3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的評價

楊雷，蔡宏宇，王念，劉夢婷，呂堯，郭壯

（湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053）

3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的評價

楊雷，蔡宏宇，王念，劉夢婷，呂堯，郭壯*

（湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053）

采用電子舌技術(shù)和多變量統(tǒng)計學(xué)方法相結(jié)合的手段，對市售3種類型含乳飲料的滋味品質(zhì)進行了評價分析。通過主成分分析、多元方差分析和聚類分析發(fā)現(xiàn)雖然3種類型含乳飲料樣品其滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)存在顯著差異（P＜0.05），而S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料整體滋味品質(zhì)與配制型更為相似，且與益生菌發(fā)酵制備的有較大區(qū)別。通過冗余分析發(fā)現(xiàn)3種類型含乳飲料樣品滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)存在差異是由于酸味、鮮味和豐度（鮮的回味）等3個指標(biāo)導(dǎo)致的。通過Kruskal-Wallis分析發(fā)現(xiàn)，益生菌發(fā)酵型含乳飲料的酸味較高（P＜0.05），而由S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料鮮味和豐度（鮮的回味）較高（P＜0.05）。

含乳飲料；電子舌；多變量統(tǒng)計學(xué)；品質(zhì)評價

含乳飲料是指以乳或乳制品為原料，加入水及適量輔料經(jīng)配制或發(fā)酵而成的飲料制品，分為配制型、發(fā)酵型及乳酸菌飲料等3類［1］。通過添加酸味劑、果汁、茶、咖啡或者植物提取液，含乳飲料滿足了消費者對食品營養(yǎng)互補、風(fēng)味及口感相互協(xié)調(diào)的需求，因而深受消費者的喜愛。近年來，研究人員在含乳飲料生產(chǎn)工藝條件優(yōu)化［2-3］和新產(chǎn)品開發(fā)［4-6］等方面開展了大量卓有成效的研究，通過探討原輔料及加工工藝等對其感官品質(zhì)特性的影響，實現(xiàn)了含乳飲料產(chǎn)品的多元化發(fā)展。在上述研究中，研究人員多從外觀（色澤等）、氣味（香味、異味等）、滋味（酸甜等）、組織（食品物性、質(zhì)地等）等方面對含乳飲料產(chǎn)品的感官品質(zhì)進行評價。

除采用感官鑒評的方法外，研究人員亦可以采用智能味覺分析系統(tǒng)對含乳飲料產(chǎn)品的滋味品質(zhì)進行評價。智能味覺分析系統(tǒng)，即電子舌，通過采用人工脂膜傳感器技術(shù)可以客觀的對食品的苦、澀、酸、咸和鮮味等5種基本味及苦、澀和鮮等3種基本味的回味進行數(shù)字化評價［7］，目前已在不同類型乳制品的滋味品質(zhì)評價中得到了廣泛的應(yīng)用［8-13］，但其在含乳飲料中應(yīng)用的報道尚少。

GB/T 21732-2008《含乳飲料》中規(guī)定發(fā)酵型含乳飲料和乳酸菌飲料的蛋白質(zhì)含量應(yīng)分別不低于1%和0.7%，因采集的含乳飲料樣品其蛋白質(zhì)含量均不低于1%，故本研究將從襄陽市采集的63個含乳飲料樣品劃分為配制型和發(fā)酵型含乳飲料等2大類，同時研究人員又將后者劃分為S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵型及益生菌發(fā)酵型兩小類。通過使用電子舌技術(shù)和多元統(tǒng)計學(xué)手段相結(jié)合的方法，本研究擬對上述3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的差異性進行探討，并對其總糖和還原糖的含量進行測定。

1　材料與方法

1.1材料

含乳飲料：市售。

1.2試劑

內(nèi)部溶液、參比溶液、味覺標(biāo)準(zhǔn)溶液、陰離子和陽離子溶液：均由日本Insent公司提供；

次甲基藍、無水乙醇、五水硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖、鹽酸：由西隴化工股份有限公司提供，均為分析純。

1.3主要儀器

SA 402B電子舌：日本Insent公司（配有酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味等5個測試傳感器和2個參比傳感器）；SHZ-D水循環(huán)多用真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；3K15高速冷凍離心機：德國Sigma實驗室離心機股份有限公司。

