感官分析技术及其在乳制品中的应用

蒋靖雯，林思宇，易 灿，王 聪，刘 倩，王一斐

澳优乳业（中国）有限公司，湖南长沙 410200

0 引言

感官分析是将现代多学科理论和技术手段结合，利用人类的五大感官器官对产品进行分析评价的一种科学方法[1]。经过长期的研究和应用实践，目前食品感官评价已经形成了一套较为完整的方法体系，且应用范围广泛，在原料成品的验收、新品研发、产品质量管理、货架期研究和消费者喜好调查等方面均可应用[2~4]。

随着当今社会生活水平的不断提高，人们对食品质量的要求也逐渐提高，不再仅仅满足于果腹、安全和营养，感官品质逐渐成为影响消费者选择的重要因素之一。而感官分析能够直接反映出人们对产品的综合性感受，帮助企业更好的服务于消费者[5]。此外，感官分析技术可以贯穿于乳品企业从生产到销售的整个过程，对于乳品企业意义重大。因此，本文对感官分析技术的发展进行了介绍，并对其在乳制品中各方面的应用进行综述。

1 感官分析技术研究进展

1.1 发展历程

早在19世纪，就有学者开始研究测量心理学对人类感知和决策的影响[6]，20世纪40年代，美国军队就采用了九点喜好标度分析法等系统化的方式收集士兵们对食物的接受程度，并以此作为补给食物选择的依据，这被认为是最早的食品感官评价技术应用[7]。20世纪60年代，食品工业快速兴起，感官分析技术得到重视而迅速发展。1965年，Amerine等[8]提出，感官分析是一种基于感官生理和认知心理，通过合理的统计设计和数据分析进行感官判断的方法，也是感官分析概念的雏形。目前，感官分析技术被普遍认为是一种用于唤起、测量、分析和解释产品通过视觉、嗅觉、触觉、味觉和听觉所引起反应的科学方法[9]。感官科学在国外发达国家的发展与研究已较为成熟，许多企业设立了专门的感官品评部门，也有许多专门为企业提供产品感官调查服务的公司成立。国内对于感官分析的研究始于20世纪80年代，直至90年代，感官评价才逐渐被应用于食品行业[10]。

1.2 发展阶段

感官分析方法的发展有三个阶段，即传统、主流人工以及智能感官分析方法。

1.2.1 第一个阶段：传统方法阶段

20世纪初期，美国农业部和美国乳品科学协会开发了记分卡系统，根据指定的缺陷列表为产品判定出总体质量分数或等级，用于判断和确保产品质量的一致性。传统的记分卡以产品缺陷为导向，且需要经验丰富的人来进行判断，目前已较少使用[11]。

1.2.2 第二个阶段：主流人工阶段

该阶段开始于20世纪40年代末，从美国学者[12]建立的“区别检验法”起，越来越多的感官测试方法开始逐渐建立并完善，主要包括分析型测试和情感型或消费者测试。

（1）分析型测试

分析型测试包括区别检验法、描述性分析和阈值试验。

区别检验法中的常用方法有成对比较检验法（Paired-comparison Test）、三角检验法或3点检验（Triangle Test）和二三角检验法或2-3点检验（Duo-Trio Test），主要目的是通过较为简单的方式判断两个或多个产品之间是否存在差异，这些都是目前常用到的感官测试方法，但其只能被用于确定是否存在差异，不能用于判断差异的程度以及消费者偏好[13]。

描述性分析指经过训练的评价员识别描述和量化特定的感官属性或一种食物的所有感官属性，可分为定性描述和定量描述，主要有定量描述性分析（Quantiative Descriptive Analysis，QDA）、风味剖面分析（Flavour Profile Method，FPM）、质构剖面分析（Texture Profile Method，TPM）、自由选择剖面分析法（Free-Choice Profiling，FCP）、频谱分析（Specturm）等方法，这些方法对评价员要求较高，耗时长，且分析结果的准确性与评价员训练程度相关。目前已经有快速描述性分析方法被提出，如Ranking Descriptive Analysis、Napping和Optimized Descriptive Profile等[14]。

