基于電子鼻分析不同PET阻隔瓶對鮮牛奶風味的影響

馬蕊，李敏，李艷娟，付翠霞，陳彩銳

君樂寶乳業集團有限公司（石家莊 050221）

我國乳制品的消費結構主要是以液態奶為主，占總量的60%～70%，其中常溫液態奶因其保質期長，對運輸和儲存溫度要求不高等優勢在奶類消費品占據主導地位。隨著生活水平的提高、冷鏈運輸的發展、國人消費觀的轉變、消費品類細分化，低溫鮮牛奶憑借著新鮮、美味、營養被更多的消費者青睞，未來有望成為液態奶主導產品[1-2]。悅鮮活作為君樂寶乳業推出的一款鮮牛奶，其采用先進的INF0.09秒超瞬時殺菌技術[3-4]，保留了更多活性蛋白（乳鐵蛋白、α-乳白蛋白、β-乳球蛋白）為消費者提供了一種更好的營養選擇。

消費者在注重乳品營養的同時，其品質的好壞也是不容忽視的，感官測評作為測評乳品品質的方法之一，它可以準確了解消費者對乳品品質的感官感受[5]。然而，感官測評過程中測評時間、人員測評狀態會對感官測評結果的準確性和重復性產生不同程度的影響。在感官測評中要求測評人員具備高感官靈敏度及一定的語言描述能力[6]，可對感官特性指標進行反復評價，以期保證一致性，減小誤差。相較于感官測評而言，電子鼻是以模仿人類嗅覺為工作原理，對樣品的揮發性化合物進行分析。

超快速氣相電子鼻作為一種新型的氣味分析儀器，依靠氣相色譜的分離原理，以色譜峰為影響因子，利用化學計量學進行主成分分析（PCA），判別因子分析（DFA），創建模型，進行多元化分析。采用正構烷烴nC6～nC16對數據校準，計算保留指數于Aro Chem Base數據庫進行定性分析。超快速氣相電子鼻具有穩定、客觀、快速等特點，且可在樣品喜好程度低下時進行客觀檢測，無需考慮評價員接受問題。與傳統傳感器型電子鼻相比，超快速氣相電子鼻通過氣相輸出、分離更多的揮發性化合物信號，雙保留指數的定性能夠更為準確地獲取化合物的風味信息，以便于對化合物進行深層次研究[7]，它們已被廣泛應用于牛奶[8]、白酒[9]、花椒油[10]等產品的研究。為研究光照對鮮牛奶品質的影響，對透明PET瓶裝鮮牛奶以及添加不同質量分數的阻光色油PET阻隔瓶裝的鮮牛奶樣品為研究對象，對光照之后的口味、氣味進行分析，討論風味變化的規律，以期對鮮牛奶的實際生產及銷售做出指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

超瞬時殺菌乳（君樂寶乳業集團有限公司）；添加質量分數分別為8%，10%和12%的阻光色油PET阻隔瓶，透明PET瓶，正構烷烴nC6～nC16混合標樣；Heracles NEO超快速氣相電子鼻（法國Alpha M.O.S公司）；PAL RSI全自動頂空進樣器（瑞士CTC公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

將滅菌后的鮮牛奶分別灌裝至4種PET阻隔瓶，而后將4種樣品置于光照強度3500～4000 Lux，4～6 ℃儲存條件，分別在0，3，7，14，21和31 d取樣進行電子鼻檢測和感官品評。

1.2.2 感官品評分析

15名培訓型評價員用0～10線性標度（0→10表示察覺不到→極強）評價樣品的關鍵感官特性（奶香氣、異味、氧化味）強度，25名非培訓型評價員采用9點快感標度評價樣品的整體口味喜好度（9→1表示極其喜歡→極其不喜歡，＜5不能接受）。

1.2.3 超快速氣相電子鼻檢測分析

樣品使用全自動超快速氣相色譜電子鼻Heracles NEO進行檢測分析，每個樣品5個平行，分析參數如表1所示。電子鼻中的兩根色譜柱分別為MXT-5（弱極性）和MXT-1701（極性）。

表1 分析參數

1.3 數據處理

采用Alphasoft軟件中變量統計分析對電子鼻檢測所得數據進行主成分分析和樣品間區別指數分析；結合保留指數和AroChemBase定性數據庫對物質進行定性分析。采用SPSS 22.0對感官品評所得數據進行顯著性分析，統計分析方法采用雙因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 感官品評結果分析

將3種不同質量分數的阻光色油PET瓶灌裝的鮮牛奶和透明PET瓶罐裝的鮮牛奶進行0～31 d感官品評，品評時間點分別為0，3，7，14，21和31 d，結果如圖1～圖4所示。在31 d內各樣品的整體喜好度均呈下降趨勢，其中透明PET瓶明顯不受喜歡，在3 d時整體喜好度平均值＜5（透明PET各指標只測試到7 d），與3個阻光色油PET瓶裝樣品相比存在顯著性差異，3個不同質量分數的阻光色油PET樣品的整體喜好度平均值相比均無顯著性差異，整體下降趨勢不明顯，均優于透明PET瓶樣品。

圖1 整體喜好度變化趨勢分析

圖2 奶香氣強度變化趨勢分析

圖3 異味強度變化趨勢分析

圖4 氧化味強度變化趨勢分析

在感官強度指標分析中，透明PET瓶各感官指標變化最為顯著，隨光照時間的增加，奶香氣強度顯著減弱，異味、氧化味強度顯著增強，而有避光措施的阻光色油8%，10%和12% PET瓶樣品整體喜好度、奶香氣強度呈略下降趨勢，異味、氧化味強度稍呈上升趨勢，三者相比無顯著性變化，添加了阻光色油的PET樣品明顯比無避光的透明PET瓶對鮮牛奶的品質更具保護力。

