酸奶中品质检测方案(感官智能分析)

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中国乳品工业dairyINDUSTRYwww.chinadairy.netzgrpgy@163.com 生产与管理Production & Management 褐色酸奶产品品质的评价 韩千慧，刘丹丹，望诗琪，杨江，葛东颖，郭壮 (湖北文理学院食品科学技术学院，湖北襄阳441053) 摘 要：选取10种酸奶发酵剂进行了褐色酸奶和普通酸奶的制备，并采用电子舌、质构仪和高效液相色谱仪对其产品品质进行了评价。通过配对t检验发现，较之普通酸奶，褐色酸奶酸味显著偏弱(P<0.05)，硬度、稠度、凝聚性、表观黏度和黏度均显著偏小(P<0.05)。使用高效液相色谱法检测发现乳酸和乙酸为酸奶中的主要有机酸，且褐色酸奶中乳酸含量显著偏低(P<0.05)。经主成分分析、多元方差分析和基于非加权组平均法聚类分析发现，褐色酸奶和普通酸奶产品品质存在明显差异。由此可见，褐色酸奶具有较为独特的产品品质。 关键词：褐色酸奶；电子舌；质构；品质评价 中图分类号：TS252.54 文献标识码：A 文章编号：1001-2230(2018)08-0051-04 Product quality assessment of brown yogurt HAN Qianhui，LIU Dandan，WANG Shiqi，YANG Jiang，GE Dongying，GUO Zhuang (College of Food Science and Technology， Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，China) bstract： The product quality of brown yogurt and common yogurt， which fermented by10 yogurt starters， were studied by electronictongue， texture analyzer， and high-performance liquid chromatography. The results of paired t test indicated that the abundance of sournesswas more weaker in brown yogurt(P<0.05)， and the same trends existed among hardness， consistency， cohesiveness， and index of viscosity ofbrown yogurt(P<0.05). The composition of organic acid was determinate by high performance liquid chromatography (HPLC) method，theresults shown that lactic acid and acetic acid were majority of the organic acids in yogurt， and the content of lactic acid with a lower abun-dance in brown yogurt(P<0.05). Principal component analysis， multivariate analysis of variance， and cluster analysis based on unweightedpair group method analysis all showed that there were significant differences in product quality profile between brown yogurt and commonyogurt. Thus， we can conclude that brown yogurt has their own unique product quality. Key words： Brown yogurt； Electronic tongue； Texture quality； Quality evaluation 引言 酸奶是以牛(羊)乳或乳粉为主要原料，经巴氏杀菌后添加保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵而成的发酵乳制品，因风味独特、口感良好和营养价值丰富而备受消费者的青睐"。