1.4方法

1.4.1樣品的采集及分類

本研究分別從襄陽市沃爾瑪購物廣場、武商購物中心和天天福超市購買含乳飲料產(chǎn)品63個。按照國標(biāo)GB/T 21732-2008《含乳飲料》中的產(chǎn)品分類方法，將3個產(chǎn)品分為配制型和發(fā)酵型兩大類。其中含乳飲料若由Streptococcus thermophiles和Lactobacillus bulgaricus發(fā)酵制得則研究人員將其定義為發(fā)酵型（S+L）組；若含乳飲料由S.thermophiles和L.bulgaricus以外其他種屬的乳酸菌或雙歧桿菌發(fā)酵制得，或與S.thermophiles和L.bulgaricus復(fù)配發(fā)酵制得，則研究人員將其定義為發(fā)酵型（益生菌）組。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，63個產(chǎn)品中共有29個隸屬于配制型含乳飲料組，23個隸屬于發(fā)酵型（S+L）組，其余11個隸屬于發(fā)酵型（益生菌）組。

1.4.2含乳飲料樣品的預(yù)處理

稱取100 g含乳飲料樣品，與4℃下12 000 r/min離心10 min去除蛋白質(zhì)后，使用快速濾紙對上清液進行過濾，濾液備用。

1.4.3電子舌對含乳飲料樣品進行測定

將含乳飲料濾液均勻的倒在兩個樣品杯中，在進行自檢和診斷后，電子舌系統(tǒng)按照下述步驟進行樣品測定［14］：將傳感器在陰離子或陽離子溶液中浸泡90 s后在參比溶液1和2中分別洗滌120 s，以便去除傳感器上吸附的物質(zhì)并對其進行洗滌；在參比溶液3中浸泡30 s讀取參比溶液電勢Vr；繼而將傳感器在待測樣品中浸泡30 s，讀取含乳樣品溶液電勢Vs，通過不同傳感器Vs-Vr的電勢差值對酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味等5個基本味的相對強度進行測定；然后將傳感器在參比溶液4和5中分別洗滌3 s；最后將傳感器于參比溶液6中浸沒30 s，讀取參比溶液電勢值Vr’，通過Vr’-Vr的電勢差對3個回味指標(biāo)進行評價。每個樣品重復(fù)測定4次，取后3次測量的數(shù)據(jù)納入分析。

1.4.4含乳飲料總糖和還原糖含量的測定

采用直接滴定法對含乳飲料中總糖和還原糖的含量進行測定［15］。

1.4.5統(tǒng)計分析

以含乳飲料樣品滋味指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)為研究對象，在構(gòu)建63行、8列矩陣的基礎(chǔ)上進行多元統(tǒng)計學(xué)分析。使用方差分析（analysis of variance，ANOVA）對各滋味指標(biāo)的差異性進行分析；使用主成分分析（principal component analysis，PCA）、聚類分析（cluster analysis，CA）和多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）對含乳飲料滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異進行分析；使用Kruskal-Wallis分析和冗余分析（redundancy analysis，RDA）對與含乳飲料味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)差異顯著相關(guān)的指標(biāo)進行分析。

除冗余分析采用Canoco 4.5軟件（Microcomputer Power，NY，USA）外，其他分析均采用Matlab 2010b軟件（The MathWorks，MA，USA），使用Origin 8.5（Origin－Lab，MA，USA）作圖。

2　結(jié)果與分析

2.13種類型含乳飲料各滋味指標(biāo)的差異性分析

含乳飲料各滋味指標(biāo)的差異性分析見表1。

由表1可知，納入本研究的63個含乳飲料樣品在5個基本味和3個回味指標(biāo)上差異均非常顯著（P＜0.01）。由總變異值的大小可知，其在酸味上的差異性最大，其次為澀味、咸味、豐度和鮮味，而后味A（澀的回味）、苦味和后味B（苦的回味）上的差異性較小。在儲藏、運輸以及銷售過程中發(fā)酵型含乳飲料中的活性乳酸菌或雙歧桿菌會繼續(xù)繁殖，使產(chǎn)品的酸度不斷升高，甚至出現(xiàn)消費者不可接受的重酸味［16］，而配制型含乳飲料不會出現(xiàn)后酸化現(xiàn)象，因此這可能是市售含乳飲料在酸味上差異性最大的原因。由表1亦可知，納入本研究的63個含乳飲料在上述8個指標(biāo)的極差值均大于1，即部分含乳飲料在某個指標(biāo)上的差異即使通過感官鑒評也可以區(qū)分出來。

