基于电子鼻分析不同PET阻隔瓶对鲜牛奶风味的影响

马蕊，李敏，李艳娟，付翠霞，陈彩锐

君乐宝乳业集团有限公司（石家庄 050221）

我国乳制品的消费结构主要是以液态奶为主，占总量的60%～70%，其中常温液态奶因其保质期长，对运输和储存温度要求不高等优势在奶类消费品占据主导地位。随着生活水平的提高、冷链运输的发展、国人消费观的转变、消费品类细分化，低温鲜牛奶凭借着新鲜、美味、营养被更多的消费者青睐，未来有望成为液态奶主导产品[1-2]。悦鲜活作为君乐宝乳业推出的一款鲜牛奶，其采用先进的INF0.09秒超瞬时杀菌技术[3-4]，保留了更多活性蛋白（乳铁蛋白、α-乳白蛋白、β-乳球蛋白）为消费者提供了一种更好的营养选择。

消费者在注重乳品营养的同时，其品质的好坏也是不容忽视的，感官测评作为测评乳品品质的方法之一，它可以准确了解消费者对乳品品质的感官感受[5]。然而，感官测评过程中测评时间、人员测评状态会对感官测评结果的准确性和重复性产生不同程度的影响。在感官测评中要求测评人员具备高感官灵敏度及一定的语言描述能力[6]，可对感官特性指标进行反复评价，以期保证一致性，减小误差。相较于感官测评而言，电子鼻是以模仿人类嗅觉为工作原理，对样品的挥发性化合物进行分析。

超快速气相电子鼻作为一种新型的气味分析仪器，依靠气相色谱的分离原理，以色谱峰为影响因子，利用化学计量学进行主成分分析（PCA），判别因子分析（DFA），创建模型，进行多元化分析。采用正构烷烃nC6～nC16对数据校准，计算保留指数于Aro Chem Base数据库进行定性分析。超快速气相电子鼻具有稳定、客观、快速等特点，且可在样品喜好程度低下时进行客观检测，无需考虑评价员接受问题。与传统传感器型电子鼻相比，超快速气相电子鼻通过气相输出、分离更多的挥发性化合物信号，双保留指数的定性能够更为准确地获取化合物的风味信息，以便于对化合物进行深层次研究[7]，它们已被广泛应用于牛奶[8]、白酒[9]、花椒油[10]等产品的研究。为研究光照对鲜牛奶品质的影响，对透明PET瓶装鲜牛奶以及添加不同质量分数的阻光色油PET阻隔瓶装的鲜牛奶样品为研究对象，对光照之后的口味、气味进行分析，讨论风味变化的规律，以期对鲜牛奶的实际生产及销售做出指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

超瞬时杀菌乳（君乐宝乳业集团有限公司）；添加质量分数分别为8%，10%和12%的阻光色油PET阻隔瓶，透明PET瓶，正构烷烃nC6～nC16混合标样；Heracles NEO超快速气相电子鼻（法国Alpha M.O.S公司）；PAL RSI全自动顶空进样器（瑞士CTC公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

将灭菌后的鲜牛奶分别灌装至4种PET阻隔瓶，而后将4种样品置于光照强度3500～4000 Lux，4～6 ℃储存条件，分别在0，3，7，14，21和31 d取样进行电子鼻检测和感官品评。

1.2.2 感官品评分析

15名培训型评价员用0～10线性标度（0→10表示察觉不到→极强）评价样品的关键感官特性（奶香气、异味、氧化味）强度，25名非培训型评价员采用9点快感标度评价样品的整体口味喜好度（9→1表示极其喜欢→极其不喜欢，＜5不能接受）。

1.2.3 超快速气相电子鼻检测分析

样品使用全自动超快速气相色谱电子鼻Heracles NEO进行检测分析，每个样品5个平行，分析参数如表1所示。电子鼻中的两根色谱柱分别为MXT-5（弱极性）和MXT-1701（极性）。

表1 分析参数

1.3 数据处理

采用Alphasoft软件中变量统计分析对电子鼻检测所得数据进行主成分分析和样品间区别指数分析；结合保留指数和AroChemBase定性数据库对物质进行定性分析。采用SPSS 22.0对感官品评所得数据进行显著性分析，统计分析方法采用双因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 感官品评结果分析

将3种不同质量分数的阻光色油PET瓶灌装的鲜牛奶和透明PET瓶罐装的鲜牛奶进行0～31 d感官品评，品评时间点分别为0，3，7，14，21和31 d，结果如图1～图4所示。在31 d内各样品的整体喜好度均呈下降趋势，其中透明PET瓶明显不受喜欢，在3 d时整体喜好度平均值＜5（透明PET各指标只测试到7 d），与3个阻光色油PET瓶装样品相比存在显著性差异，3个不同质量分数的阻光色油PET样品的整体喜好度平均值相比均无显著性差异，整体下降趋势不明显，均优于透明PET瓶样品。

