感官分析技術(shù)及其在乳制品中的應(yīng)用

蔣靖雯，林思宇，易 燦，王 聰，劉 倩，王一斐

澳優(yōu)乳業(yè)（中國）有限公司，湖南長沙 410200

0 引言

感官分析是將現(xiàn)代多學(xué)科理論和技術(shù)手段結(jié)合，利用人類的五大感官器官對產(chǎn)品進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的一種科學(xué)方法[1]。經(jīng)過長期的研究和應(yīng)用實(shí)踐，目前食品感官評(píng)價(jià)已經(jīng)形成了一套較為完整的方法體系，且應(yīng)用范圍廣泛，在原料成品的驗(yàn)收、新品研發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量管理、貨架期研究和消費(fèi)者喜好調(diào)查等方面均可應(yīng)用[2~4]。

隨著當(dāng)今社會(huì)生活水平的不斷提高，人們對食品質(zhì)量的要求也逐漸提高，不再僅僅滿足于果腹、安全和營養(yǎng)，感官品質(zhì)逐漸成為影響消費(fèi)者選擇的重要因素之一。而感官分析能夠直接反映出人們對產(chǎn)品的綜合性感受，幫助企業(yè)更好的服務(wù)于消費(fèi)者[5]。此外，感官分析技術(shù)可以貫穿于乳品企業(yè)從生產(chǎn)到銷售的整個(gè)過程，對于乳品企業(yè)意義重大。因此，本文對感官分析技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了介紹，并對其在乳制品中各方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 感官分析技術(shù)研究進(jìn)展

1.1 發(fā)展歷程

早在19世紀(jì)，就有學(xué)者開始研究測量心理學(xué)對人類感知和決策的影響[6]，20世紀(jì)40年代，美國軍隊(duì)就采用了九點(diǎn)喜好標(biāo)度分析法等系統(tǒng)化的方式收集士兵們對食物的接受程度，并以此作為補(bǔ)給食物選擇的依據(jù)，這被認(rèn)為是最早的食品感官評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用[7]。20世紀(jì)60年代，食品工業(yè)快速興起，感官分析技術(shù)得到重視而迅速發(fā)展。1965年，Amerine等[8]提出，感官分析是一種基于感官生理和認(rèn)知心理，通過合理的統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行感官判斷的方法，也是感官分析概念的雛形。目前，感官分析技術(shù)被普遍認(rèn)為是一種用于喚起、測量、分析和解釋產(chǎn)品通過視覺、嗅覺、觸覺、味覺和聽覺所引起反應(yīng)的科學(xué)方法[9]。感官科學(xué)在國外發(fā)達(dá)國家的發(fā)展與研究已較為成熟，許多企業(yè)設(shè)立了專門的感官品評(píng)部門，也有許多專門為企業(yè)提供產(chǎn)品感官調(diào)查服務(wù)的公司成立。國內(nèi)對于感官分析的研究始于20世紀(jì)80年代，直至90年代，感官評(píng)價(jià)才逐漸被應(yīng)用于食品行業(yè)[10]。

1.2 發(fā)展階段

感官分析方法的發(fā)展有三個(gè)階段，即傳統(tǒng)、主流人工以及智能感官分析方法。

1.2.1 第一個(gè)階段：傳統(tǒng)方法階段

20世紀(jì)初期，美國農(nóng)業(yè)部和美國乳品科學(xué)協(xié)會(huì)開發(fā)了記分卡系統(tǒng)，根據(jù)指定的缺陷列表為產(chǎn)品判定出總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)或等級(jí)，用于判斷和確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。傳統(tǒng)的記分卡以產(chǎn)品缺陷為導(dǎo)向，且需要經(jīng)驗(yàn)豐富的人來進(jìn)行判斷，目前已較少使用[11]。

1.2.2 第二個(gè)階段：主流人工階段

該階段開始于20世紀(jì)40年代末，從美國學(xué)者[12]建立的“區(qū)別檢驗(yàn)法”起，越來越多的感官測試方法開始逐漸建立并完善，主要包括分析型測試和情感型或消費(fèi)者測試。