表1　含乳飲料各滋味指標(biāo)的差異性分析（n=63）Table 1Significance analysis of each taste index of milk beverage samples（n=63）

2.23種類型含乳飲料滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異性分析

因為電子舌獲得的滋味數(shù)據(jù)矩陣通常具有變量較多的特點，所以為了從這些數(shù)據(jù)中有效挖掘出足夠的信息，本研究采用PCA、MANOVA、CA和RDA等多元統(tǒng)計分析方法對3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異性進行分析，并對與其整體結(jié)構(gòu)差異顯著相關(guān)的指標(biāo)進行鑒定。圖1為3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的PC1與PC2因子載荷圖。

圖1　3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的PC1與PC2因子載荷圖Fig.1Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of three kinds of milk beverage showing PC1 vs.PC2：factor loading

經(jīng)主成分分析發(fā)現(xiàn)，3種類型含乳飲料樣品滋味品質(zhì)的信息主要集中在前3個主成分，其累計方差貢獻率為95.3%。其中第一和第二主成分的貢獻率分別為72.2%和12.7%。由圖1可知，第一主成分由鮮味、咸味和后味A等3個滋味指標(biāo)構(gòu)成；第二主成分由苦味、澀味、豐度和酸味等4個指標(biāo)構(gòu)成。

圖2為3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的PC1與PC2因子得分圖。

圖2　3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的PC1與PC2因子得分圖Fig.2Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of three kinds of milk beverage showing PC1 vs.PC2：factor scores

由圖2可知，發(fā)酵型（益生菌）組樣品的排布呈現(xiàn)出明顯聚類趨勢，且與其他兩組有分離的趨勢，而多數(shù)發(fā)酵型（S+L）和配制型含乳飲料組的樣品存在交疊現(xiàn)象。因此，我們可以定性的認為由S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料整體滋味品質(zhì)與配制型更為相似，而與益生菌發(fā)酵的有較大區(qū)別。

基于馬氏距離聚類的3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的評價見圖3。

圖3　基于馬氏距離聚類的3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)的評價Fig.3Taste profile characterizations of three kinds of milk beverage based on the mahalanobis distance analysis

通過考慮各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，馬氏距離可以用來計算兩個未知樣本集的相似度［17］。由圖3可知，3種類型的含乳飲料中配制型與由S.thermophiles和L. bulgaricus發(fā)酵制備的整體滋味品質(zhì)更為相似，這一點也驗證了主成分分析的結(jié)果。本研究進一步使用MANOVA對3種類型含乳飲料整體滋味品質(zhì)的差異性進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)配制型與由S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料整體滋味品質(zhì)差異極顯著（P＜0.001），同時益生菌發(fā)酵制備的含乳飲料與上述兩組差異亦極顯著（P＜0.001）。這一結(jié)果說明，根據(jù)含乳飲料類型劃分的分組確實是造成圖2因子得分圖中各樣本空間排布呈現(xiàn)明顯區(qū)分的原因。

基于歐氏距離的3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)組間差異分析見圖4。

圖4　基于歐氏距離的3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)組間差異分析Fig.4Differences in the taste profile characterization among three kinds of milk beverage calculated by euclidean distances

作為一個常用的距離定義，通過計算某2個樣品在m維空間中的真實聚類，歐式距離可以用來反應(yīng)該兩個樣品間的親疏程度［18］。本研究采用歐式距離分別計算了3種類型含乳飲料樣品組內(nèi)滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的平均距離，由圖4可知，益生菌發(fā)酵型含乳飲料的組間差異顯著大于其他兩組（P＜0.001）。本研究采集的11個益生菌發(fā)酵型含乳飲料樣品由益生菌菌株單獨或與S.thermophiles和L.bulgaricus復(fù)配發(fā)酵制得，發(fā)酵菌株的不同可能是導(dǎo)致其組間差異較大的原因；同時益生菌菌株的代謝具有較高的種屬特異性和菌株特異性［19］，也可能是導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因之一。2.3與3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)差異顯著相關(guān)指標(biāo)的鑒定

由圖2亦可知，發(fā)酵型（益生菌）含乳飲料組樣品的排布較之其它兩組明顯偏上方，結(jié)合圖1我們可以定性的認為，由益生菌發(fā)酵制備的含乳飲料其酸味、苦味和澀味較之其它2種類型的含乳飲料高，而豐度呈現(xiàn)出相反的趨勢。3種類型含乳飲料各滋味指標(biāo)差異性分析見表2。