2.2 主成分與樣品間距離分析

利用電子鼻對所有樣品進行檢測并進行PCA分析、樣品間距離分析。在樣品間距離分析中兩個樣品組間區別指數（相對距離）越大則組間的區別越大，反之越小[11]。

從表2獲知，在相同時間點內，透明PET樣品與3個不同質量分數阻光色油樣品的區別指數均較大，即從初始測試時間3 d起，透明PET瓶就與阻光色油PET樣品的相對距離較大，區別指數均在92%以上，而且隨著光照時間的增加，透明PET瓶與阻光色油PET瓶相對距離不斷增大，進一步表明，透明PET樣品與3個阻光色油PET樣品差異最大。反觀3個阻光色油PET樣品之間互相比較的區別指數、相對距離相似無明顯差別，兩兩之間無明顯相近的樣品，這與感官測評結果一致，阻光PET瓶的樣品更穩定。

表2 樣品間的區別指數

透明PET樣品與3個不同質量分數的阻光色油PET樣品間風味差異大，為進一步分析透明PET瓶樣品不同時間點的風味變化，將透明PET樣品進行單獨的PCA分析，圖5為透明PET樣品6個時間點的PCA分類結果，其中PC1和PC2總貢獻率達到99.1%，遠高于80%，能夠有效區分不同時間點的樣本風味，從圖中看樣品間存在明顯差異，其中0，3和7 d相對氣味距離均較近，差異較小，與14，21和31 d相對氣味距離較遠，差異較大。

圖5 透明PET樣品不同時間點PCA分析

2.3 物質定性分析

通過正構烷烴標樣計算保留指數，利用Aro Chem Base數據庫將0 d樣品與所有樣品的差異色譜峰分別進行定性及含量分析，可能含有的揮發性化合物見表3，此次試驗所用儀器為質量型檢測器-氫離子火焰監測器，揮發性化合物含量的多少表征在峰面積上，表3中呈現了不同揮發性化合物物的峰面積。結果顯示，三甲胺、乙醇、2-丙醇的含量隨著時間的增長也隨之增長，在未阻隔的透明PET瓶樣品中增長尤為明顯。戊醛作為光敏作用的產物之一[12]，其存在于透明PET瓶所有檢測時間點內，阻光色油8%和10%阻隔PET瓶的7～31 d，阻光色油12%阻隔PET瓶14～31 d，且該物質在透明PET瓶中的含量要遠高于阻隔PET瓶。12%阻隔PET瓶中檢測到的時間晚于8%和10%阻隔PET瓶，可見稍高的質量分數對戊醛的產生有一定的延緩作用。2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸僅在未避光的透明PET樣品檢測到，在14 d達到頂峰而后下降。Kim等[12]的研究表明，戊醛、2-丙醇和二甲基二硫是由光敏作用產生的，二甲基二硫會隨著光照時間的增加，濃度不斷增加。乙酸具有奶香味及酸味[13]，可能存在于所有樣品，不同的是該化合物在透明PET瓶中的含量顯著高于有避光措施的阻光色油PET瓶樣品，其隨著光照時間的延長，乙酸含量也隨之增加。苯甲醛作為牛奶光氧化的特征化合物，在一定程度上表征了牛奶的品質情況，其含量愈高品質愈下降[14-16]。由表3所示，苯甲醛出現在透明PET各時間點的樣品中，14 d時最高，之后下降趨于平穩，結合感官品評結果來看，該樣品3 d時非培訓型評價員的整體喜好度已處于接受程度以下，可見光照嚴重影響了鮮牛奶的整體感官品質。

3 結論

利用人工感官與智能儀器電子鼻相結合的方式，對光照條件下不同PET瓶裝鮮牛奶風味進行分析。由感官評價可知：透明PET瓶在3 d時，整體喜好度平均值低于5分，異味、氧化味強度顯著強于添加不同質量分數的阻光色油PET瓶，而不同質量分數的阻光色油PET瓶樣品在超出保質期的31 d時喜好度平均值均高于5分，在一定程度上延長了鮮牛奶的保質期。由樣品間距離分析可知，透明PET瓶與不同質量分數的阻光色油PET瓶在各時間點均存在較大差異，不同質量分數的阻光色油PET瓶之間無差異。對差異性物質進行定性及含量分析，結果顯示：隨著光照時間的增加，三甲胺、2-丙醇、戊醛、2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸的含量隨之增多，其中，2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸僅在未避光的透明PET瓶樣品中出現，表明光照對鮮牛奶風味的影響顯著，在不同質量分數PET阻隔瓶中，8%的PET阻隔瓶亦可有效保護鮮牛奶的風味，阻光色油質量分數相差4%左右對產品風味影響不大。此次研究為保障鮮牛奶運輸、銷售過程中品質提供了一定的理論基礎，同時為企業在兼顧產品品質、產品外觀美觀度、生產成本上提供新的思路。商業化的產品服務于人，滿足人的多種需求，在風味研究中智能儀器彌補了人工感官評價的主觀性，人工感官評價補充了智能儀器所不具備的感知真實性，將兩者結合全面的分析樣品的感官品質，為生產消費者所喜愛的產品提供技術參考。