（1）分析型測試

分析型測試包括區(qū)別檢驗(yàn)法、描述性分析和閾值試驗(yàn)。

區(qū)別檢驗(yàn)法中的常用方法有成對比較檢驗(yàn)法（Paired-comparison Test）、三角檢驗(yàn)法或3點(diǎn)檢驗(yàn)（Triangle Test）和二三角檢驗(yàn)法或2-3點(diǎn)檢驗(yàn)（Duo-Trio Test），主要目的是通過較為簡單的方式判斷兩個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品之間是否存在差異，這些都是目前常用到的感官測試方法，但其只能被用于確定是否存在差異，不能用于判斷差異的程度以及消費(fèi)者偏好[13]。

描述性分析指經(jīng)過訓(xùn)練的評(píng)價(jià)員識(shí)別描述和量化特定的感官屬性或一種食物的所有感官屬性，可分為定性描述和定量描述，主要有定量描述性分析（Quantiative Descriptive Analysis，QDA）、風(fēng)味剖面分析（Flavour Profile Method，F(xiàn)PM）、質(zhì)構(gòu)剖面分析（Texture Profile Method，TPM）、自由選擇剖面分析法（Free-Choice Profiling，F(xiàn)CP）、頻譜分析（Specturm）等方法，這些方法對評(píng)價(jià)員要求較高，耗時(shí)長，且分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與評(píng)價(jià)員訓(xùn)練程度相關(guān)。目前已經(jīng)有快速描述性分析方法被提出，如Ranking Descriptive Analysis、Napping和Optimized Descriptive Profile等[14]。

閾值試驗(yàn)的目的為確定閾值，常用的閾值測試方法為升序強(qiáng)制選擇、三點(diǎn)選配法（3-AFC）和R指數(shù)法（信號(hào)檢測法）[15]。

（2）情感型（消費(fèi)者）測試

情感型（消費(fèi)者）測試的主要參與人員為未經(jīng)訓(xùn)練的消費(fèi)者，包括定量和定性消費(fèi)者測試。偏愛測試和接受性測試是最常用的定量消費(fèi)者測試方法，在偏愛測試中，消費(fèi)者在2 個(gè)或多個(gè)樣品中選擇出最喜歡的樣品，樣品數(shù)超過2 個(gè)時(shí)，還需進(jìn)行偏好度排序[16]。接受性測試也稱喜好度標(biāo)度，用于測定消費(fèi)者對不同樣品的喜愛程度，通常會(huì)使用喜好標(biāo)度、標(biāo)記情感標(biāo)度、恰好標(biāo)度等。定性測試是為探究消費(fèi)者對于產(chǎn)品感官特性的主觀反應(yīng)，側(cè)重于消費(fèi)者的行為和反應(yīng)，常用方法有中心小組法、調(diào)查法、模糊前端法等[17]。

1.2.3 第三階段：智能分析階段

20世紀(jì)90年代，智能儀器模擬人類感官的智能感官系統(tǒng)設(shè)想被提出，主要是基于對人體感官感知過程的模擬，傳感器對被測樣品屬性產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)，相當(dāng)于人類的感覺器官，信號(hào)采集器對響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行傳輸和處理，之后再由電腦對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析識(shí)別，做出判斷[18]。隨著智能系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的智能感官儀器被開發(fā)，目前已經(jīng)被應(yīng)用的智能感官分析技術(shù)有電子鼻、電子舌、機(jī)器視覺、食味計(jì)、質(zhì)構(gòu)分析[19~21]等。相較于耗時(shí)長、方法要求高的人工感官分析方法，智能感官分析具有客觀、穩(wěn)定且快速等優(yōu)點(diǎn)，是目前的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