随着经济的发展，人民生活水平的改善，消费者对于酸奶产品多样性的需求也随之提高高。作为近两年出现的一种新型酸奶制品，褐色酸奶虽在国内的产量相对较少，但具有较好的市场前景。高温美拉德反应赋予了褐色酸奶独特的色泽、滋味及口感“-5，然而目前关于褐变酸奶产品品质评价的研究报道尚少。 通过模拟人体舌头味觉细胞，电子舌实现了部分感官指标的数字化评价，在一定程度上排除了感官鉴 ( 收稿日期：2018-03-30 ) ( 基金项目：湖北省荆楚卓越工程师协同育人计划(201657)。 ) ( 作者简介：韩千慧(1996 - )，女，本科，研究方向为食品生物技术。 ) ( 通讯作者：郭壮 ) 评的不稳定性，在酸奶、奶酪和原料乳等乳制品滋味品质评价中有着广泛的应用。通过对食品多种作用力的测定，质构仪能够较为灵敏客观地评价食品的物性指标，在酸奶和和奶酪等乳制品质构评价中亦有着广泛的应用。 本研究选取10种市售酸奶发酵剂分别进行了褐色酸奶和普通酸奶的制备，同时结合多元统计学方法，从色度、滋味和质构等维度对两类酸奶产品品质进行了评价，并对其有机酸种类和构成进行了解析，以期为后续褐变酸奶相关产品的开发提供数据参考和技术支撑。 1实验 1.1试剂及仪器设备 1.1.1材料 全脂乳粉，蔗糖，酸奶发酵剂。 内部溶液、阳离子溶液、阴离子溶液、预处理溶液和参比溶液。 普通化学试剂：草酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、苹 果酸、乳酸、乙酸、异丙醇和甲醇。 1.1.2 设备 DHP 9272型电热恒温培养箱，GYB120-3S型高压均质机，DV-III Ultra 型流变仪， TA.XT plus 型质构仪；LXJ-IIB型低速大容量多管离心机，UltraScan PRO型全自动多功能色度仪，SA 402B型电子舌，LC-20ADXR型高效液相色谱仪， Inertsil ODS-SP 型C18色谱柱。 1.2 酸奶的制作 分别按照质量比11.5%、6.5%和82.0%的比例将全脂奶粉、蔗糖和水混合均匀水合30 min 后进行两段均质(一段20MPa，二段4MPa)，对照组复原乳95℃5 min加热杀菌，试验组121℃3h加热杀菌。复原乳冷却至室温后快速分装入250 mL灭菌烧杯中，并分别接接1~10号发酵剂，置于42℃培养箱中恒温发酵至pH值为4.5，放冰冰水中快速冷却后，4℃后熟24h备用。 1.3 酸奶色度的测定 将混匀后的酸奶样品置于50 mmx50 mm 比色皿中，使用多功能色度仪对其各色度指标进行测定。测试条件为反射，结果以明亮度L*(暗→亮：0→100)，红绿值a*(绿一→红+)，黄蓝值b*(蓝一→黄+)表示。按照以下公式对色差进行计算 1.4 酸奶滋味指标的测定 取50 g酸奶样品加入100 mL去离子水稀释混匀，常温下3000 rpm离心10 min，取上清液用快速滤纸过滤，滤液备用。参照王玉荣的方法，使用SA 402B电子舌对酸奶样品的酸、苦、涩、咸、鲜味及后味A(涩的回味)、后味B(苦的回味)和丰度(鲜的回味)等8个指标的相对强度进行测定。 1.5 酸奶中有机酸的测定 取酸奶2g，加入200 pL 磷酸使用流动相定容至10 mL，经0.22 pm水相滤膜过滤后，置于2 mL进样瓶中按照下述参数进行样品测定：色谱柱为 Inertsil C18液相色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 pm)，柱温为30℃，检测器为紫外吸收检测器，检测波长为215 nm，流速为1.0 mL/min，流动相为 0.01 mol/L pH值2.30磷酸二氢钾溶液。 1.6 酸奶质构指标的测定 1.6.1 质构测定 将装有酸酸的烧杯置于25℃水浴锅30 min 后按照下述参数进行样品测定：A/BE探头(直径35 mm)；探头测试前下降速度为1.5 mm/s，探头测试中下降速度为2 mm/s，探头测试后回升速度为2 mm/s；探头进人样品距离为30 mm；触发类型为自动，触发力为5 g。 1.6.2 脱水收缩敏感性测定 15g酸奶倒入带有滤纸(双圈牌中速定性滤纸)的漏斗中，21℃处理90 min，收集滤液并称重。脱水收缩性(%)=(滤液质量/15)×100%。 1.6.3 黏度测定 将装有酸奶的烧杯置于25℃水浴锅中30 min后，进行黏度测定：选用4#转子，转速为100 r/min，测试时 间为20s。 