图1 整体喜好度变化趋势分析

图2 奶香气强度变化趋势分析

图3 异味强度变化趋势分析

图4 氧化味强度变化趋势分析

在感官强度指标分析中，透明PET瓶各感官指标变化最为显著，随光照时间的增加，奶香气强度显著减弱，异味、氧化味强度显著增强，而有避光措施的阻光色油8%，10%和12% PET瓶样品整体喜好度、奶香气强度呈略下降趋势，异味、氧化味强度稍呈上升趋势，三者相比无显著性变化，添加了阻光色油的PET样品明显比无避光的透明PET瓶对鲜牛奶的品质更具保护力。

2.2 主成分与样品间距离分析

利用电子鼻对所有样品进行检测并进行PCA分析、样品间距离分析。在样品间距离分析中两个样品组间区别指数（相对距离）越大则组间的区别越大，反之越小[11]。

从表2获知，在相同时间点内，透明PET样品与3个不同质量分数阻光色油样品的区别指数均较大，即从初始测试时间3 d起，透明PET瓶就与阻光色油PET样品的相对距离较大，区别指数均在92%以上，而且随着光照时间的增加，透明PET瓶与阻光色油PET瓶相对距离不断增大，进一步表明，透明PET样品与3个阻光色油PET样品差异最大。反观3个阻光色油PET样品之间互相比较的区别指数、相对距离相似无明显差别，两两之间无明显相近的样品，这与感官测评结果一致，阻光PET瓶的样品更稳定。

表2 样品间的区别指数

透明PET样品与3个不同质量分数的阻光色油PET样品间风味差异大，为进一步分析透明PET瓶样品不同时间点的风味变化，将透明PET样品进行单独的PCA分析，图5为透明PET样品6个时间点的PCA分类结果，其中PC1和PC2总贡献率达到99.1%，远高于80%，能够有效区分不同时间点的样本风味，从图中看样品间存在明显差异，其中0，3和7 d相对气味距离均较近，差异较小，与14，21和31 d相对气味距离较远，差异较大。

图5 透明PET样品不同时间点PCA分析

2.3 物质定性分析

通过正构烷烃标样计算保留指数，利用Aro Chem Base数据库将0 d样品与所有样品的差异色谱峰分别进行定性及含量分析，可能含有的挥发性化合物见表3，此次试验所用仪器为质量型检测器-氢离子火焰监测器，挥发性化合物含量的多少表征在峰面积上，表3中呈现了不同挥发性化合物物的峰面积。结果显示，三甲胺、乙醇、2-丙醇的含量随着时间的增长也随之增长，在未阻隔的透明PET瓶样品中增长尤为明显。戊醛作为光敏作用的产物之一[12]，其存在于透明PET瓶所有检测时间点内，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，且该物质在透明PET瓶中的含量要远高于阻隔PET瓶。12%阻隔PET瓶中检测到的时间晚于8%和10%阻隔PET瓶，可见稍高的质量分数对戊醛的产生有一定的延缓作用。2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸仅在未避光的透明PET样品检测到，在14 d达到顶峰而后下降。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产生的，二甲基二硫会随着光照时间的增加，浓度不断增加。乙酸具有奶香味及酸味[13]，可能存在于所有样品，不同的是该化合物在透明PET瓶中的含量显著高于有避光措施的阻光色油PET瓶样品，其随着光照时间的延长，乙酸含量也随之增加。苯甲醛作为牛奶光氧化的特征化合物，在一定程度上表征了牛奶的品质情况，其含量愈高品质愈下降[14-16]。由表3所示，苯甲醛出现在透明PET各时间点的样品中，14 d时最高，之后下降趋于平稳，结合感官品评结果来看，该样品3 d时非培训型评价员的整体喜好度已处于接受程度以下，可见光照严重影响了鲜牛奶的整体感官品质。

3 结论

利用人工感官与智能仪器电子鼻相结合的方式，对光照条件下不同PET瓶装鲜牛奶风味进行分析。由感官评价可知：透明PET瓶在3 d时，整体喜好度平均值低于5分，异味、氧化味强度显著强于添加不同质量分数的阻光色油PET瓶，而不同质量分数的阻光色油PET瓶样品在超出保质期的31 d时喜好度平均值均高于5分，在一定程度上延长了鲜牛奶的保质期。由样品间距离分析可知，透明PET瓶与不同质量分数的阻光色油PET瓶在各时间点均存在较大差异，不同质量分数的阻光色油PET瓶之间无差异。对差异性物质进行定性及含量分析，结果显示：随着光照时间的增加，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随之增多，其中，2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸仅在未避光的透明PET瓶样品中出现，表明光照对鲜牛奶风味的影响显著，在不同质量分数PET阻隔瓶中，8%的PET阻隔瓶亦可有效保护鲜牛奶的风味，阻光色油质量分数相差4%左右对产品风味影响不大。此次研究为保障鲜牛奶运输、销售过程中品质提供了一定的理论基础，同时为企业在兼顾产品品质、产品外观美观度、生产成本上提供新的思路。商业化的产品服务于人，满足人的多种需求，在风味研究中智能仪器弥补了人工感官评价的主观性，人工感官评价补充了智能仪器所不具备的感知真实性，将两者结合全面的分析样品的感官品质，为生产消费者所喜爱的产品提供技术参考。