2 感官分析技術(shù)在乳制品中的應(yīng)用

2.1 市場及消費(fèi)者調(diào)查

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，越來越多的消費(fèi)者開始有購買乳制品的意向。除了品牌影響力和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面，產(chǎn)品的感官特性逐漸成為消費(fèi)者選擇的指導(dǎo)因素之一。因此，在乳制品產(chǎn)品設(shè)計(jì)或老配方升級(jí)改版前，通常會(huì)對消費(fèi)者進(jìn)行該乳制品的感官喜好度和接受度調(diào)查，了解消費(fèi)者最看重哪些感官特性以及該區(qū)域消費(fèi)者對于感官特性的偏好，從而更好的指導(dǎo)新品的研發(fā)或老配方的升級(jí)[22，23]。

李輝等[24]對7 個(gè)不同酸甜比的乳飲料樣品進(jìn)行了消費(fèi)者喜好度測試，結(jié)果表明在70 名普通消費(fèi)者中，最受歡迎的酸甜比為30:1，且發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者更能接受偏甜的產(chǎn)品，對于偏酸的產(chǎn)品接受度明顯偏低。粟立丹等[25]對于成都市目前市面上常見的4 種國產(chǎn)巴氏殺菌乳進(jìn)行消費(fèi)者感官調(diào)查，發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者普遍傾向于顏色呈現(xiàn)明顯乳白色，且質(zhì)地流動(dòng)性強(qiáng)的產(chǎn)品。Gonzale等[26]為探究消費(fèi)者對于添加合生元和益生元成分的桃味酸奶的接受度，采用九點(diǎn)喜好度標(biāo)尺對80 名消費(fèi)者進(jìn)行了接受度測試，發(fā)現(xiàn)益生元的添加對消費(fèi)者接受度無顯著影響，消費(fèi)者接受度普遍較高。Weysser等[27]利用9點(diǎn)喜好標(biāo)度法對希臘式酸奶進(jìn)行消費(fèi)者偏好性測試，研究表明，脫脂奶粉和奶油的添加對酸奶的感官特性有一定影響，且添加脫脂奶粉能提高濃縮酸奶的接受度，但當(dāng)樣品中含有合生元成分時(shí)，消費(fèi)者對其的感官評(píng)分較低，合生員成分對桃味酸奶感官接受度有負(fù)面的影響。Oskar等[28]采用描述性分析和情感型測試方法分析了乳酸發(fā)酵對蘆丁乳制品的感官影響，乳酸菌的發(fā)酵作用顯著改變了乳制品的感官特性，通過情感型測試發(fā)現(xiàn)發(fā)酵型乳制品比未發(fā)酵型乳制品更受歡迎。Kenny等[29]利用消費(fèi)者接受性測試和描述性測試探究冷等離子的處理是否會(huì)影響乳清飲料的消費(fèi)者接受度，描述性測試數(shù)據(jù)表明冷等離子的處理對產(chǎn)品的苦味、香氣、口感均無顯著影響，可以作為巴氏殺菌的替代性技術(shù)。

2.2 新品開發(fā)

在新品的開發(fā)設(shè)計(jì)及老配方的升級(jí)階段，通常會(huì)借助專業(yè)感官品評(píng)團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行品評(píng)，并運(yùn)用一系列分析方法，為原輔料選擇及工藝的優(yōu)化提供重要的依據(jù)。

在配方開發(fā)設(shè)計(jì)方面，周艷等[30]在開發(fā)一種辣木高鈣核桃乳時(shí)，從產(chǎn)品的色澤、滋味、氣味和組織狀態(tài)4 個(gè)層面，對使用了不同品種及含量的乳化劑和穩(wěn)定劑的樣品進(jìn)行品評(píng)，根據(jù)感官得分以及量筒法和離心法測得的乳化穩(wěn)定性結(jié)果，選擇了單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯（質(zhì)量比7:3）作為復(fù)合乳化劑，果膠和海藻酸鈉（質(zhì)量比4:6）作為復(fù)合穩(wěn)定劑，其含量分別為質(zhì)量濃度1.0 g/L及體積比的0.15%。周潔等[31]采用感官評(píng)價(jià)法探究白糖、紅糖及生姜汁添加量對生姜紅糖風(fēng)味發(fā)酵乳風(fēng)味的影響，分別以其添加量作為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，由專業(yè)感官品評(píng)小組對其進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后得出白糖、紅糖及生姜汁的最佳添加量分別為5.5%、3.5%和2.5%，在此配方下，產(chǎn)品接受度好，生姜風(fēng)味濃郁但無不可接受的刺激性辣感。此外，感官分析技術(shù)還被應(yīng)用于多種風(fēng)味酸奶的配方確立[32~34]。