1.7 统计分析 使用配对t检验对酸奶各滋味、质构和有机酸指标进行分析；使用主成分分析法(principal componentanalysis，PCA)、多元方差分析法(multivariate analysis ofvariance，MANOVA)和非加权组平均法(unweightedpairgroup method with arithmetic means，UPGMA)对褐色酸奶和普通酸奶整体品质的差异性进行分析。使用Matlab 2010b 软件对数据进行分析，使用Origin 8.5软件作图。 2 结果与分析 2.1 褐色酸奶和普通酸奶各色度指标的比较分析 褐色酸奶和普通酸奶各色度指标的比较分析如表1所示。 表1 褐色酸奶和普通酸奶各色度指标的比较分析(n=20) 色度指标 褐色酸奶 普通酸奶 P值 L' 78.18(77.96~78.75) 88.44(87.74~88.74) 0.0001 4.77(4.54~4.94) -3.16(-3.27~-3.02) 0.0001 19.23(18.57~19.97) 12.39(11.72~12.78) 0.0001 由表1可知，通过配对t检验发现，较之普通酸奶，褐色酸奶颜色显著偏红和偏黄(P<0.05)，且亮度显著偏暗(P<0.05)。通过对色差△E*的计算发现两组酸奶平均色差为14.65，即两者明显的颜色区别可被肉眼观察到。 2.2 褐色酸奶和普通酸奶各滋味指标的比较分析 褐色酸奶和普通酸奶各滋味指标的比较分析如表2所示。 表2褐色酸奶和普通酸奶各滋味指标的比较分析(n=20) 指标 褐色酸奶 普通酸奶 极差值 P值 酸味 -1.64(-4.12~0.41) 0.60(-1.78~2.24) 2.84(-0.47~4.35) )0 0.0001 苦味 0.10(-0.43~0.21) -0.04(-0.59~0.21) 0.21(0.01~0.76) 0.170 涩味 -0.36(-0.86~0.08) -0.05(-0.75~0.31) 0.36(0.05~0.94) 0.219 咸味 -0.64(-1.14~0.20) -0.31(-0.68~0.00) 0.30(0.2~0.87) 0.007 鲜味 0.17(-0.16~0.69) -0.27(-0.92~0.35) 0.71(0.17~1.03) 0.002 后味A -0.07(-0.27~0.02) -0.06(-0.16~0.04) 0.08(0.02~0.31) 0.386 后味B 3- -0.04(-0.21~0.35) -0.05(-0.32~0.38) 0.11(0.01~0.37) 0.958 丰度 -0.02(-0.18~0.03) -0.07(-0.26~0.00) 0.06(0.01~0.21) 0.082 注：0.60(-1.78-2.24)表示中位数(最小值-最大值)，下同。 由表2可知，褐色酸奶的酸味和咸味要显著低于普通酸奶(P<0.05)，而鲜味高于普通酸奶(P<0.05)。Ko-bayashi Y等指出，使用电子舌对食品滋味品质进行评价时，若两类样品在同一指标上相对强度极差值小于1，则消费者通过感官鉴评的方法无法对其差异性进行分辨。由表2亦可知，褐色酸奶和普通酸奶在苦味、涩味、后味A、后味B和丰度等5个滋味指标上差异不显著(P>0.05)。由此可见，相对于普通酸奶，褐色酸奶除酸味较弱外，其他滋味品质无明显差异。本研究进一步对酸奶中的有机酸含量进行了测定，其结果如表3所示。 由表3可知，酸奶中主要有机酸为乳酸和乙酸。通 表3 褐色酸奶和普通酸奶机酸含量的比较分析(n=20) 指标 回归方程 相关系数(R') 褐色酸奶 普通酸奶 P值 草酸 Y=4.65X-8.18 0.9999 0.18(0.05~0.19) 0.08(0.05~0.18) 0.141 琥珀酸 Y=0.33X-6.65 0.9999 0.60(0.58~0.63) 0.00(0.00~0.00) 0.0001 酒石酸 Y=0.99X-3.96 0.9999 1.78(0.35~1.93) 1.82(0.77~2.07) 0.529 柠檬酸 Y=4.65X-8.18 0.9997 1.28(1.13~1.39) 0.81(0.76~0.91) 0.0001 苹果酸 Y=4.65X-8.18 0.9999 0.21(0.00~0.28) 0.16(0.00~0.27) 0.648 乳酸 Y=4.65X-8.18 0.9999 9.21(7.49~10.47) 11.42(10.79~11.80) 0.0001 乙酸 Y=4.65X-8.18 0.9999 6.50(5.62~6.92) 6.43(1.09~7.21) 0.495 过配对t检验发现，较之普通酸奶，褐色酸奶乳酸含量显著偏低(P<0.05)，但柠檬酸和琥珀酸含量显著偏高(P<0.05)。