為3.5%脂肪）中濃度為141 μg/100 g [6]。其機理主要是光照產生能量被牛奶中的光敏劑（核黃素、葉綠素[7]、四吡咯[8]等）吸收，變為易于基態氧反應的高能狀態，產生單線激發態氧。單線激發態氧為超強氧化劑攻擊電荷高密度區域（雙鍵），產生不穩定的六元環過渡態，通過雙鍵位移反式構象的氫過氧化物并繼續分解為有害物質，進而對牛奶品質產生影響[9-11]。牛奶光氧化是限制牛奶貨架期的主要原因之一，光氧化對牛奶中蛋白質影響主要分為兩種：一是光線直接作用于蛋白質中的芳香族氨基酸、色氨酸和苯基丙氨酸，導致肽鏈斷裂蛋白質變性，產生異味和毒害物質;二是光線作用于光敏劑產生單線態氧將蛋氨酸氧化成硫醇、硫化物、二甲基二硫化物等，能使牛奶產生異味而變質的物質影響牛奶品質[11-13]。牛奶中脂肪的光氧化主要是單線態氧作用于油脂的不飽和脂肪酸雙鍵上，形成不穩定六元環結構，分解產生醛、酮、酸等物質[9，13];此外，光氧化會破壞牛奶中的維生素，牛奶中的光敏劑吸收光能產生單線態氧，破壞維生素分子上的二、三鍵，降低牛奶營養價值[14-16]。本研究旨在通過對比不同光照強度、灌裝液面和牛奶品種對UHT奶貨架期內光氧化程度和感官品質的影響，找到牛奶光氧化反應關鍵影響條件，為UHT奶的合理儲藏和銷售提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

從四川新希望乳業有限公司采集中國荷斯坦生牛乳。

1.2 儀器

APV1000均質機，北京漢默泰克流體技術有限公司;PT-20T實驗室小型超高溫滅菌機，上海沃迪科技有限公司;TF-AS1無菌填充室，上海沃迪科技有限公司;MT-4617LED燈用照度計，臺灣寶工實業股份有限公司;UPT-Ⅱ-10T超純水機，四川優普超純科技有限公司;RW-20攪拌器套裝，廣州艾卡儀器設備有限公司;無菌耐熱瓶，杭州全泉科技有限公司;日光燈。

1.3 方法

通過酒精實驗[17]和煮沸試驗[18]對生牛乳品質檢測，確定采集的生乳樣品正常。采集預冷后的中國荷斯坦牛奶生牛乳30 L，用攪拌器攪拌均勻，分裝入小桶后在微波爐上進行水浴預熱至60 ℃。于180～200 bar進行均質，均質后的樣品進行138 ℃殺菌5 s的超高溫瞬時滅菌，在無菌罐裝室進行灌裝。灌裝后將樣品按如下處理進行儲藏，5 d后由6名專業人士組成的感官評定小組進行感官品評，并對結果進行分析。

根據加速試驗要求通過改變超高溫滅菌乳的儲存環境，在短時間內影響牛奶物理或化學等理化因素，模擬自然條件下商品品質的變化，從而預測其貨架期與實際儲存運銷環境之間的關系[19]。據此設置牛奶于26 ℃儲存條件下，進行不同光照強度（0、2 000、4 000、6 000 Lux）、不同液面高度（1/4、2/4、3/4、4/4）、不同光照時長（1、2、3、4、5 d）的處理后，根據附表進行感官評價做好記錄存于-20 ℃避光備用。