感官技術(shù)還廣泛使用于工藝優(yōu)化方面。潘明慧等[35]結(jié)合感官品評(píng)團(tuán)隊(duì)和電子鼻分析技術(shù)對某脫脂風(fēng)味乳飲料進(jìn)行感官分析，篩選出其最佳工藝。唐艷等[36]以感官得分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別對不同配方及不同工藝下生產(chǎn)的姜撞奶進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)，得出最適宜的蔗糖、穩(wěn)定劑、氯化鈣添加量及凝乳時(shí)間。陸虹熹等[37]利用感官分析探究了胡蘿卜榨汁時(shí)間對一種新型胡蘿卜奶復(fù)合飲料的影響，發(fā)現(xiàn)在22 000 r/min下榨4 min的樣品，口感細(xì)膩，泡沫豐富，其感官得分最高。Lee等[38]對于加工工序中生牛乳冷卻速度是否會(huì)對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響進(jìn)行了探究，利用差異性分析發(fā)現(xiàn)，在消費(fèi)者無法察覺其感官差異，原料奶的冷卻速度不是影響牛乳質(zhì)量的最直接因素，生牛乳的質(zhì)量問題是多種因素共同作用的結(jié)果。此外，馮玲等[39]、霍建新等[40]、田洋等[41]也通過感官技術(shù)對奶酪的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量控制

隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量可以通過精確的檢測分析技術(shù)進(jìn)行控制，但依然存在一些屬性信息只能通過感官分析的手段獲得，如產(chǎn)品的氣味和口感等，在生產(chǎn)過程和終產(chǎn)品的監(jiān)督管理中均有應(yīng)用。

在感官質(zhì)量控制方面，首先需明確產(chǎn)品有哪些指標(biāo)需要納入感官評(píng)價(jià)的范圍，通常會(huì)采用一系列分析方法來建立乳制品的評(píng)價(jià)描述詞。Michael等[42]通過專業(yè)感官品評(píng)團(tuán)隊(duì)成員品嘗脂肪含量分別為0.1%，1.3%和3.5%的牛乳，總結(jié)出奶油香、蒸煮味、色澤透明度、掛壁情況、口中厚度、總體脂肪感等一系列評(píng)估脂肪含量對牛乳的口感影響的描述詞。Brown和Chambers[43]建立了一個(gè)感官描述詞典，可用于描述希臘酸奶、攪拌型酸奶等不同的酸奶樣品。Talavera和Chambers[44]根據(jù)47 個(gè)生產(chǎn)自美國不同地區(qū)的羊奶奶酪，建立了包括39 個(gè)風(fēng)味術(shù)語的描述詞清單，可用于絕大多數(shù)羊奶奶酪的感官描述。此外，張春華等[45]采用模糊二元排序法對攪拌型酸奶的感官評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了排序，得出適口性是影響其整體感官特性的最重要因素，其次分別是乳清析出、黏附性、酸甜比、奶香味、糊口感。在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制方面，伏安型電子舌已成功應(yīng)用于牛乳加工的在線檢測[46]。楊炫煌[47]通過電子感官技術(shù)結(jié)合人工感官評(píng)價(jià)的方法構(gòu)建了發(fā)酵乳生產(chǎn)過程中不同關(guān)鍵控制點(diǎn)的感官質(zhì)量控制模型，可實(shí)現(xiàn)100%正確分類合格樣品和不合格樣品。