表2　3種類型含乳飲料各滋味指標(biāo)差異性分析（n=63）Table 2Significance analysis of each index among three kinds of milk beverage（n=63）

由表2可知，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗發(fā)現(xiàn)，益生菌發(fā)酵型含乳飲料其苦味和酸味顯著高于其他2組（P＜0.05），而澀味差異不顯著（P＞0.05）。由表2亦可知，3種類型的含乳飲料其鮮味、咸味、后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）差異亦顯著（P＜0.05），然而究竟是因為哪些指標(biāo)的不同導(dǎo)致了3個類型含乳飲料滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)具有顯著差異是需要進一步研究的問題。

RDA雙序圖見圖5。

圖5　RDA雙序Fig.5Biplot of the RDA

通過解釋變量的線性組合，RDA可以盡最大可能解釋響應(yīng)變量的變異度［20］。為了預(yù)測和解釋全部8個含乳飲料滋味指標(biāo)數(shù)據(jù)組成的響應(yīng)變量，以含乳飲料的類型分組作為起約束作用的解釋變量，本研究進一步使用RDA進行分析。由圖5可知，酸味、鮮味和豐度（鮮的回味）等3個指標(biāo)與RDA排序圖約束軸上的樣本賦值良好相關(guān)，即上述指標(biāo)代表了3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)總體結(jié)構(gòu)差異顯著相關(guān)的關(guān)鍵滋味。由圖5亦可知，酸味指標(biāo)位于益生菌發(fā)酵型含乳飲料一側(cè)，而鮮味和豐度（鮮味回味）指標(biāo)位于S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料一側(cè)，這說明前者酸味較高，而后者鮮味和豐度（鮮的回味）較高，這與Kruskal-Wallis檢驗結(jié)果一致。

2.43種類型含乳飲料總糖和還原糖含量的測定

3種類型含乳飲料總糖（A）和還原糖（B）含量的比較分析見圖6。

圖6　3種類型含乳飲料總糖和還原糖含量的比較分析Fig.6Significance analysis of total sugar（A）and reducing sugar（B）among three kinds of milk beverage

由圖6A可知，納入本研究的配制型、S.thermophiles和L.bulgaricus復(fù)配發(fā)酵型及益生菌發(fā)酵型含乳飲料總糖含量的中位值分別為5.9%、6.7%和13.3%，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗其差異不顯著（P＞0.05）。由圖6B可知，納入本研究配制型含乳飲料的還原糖含量中位值為2.2%，其顯著低于S.thermophiles和L.bulgaricus復(fù)配發(fā)酵型（2.7%）及益生菌發(fā)酵型含乳飲料（3.0%），且差異顯著（P＜0.05）。

3　結(jié)論

本研究采用電子舌技術(shù)和多變量統(tǒng)計學(xué)方法相結(jié)合的手段，對市售3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)進行了評價分析。研究發(fā)現(xiàn)雖然3種類型含乳飲料整體滋味品質(zhì)差異極顯著，而由S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料整體滋味品質(zhì)與配制型更為相似，且與益生菌發(fā)酵制備的有較大區(qū)別。進一步研究發(fā)現(xiàn)，酸味、鮮味和豐度（鮮的回味）是3種類型含乳飲料滋味品質(zhì)總體結(jié)構(gòu)差異顯著相關(guān)的關(guān)鍵滋味，其中益生菌發(fā)酵型含乳飲料的酸味較高，而由S.thermophiles和L.bulgaricus發(fā)酵制備的含乳飲料鮮味和豐度（鮮的回味）較高。

［1］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 21732-2008含乳飲料［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

［2］敬思群，趙文杰.動態(tài)高壓微射流處理對巴旦木-紅棗粗多糖乳飲料穩(wěn)定性的影響［J］.食品科技，2014，39（2）：88-92

［3］陳錫鈞，張婧，孟岳成.響應(yīng)面法優(yōu)化滅菌型發(fā)酵乳飲料的穩(wěn)定劑配方［J］.食品科技，2012，37（4）：94-98

［4］范方宇，楊勇鋼，何果，等.五谷復(fù)合乳飲料的制備［J］.食品科技，2013，38（12）：114-116

［5］屈小媛，田維榮，胡萍，等.黑樹莓乳飲料的研制［J］.食品科學(xué)，2012，33（16）：324-328

［6］慕鴻雁，于春娣，杜德紅.大豆乳清蛋白乳飲料的研制［J］.食品研究與開發(fā)，2012，33（4）：114-116

［7］ESCUDER-GILABERT L，PERIS M.Review：Highlights in recent applications of electronic tongues in food analysis［J］.Analytica Chimica Acta，2010，665（1）：15-25