2 結果與分析

2.1 光氧化樣品滋味分析

2.1.1 不同光照強度對牛奶光氧化程度和感官評價的影響 對感官評價結果使用IBM SPSS Statistics 25軟件進行標準化后，經過GraphPad Prism 7軟件處理后得到如上結果，并使用IBM SPSS Statistics 25軟件進行顯著性分析。由圖1可以看出，UHT牛奶儲存在26 ℃時，與0 Lux（遮光樣品）相比，光照強度為2 000、4 000、6 000 Lux對牛奶感官影響大差異顯著（P<0.05），但隨著光照強度的增加感官評價得分無明顯差異（P>0.05），可能是由于氧氣含量很高，在光照第一天時就可能達到感官品嘗的最大閾值，品嘗者已無法接受，故得分普遍偏高。由圖2、圖3可以看出，當牛奶灌裝液面恒定時，感官評價得分在0 Lux時最低，隨著光照強度的增加感官評價得分不斷增加，在6 000 Lux時達到最高，表明隨著光照強度的增加牛奶光氧化反應的程度不斷增加，產生含硫化合物和羰基化合物，使得品評人員打分偏高。由圖4可以看出，當灌裝液面為4/4（即上層空氣含量為0）時，隨著光照強度的變化，感官評價得分并沒有較大差異（P>0.05），表明當牛奶包裝中氧氣含量很低（接近0時），光氧化程度受到光照強度變化的影響很小。

2.1.2 不同氧氣含量對牛奶光氧化影響 對感官評價結果使用IBM SPSS Statistics 25軟件進行標準化后，經過GraphPad Prism 7軟件處理后得到如上結果，并使用IBM SPSS Statistics 25軟件進行顯著性分析。由圖5可以看出，UHT牛奶在儲存在26 ℃時，光照強度為0 Lux時，灌裝液面高度變化并不會對光氧化感官評價得分造成影響（P<0.05）。因此當牛奶處于遮光時，光氧化程度很小，且不會受到含氧量影響。由圖6～8可以看出，在相同光照強度下，隨著灌裝液面高度的降低，感官評價得分不斷增加且差異明顯（P>0.05），表明在有光照存在情況下，光氧化程度隨著氧氣含量的增加不斷加重，導致產生的含硫化合物和羰基化合物增加，進而影響口感。

2.2 光氧化樣品組織狀態和色澤分析

對光照后的樣品進行感官評價時，需要剔除出現乳清析出或者粘度增加的牛奶，因為這些牛奶可能在灌裝時瓶口消毒不徹底，使其受到微生物污染發生變質。通過色澤對比可以得出，牛奶在受到光照后出現顏色由淡黃色變為純白色，根據徐雯等[20]的研究表明，牛奶光照后顏色變化，主要是由于光照對牛奶中的光敏劑尤其是核黃素的降解作用產生[20]。

3 結論

根據感官評價結果可以得出，光照和氧氣含量對牛奶光氧化影響顯著，光照和含氧量在UHT牛奶儲藏過程發生的光氧化反應中起重要作用。當牛奶暴露在可見光下會產生與蛋白質和脂類氧化有關的異味，如由蛋氨酸降解引起的硫化合物和脂肪酸產生的羰基化合物（醛和酮）[13]。在光照強度為0 Lux或者在灌裝滿瓶時，牛奶光氧化反應速率大大降低，而工廠在灌裝時由于運送過程顛簸無法達到滿瓶效果勢必會有氧氣存在，故遮光是最有效的減輕光氧化反應的措施。而目前市場上出現的小白袋牛奶，成本固然降低但單純的透明包裝造成的光氧化使得產品風味變差，影響儲藏時間，因此UHT奶在儲藏和銷售過程中應避免光線照射?！?/p>

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Effect of Photooxidation on the Sensory Quality of UHT Milk

WANG Shao-lei 1，TAN Dong-fei 1，ZHANG Qing-yang 2，SU Mei-cheng 1，ZHANG Xia 1，JIA Man 1，CHEN Gang1

（1 Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-products，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;2 Hebei University of Engineering，Handan 056000，China）

Abstract：Objective To explore the main environmental factors that affect the photooxidation reaction of milk to provide scientific basis for the selection of reasonable storage and packaging methods for UHT milk during the shelf life.Method This study compared the sensory differences of Chinese Holstein UHT milk in a transparent bottle at 26 ℃ storage temperature，with different light intensities and different oxygen levels.Result and Conclusion The sensory difference caused by milk photooxidation only occured when light and oxygen exist at the same time，and was positively Correlated with light intensity and oxygen content.

Keywords：UHT;photooxidation;sensory evaluation