2.4 產(chǎn)品貨架期確定

產(chǎn)品的保存期限通常以專業(yè)品評(píng)員可察覺，而普通消費(fèi)者品評(píng)員辨別不出的時(shí)間來確定。王鑫等[48]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電子鼻和電子舌可較準(zhǔn)確地判定紅棗發(fā)酵飲料乳的貨架期。李輝等[49]為探究常溫含乳制品貨架期內(nèi)風(fēng)味的變化，通過測定風(fēng)味物質(zhì)的含量，并結(jié)合感官描述性分析法，發(fā)現(xiàn)不同儲(chǔ)存時(shí)長的樣品汁感、陳舊味、籽感等方面存在顯著差異。程時(shí)文[50]為探究某品牌鮮牛奶和豆奶在不同溫度下的貨架期，采用三點(diǎn)檢驗(yàn)法，得出在置信水平95%時(shí)，25 ℃、35 ℃、45 ℃下鮮牛奶感官貨架臨期時(shí)間為60 h、36 h、24 h，并將其與食品品質(zhì)函數(shù)零或一級(jí)反應(yīng)形式進(jìn)行擬合，得出鮮牛奶感官貨架期預(yù)測動(dòng)力學(xué)模型A＝6.34e0.7344t。李冬梅[51]通過品評(píng)儲(chǔ)存了不同時(shí)長的某種草莓酸奶發(fā)現(xiàn)，感官指標(biāo)得分與儲(chǔ)存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，且儲(chǔ)存溫度越高，感官指標(biāo)得分下降越快。

2.5 摻假檢測

隨著近年來電子傳感器陣列系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，通過儀器檢測揮發(fā)氣味的整體信息，對產(chǎn)品品質(zhì)及純度進(jìn)行預(yù)測，逐漸成為檢測食品是否摻假的重要方法之一[52]。

在乳制品摻假方面，電子鼻及電子舌可用于檢測乳制品中是否有摻入其他蛋白成分或摻水。金嫘等[53]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在生羊乳和殺菌羊乳中混入不同比例的牛乳，電子鼻均有不同的反應(yīng)值，結(jié)合主成分分析法和線性判別法，能較好地區(qū)分羊乳中的牛乳摻入情況。徐亞丹等[54]使用PEN2便攜式電子鼻對摻雜全脂奶粉的純牛奶進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入的全脂奶粉量占比在20%~40%間時(shí)，電子鼻都能準(zhǔn)確識(shí)別各組比例不同的牛奶，且電子鼻的響應(yīng)值隨摻雜的奶粉量呈現(xiàn)規(guī)律變化。吳丹丹等[55]在駱駝乳中摻入8 種濃度梯度的牛乳，通過帶有10 個(gè)傳感器PEN3電子鼻設(shè)備對其進(jìn)行檢測，并利用偏最小二乘判別模型以及主成分分析法對響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)電子鼻能有效區(qū)分駱駝乳及其摻假的樣品。

電子鼻和電子舌技術(shù)的應(yīng)用，標(biāo)志著乳制品感官品評(píng)有了新的突破，在乳制品質(zhì)量監(jiān)控過程中，引入了一種相對客觀且快速有效的方法，實(shí)現(xiàn)了對乳制品摻假、摻雜和摻偽的有效監(jiān)控。

3 展望

感官分析技術(shù)作為一種評(píng)估產(chǎn)品質(zhì)量的有效工具，在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)方面均發(fā)揮了一定的實(shí)用價(jià)值，且具有化學(xué)儀器不可替代的作用[56]。我國的感官分析技術(shù)發(fā)展較晚，現(xiàn)有方法大多為參考國外標(biāo)準(zhǔn)制定，還未形成完善的體系，與國外的感官分析研究還存在一定差距。至今為止，國外對于乳制品的感官分析技術(shù)研究已經(jīng)發(fā)展了近百年[57]，而在國內(nèi)多被應(yīng)用于酸奶和奶酪制品，其他乳制品應(yīng)用較少，且不夠深入，乳制品企業(yè)還需借鑒國外以及國內(nèi)其他產(chǎn)品中的應(yīng)用，并創(chuàng)新感官分析方法，使感官分析技術(shù)為乳制品的研發(fā)和生產(chǎn)提供依據(jù)。