［8］WINQUIST F，KRANTZ-RüLCKER C，WIDE P，et al.Monitoring of freshness of milk by an electronic tongue on the basis of voltammetry［J］.Measurement Science and Technology，1998，9（12）：1937-1946

［9］DIAS L A，PERES A M，VELOSO A C A，et al.An electronic tongue taste evaluation：Identification of goat milk adulteration with bovine milk［J］.Sensors and Actuators B：Chemical，2009，136（1）：209-217

［10］范佳利，韓劍眾，田師一，等.基于電子舌的摻假牛乳的快速檢測［J］.中國食品學(xué)報，2011，11（2）：202-208

［11］范佳利，韓劍眾，田師一，等.電子鼻和電子舌在乳制品品質(zhì)及貨架期監(jiān)控中的應(yīng)用研究［J］.食品工業(yè)科技，2009，30（11）：343-346

［12］談國鳳，田師一，沈宗根，等.電子舌檢測奶粉中抗生素殘留［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27（4）：361-365

［13］范佳利，韓劍眾，田師一，等.基于電子舌的乳制品品質(zhì)特性及新鮮度評價［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，35（6）：177-181

［14］KOBAYASHI Y，HABARA M，IKEZAZKI H，et al.Advanced taste sensors based on artificial lipids with global selectivity to basic taste qualities and high correlation to sensory scores［J］.Sensors，2010，10（4）：3411-3443

［15］謝筆鈞，何慧.食品分析［M］.北京：科學(xué)出版社，2009：149-155

［16］RIBEIRO M C E，CHAVES K S，GEBARA C，et al.Effect of microencapsulation of Lactobacillus acidophilus LA-5 on physicochemical，sensory and microbiological characteristics of stirred probiotic yoghurt［J］.Food Research International，2014，66（1）：424-431

［17］魏書堤，姜小奇.基于馬氏距離聚類的群體決策算法［J］.當(dāng)代教育理論與實踐，2011，3（1）：89-91

［18］石鳳學(xué)，王浩雅，張濤，等.歐式距離系數(shù)在多點生產(chǎn)卷煙產(chǎn)品的均質(zhì)化評價中的應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（20）：12569-12572

［19］COUSIN F J，MATER D D G，F(xiàn)OLIGNE B，et al.Dairy propionibacteria as human probiotics：a review of recent evidence［J］.Dairy Science and Technology，2011，91（1）：1-26

［20］ISRAELS A B.Redundancy analysis for qualitative variables［J］. Psychometrika，1984，49（3）：331-346

Taste Profile Characterization Evaluation of Three Kinds of Milk Beverage

YANG Lei，CAI Hong-yu，WANG Nian，LIU Meng-ting，Lü Yao，GUO Zhuang*
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，Hubei，China）

In this paper，the taste profile characterizations of 3 kinds of milk beverage samples were studied by electronic tongue and multivariate statistics.Although principal component analysis（PCA），multivariate analysis of variance（MANOVA），and cluster analysis（CA）showed that there were significant difference in taste profile characterization of 3 kinds of milk beverage（P＜0.05），formula milk beverage and the milk beverage fermented by S.thermophiles and L.bulgaricus had quite a lot in common.It was worth to mention that the taste profile characterization of the milk beverage fermented by probiotic strains were significant difference with 2 other groups.Meanwhile，sourness，umami，and richness were identified by redundancy analysis（RDA）as key variables significantly associated with the taste profile difference.We also found that sourness were significantly more abundant in the milk beverages fermented by probiotic strains（P＜0.05），whereas umami and richness with higher content in the milk beverages fermented by S.thermophiles and L.bulgaricus（P＜0.05）.

milk beverages；electronic tongue；multivariate statistics；quality evaluation

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.004

湖北文理學(xué)院科研啟動經(jīng)費資助項目（2016）；湖北文理學(xué)院食品新型工業(yè)化學(xué)科群建設(shè)項目（2016）；湖北文理學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（201610519025）

楊雷（1997—），女（漢），在讀本科生，研究方向：食品生物技術(shù)。

郭壯（1984—），男（漢），講師，博士，研究方向：食品生物技術(shù)。

2015-12-06