值得一提的是，褐色酸奶中草酸、酒石酸、苹果酸和乙酸含量与普通酸奶差异不显著(P>0.05)。 2.3 褐色酸奶和普通酸奶各质构指标的比较分析 褐色酸奶和普通酸奶各质构指标的比较分析如表4所示。 表4 褐色酸奶和普通酸奶各质构指标的比较分析(n=20) 质构指标 褐色酸奶 普通酸奶 P值 硬度/g 139.84(110.18-150.93) 188.44(173.37-235.55) 0.0001 稠度/(g.sec) 1722.23(1440.84-1897.57) 2265.66(2150.37-2764.26) 0.0001 凝聚性/g 22.91(-26.29-18.26) 27.22(-43.32-23.18) 0.009 表观黏度/(g.sec) 66.75(-106.98-40.10) 158.96(-234.34-141.66) 0.0001 脱水收缩敏感性/% 45.28(44.85-49.66) 42.15(38.28-45.93) 0.001 黏度/cp 555.50(349.00-821.00) 1198.00(719.00-1528.00) 0.001 注：T1和C1分别代表使用1号发酵剂制备的褐色酸奶和普通酸奶，以此类推，下同。 图2褐色酸奶和普通酸奶品质PCA的因子得分图 由表4可知，褐色酸奶的硬度、稠度、凝聚性、表观黏度和黏度均显著小于普通酸奶(P<0.05)，而脱水收缩敏感性呈现出相反的趋势(P<0.05)。究其原因可能在于在高温褐变的过程中，复原乳中酪蛋白和乳清蛋白发生了变性，因而在后续酸奶发酵过程中不能形成稳定的网络凝胶结构。 2.4 褐色酸奶和普通酸奶整体产品品质的评价 在采用配对t检验对酸奶各色度、滋味和质构指标进行显著性分析的基础上，本研究进一步采用PCA、MANOVA 和UPGMA等多元统计学方法对褐色酸奶和普通酸奶的整体产品品质进行了评价，因两类酸奶色度差异较大，肉眼即可以直接分辨出，所以本研究未将色度指标进一步纳入多元统计学分析。经主成分分析发现，褐色酸奶和普通酸奶产品品质信息可由前4个主成分代表，其累计方差贡献率为 88.03%。其中第一主成分和第二主成分的贡献率分别为48.44%和21.26%，褐色酸奶和普通酸奶整体产品品质PCA的因子载荷图如图1所示。 由图1可知，第一主成分主要由稠度、酸味、黏度、鲜味和表观黏度5个指标组成，第二主成分主要由涩味、苦味、后味A和丰度4个指标组成。 由图2可知，当以酸奶类型为分组依据时，20个样品可以分为2组，褐色酸奶和普通酸奶在空间排布上分别呈现出明显的聚类趋势，因此我们可以定性的认为两类酸奶产品品质存在较大差异。本研究进一步使用MANOVA对不同类型酸奶品质的差异性进行了分析，结果发现其差异极其显著(P<0.001)。结合图1可 知，褐色酸奶较之普通酸奶在因子得分图上的分布整体偏左，因此褐色酸奶的稠度、黏度、表观黏度和酸奶明显低于普通酸奶，而鲜味呈现出相反的趋势，这与配对t检验结果一致。 由图2亦可知，当以发酵剂作为分组依据时，20个样品可以分为10组，同一发酵剂制备的褐色酸奶和普通酸奶没有呈现出明显的聚类趋势，使用MANOVA对不同发酵剂制备的酸奶品质差异性进行分析时，结果发现其差异不显著(P>0.05)。由此可见，褐色酸奶和普通酸奶产品品质存在显著差异，且加热使复原乳褐变这种加工方式对酸奶品质的影响要远大于发酵剂菌株的影响。为了进一步验证上述分析结果，本研究进一步采用基于UPGMA的聚类分析对两类酸奶的品质进行了评价，如图3所示。 图3 基于UPGMA 褐色酸奶和普通酸奶品质的聚类分析 由图3可知，当平均距离取500时，20个酸奶样品可以分为4个聚类，其中聚类Ⅰ包含4个样品，聚类II、聚类III各包含3个样品，以上3个聚类均由普通酸奶 样品组成；聚类IV包含10个样品，均由褐色酸奶样品组成。由此可见，UPGMA结果与PCA结果一致，即褐色酸奶和普通酸奶产品品质存在显著差异，且加热使复原乳褐变这种加工方式对酸奶品质的影响要远大于发酵剂菌株的影响。 3 结 论 研究表明，褐色酸奶和普通酸奶产品品质存在显著差异。相对于普通酸奶，褐色酸奶的酸味、硬度、稠度、凝聚性、表观粘度和粘度均显著偏小，而脱水收缩敏感性偏大。本研究亦发现乳酸和乙酸为酸奶中的主要有机酸，且褐色酸奶乳酸含量显著低于普通酸奶。 ( 参考文献： ) ( [1]郭奇慧.凝固型酸奶感官描述词的建立.中国乳 品 工业，2016，44(7)： 58-59+64. ) ( [2] 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