现代食品检测技术论文

国内外五种著名全脂牛奶感官评价分析及其

电子鼻、电子舌、色差仪甄别初探

朱作容 2012140167 12食品

摘要：本文选取五种不同品牌的牛奶（光明、蒙牛、伊利、德运和风车牧场），通过感官评价分析，了解国内外奶制品的差异，及当代年轻人对奶制品的饮用嗜好，并探索电子鼻和电子舌用于甄别不同品牌牛奶的可行性。感官描述性实验结果发现五种品牌牛奶均呈均一、稳定的形态，奶香味明显。其中，光明和蒙牛牛奶具有较明显脂质感和较低透明度，进口牛奶的奶甜味和奶香味略强于国产牛奶。感官嗜好性主成分分析的结果显示：决定牛奶受欢迎程度的主要因素为牛奶的奶香味、甜味、后味和口感，即牛奶的口味，其次为牛奶的质构特性。最后，发现利用电子鼻和电子舌均能较好区分五种不同品牌牛奶，牛奶制品的奶香味对电子鼻的区分结果起主导作用，而牛奶制品的奶甜味对电子舌的区分结果起主导作用。

关键词：牛奶；感官评价；电子鼻；电子舌；色差仪；

引言：牛奶是最古老的天然饮料之一。牛奶中含有的丰富活性钙，更容易被人体所吸收利用，而且牛奶中的乳糖可促进人体肠壁对钙的吸收，从而调节体内钙的代谢，增进骨骼的钙化。因此，牛奶已成为人类日常饮食中重要组成部分。传统感官评价能较客观地了解人类对于相关食品的味觉，嗅觉和视觉感受，可直接为食品工业企业及时解决生产问题。但其尚存在重现性较差，个体差异大等缺点，而模拟仿生检测设备电子鼻、电子舌和色差仪恰好能弥补感官检测的缺陷。电子鼻、电子舌及色差仪主要利用传感器技术和模式识别技术，以更直观的方式分析复杂体系的整体“信息轮廓”。随着电子鼻、电子舌及色差仪检测分析技的进一步研究和发展，他们在食品行业和制药行业中正起到举足轻重的作用，特别是在食品行业中，其涉猎领域包含区分识别分析新鲜度判别熟度测定等。浙大学使用便携式电子鼻测定区分纯牛奶中掺入奶粉奶或蒸馏水的混合奶，发现电子鼻可准确区分纯牛奶和奶粉奶，且掺有不同比例奶粉奶或水的样品在结果分析中的分布具有一定规律性等利用电子舌，很好地区分了新鲜牛乳和变质牛乳。利用电子舌，区分不同原料乳，发现运用线性判别分析和簇类的独立软模式进行数据分析可实现对乳房炎牛乳正常牛乳的区分，正确率达95%。本实验挑选65 受过系统性感官评价课程培训的食品专业大学生担任品评员，对五种牛奶的不同感官特性进行评判打分，结合描述性评价和嗜好性评价结果，以分析五种牛奶的感官区别、了解国内外不同品牌牛奶的差异，及当代年轻人对乳制品的饮用嗜好，为我国奶制品企业未来的研发提供理论依据。同时，鉴于电子鼻和电子舌优秀的鉴别能力，故本实验利用电子鼻、电子舌和色差仪检测技术，通过主成分分析和线性判别分析方法，了解电子鼻和电子舌对市售五种著名国内外同类牛奶进行区分的可能性，以期为未来基于电子鼻、电子舌及色差仪的奶制品追根溯源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

光明（Guangming）全脂灭菌纯牛奶（1L 装利乐包，光明（上海）股份有限公司，中国），蒙牛（Mengniu）全脂灭菌纯牛奶（1L 装利乐包，内蒙古蒙牛

乳业（集团）股份有限公司，中国），伊利（Yili）全脂灭菌纯牛奶（250mL 利乐包，内蒙古伊利实业集团股份有限公司，中国），德运（Devondale）全脂灭菌纯牛奶（1L装利乐包，Murray Goulburn Co-operative Co.Ltd，澳大利亚），风车牧场（V ollemelk）全脂灭菌纯牛奶（1L装利乐包，Holland Vecozuivel Co-operative Co.Ltd，荷兰）。品评杯，载物盘，25mL 量筒。

1.2 仪器和设备

实验用iNOSE 电子鼻（上海昂申智能科技有限公司），包含S1（氦气、胺类）、S2（硫化氢、硫化物）、S3（氢气）、S4（酒精、有机溶剂）、S5（食物烹调过程中挥发气体）、S6（甲烷、沼气、碳氢化合物）、S7（可燃性气体）、S8（环境污染气体）、S9（氢氧化合物、汽油、煤油）和S10（烷烃、可燃性气体）10 个金属氧化物传感器阵列。利用SmartNose 智能识别软件系统，基于主成分分析方法获得最佳电子鼻传感器组合。实验用iTONGUE 电子舌（上海昂申智能科技有限公司），包含标准的三电极系统，其一为由铂电极（Pd）、金电极（Au）、钯电极（Pd）、钨电极（Wu）、钛电极（Ti）和银电极（Ag）共计 6 种不同的贵金属组成的工作电极，其二是以Ag/AgCl 电极为参比电极，其三是以铂电极为辅助电极，外盐桥使用饱和氯化钾。测定过程中，采用1Hz，10Hz 和100Hz 3 个脉冲频率段。采用峰值拐点法提取获得特征值。此次实验中最佳传感器及最适脉冲频率段组合用SmartTongue智能识别软件系统分析获得。实验用色差仪是一种能分辨不同颜色的高精密电子仪器，本实验用其检测咖啡在研磨过程中受光敏影响变化情况。Lab色空间是基于一种颜色不能同时为绿和红，也不能同时为蓝和黄这个理论建立。用L*、a*、b*的数值来表示任何一种颜色。其中，L*表示明度值，取值0~100，0表示纯白色，100表示纯黑色，数值越大颜色越深；a*、b*有正负之分，+a*表示红度，-a*表示绿度，+b*表示黄度，-b*表示蓝度。同时，可以测出色度（Chroma，C*）和色调角（Hue ang]e，h°），具体计算见公式(1)、(2)。

C=(a*×2+b*×2)×0.5 (1)

h°=arctg(b*/a*) (2)

也可用公式(3)[8-9]计算。

h°=(180/p)×arctg(b*/a*) (3)

1.3 方法

1.3.1 感官评价

选取65 名（其中男生25 人，女生40 人），接受过系统性感官评价课程培训的大学生担任品评员，将其分成四组，分别对五种牛奶，进行描述性检验和嗜好性评价，每种样品的各个参数重复品评两次，结果取平均值。感官嗜好性评价主成分分析原始数据为四组评分结果的平均值。

1.3.2 电子鼻检测

取五种品牌牛奶10mL 至电子鼻专用样品瓶中，各样品平行测定3 次，用于主成分分析和线性判别分析。电子鼻的检测参数为：采用动态顶空法采集气体。样品气体的流量为0.8L/min。检测时间为20s。等待进样时间为10s。平行样品间的清洗时间为60s，不同样品间的清洗时间为300s，以消除样品间的干扰、减小误差，提高仪器灵敏度。分析选用的最佳传感器组合为S1、S4 和S5。1.3.3 电子舌检测

取五种品牌牛奶20mL 至电子舌专用样品烧杯中，各样品平行测定3 次，用于主成分分析和线性判别分析。电子舌的检测参数为：最大电位为+1.00V，最