阈值试验的目的为确定阈值，常用的阈值测试方法为升序强制选择、三点选配法（3-AFC）和R指数法（信号检测法）[15]。

（2）情感型（消费者）测试

情感型（消费者）测试的主要参与人员为未经训练的消费者，包括定量和定性消费者测试。偏爱测试和接受性测试是最常用的定量消费者测试方法，在偏爱测试中，消费者在2 个或多个样品中选择出最喜欢的样品，样品数超过2 个时，还需进行偏好度排序[16]。接受性测试也称喜好度标度，用于测定消费者对不同样品的喜爱程度，通常会使用喜好标度、标记情感标度、恰好标度等。定性测试是为探究消费者对于产品感官特性的主观反应，侧重于消费者的行为和反应，常用方法有中心小组法、调查法、模糊前端法等[17]。

1.2.3 第三阶段：智能分析阶段

20世纪90年代，智能仪器模拟人类感官的智能感官系统设想被提出，主要是基于对人体感官感知过程的模拟，传感器对被测样品属性产生相应信号，相当于人类的感觉器官，信号采集器对响应信号进行传输和处理，之后再由电脑对数据进行分析识别，做出判断[18]。随着智能系统的发展，越来越多的智能感官仪器被开发，目前已经被应用的智能感官分析技术有电子鼻、电子舌、机器视觉、食味计、质构分析[19~21]等。相较于耗时长、方法要求高的人工感官分析方法，智能感官分析具有客观、稳定且快速等优点，是目前的研究热点和发展趋势。

2 感官分析技术在乳制品中的应用

2.1 市场及消费者调查

随着社会经济的发展和生活水平的提高，越来越多的消费者开始有购买乳制品的意向。除了品牌影响力和产品设计等方面，产品的感官特性逐渐成为消费者选择的指导因素之一。因此，在乳制品产品设计或老配方升级改版前，通常会对消费者进行该乳制品的感官喜好度和接受度调查，了解消费者最看重哪些感官特性以及该区域消费者对于感官特性的偏好，从而更好的指导新品的研发或老配方的升级[22，23]。

李辉等[24]对7 个不同酸甜比的乳饮料样品进行了消费者喜好度测试，结果表明在70 名普通消费者中，最受欢迎的酸甜比为30:1，且发现消费者更能接受偏甜的产品，对于偏酸的产品接受度明显偏低。粟立丹等[25]对于成都市目前市面上常见的4 种国产巴氏杀菌乳进行消费者感官调查，发现消费者普遍倾向于颜色呈现明显乳白色，且质地流动性强的产品。Gonzale等[26]为探究消费者对于添加合生元和益生元成分的桃味酸奶的接受度，采用九点喜好度标尺对80 名消费者进行了接受度测试，发现益生元的添加对消费者接受度无显著影响，消费者接受度普遍较高。Weysser等[27]利用9点喜好标度法对希腊式酸奶进行消费者偏好性测试，研究表明，脱脂奶粉和奶油的添加对酸奶的感官特性有一定影响，且添加脱脂奶粉能提高浓缩酸奶的接受度，但当样品中含有合生元成分时，消费者对其的感官评分较低，合生员成分对桃味酸奶感官接受度有负面的影响。Oskar等[28]采用描述性分析和情感型测试方法分析了乳酸发酵对芦丁乳制品的感官影响，乳酸菌的发酵作用显著改变了乳制品的感官特性，通过情感型测试发现发酵型乳制品比未发酵型乳制品更受欢迎。Kenny等[29]利用消费者接受性测试和描述性测试探究冷等离子的处理是否会影响乳清饮料的消费者接受度，描述性测试数据表明冷等离子的处理对产品的苦味、香气、口感均无显著影响，可以作为巴氏杀菌的替代性技术。

2.2 新品开发

在新品的开发设计及老配方的升级阶段，通常会借助专业感官品评团队来进行品评，并运用一系列分析方法，为原辅料选择及工艺的优化提供重要的依据。

在配方开发设计方面，周艳等[30]在开发一种辣木高钙核桃乳时，从产品的色泽、滋味、气味和组织状态4 个层面，对使用了不同品种及含量的乳化剂和稳定剂的样品进行品评，根据感官得分以及量筒法和离心法测得的乳化稳定性结果，选择了单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯（质量比7:3）作为复合乳化剂，果胶和海藻酸钠（质量比4:6）作为复合稳定剂，其含量分别为质量浓度1.0 g/L及体积比的0.15%。周洁等[31]采用感官评价法探究白糖、红糖及生姜汁添加量对生姜红糖风味发酵乳风味的影响，分别以其添加量作为单因素进行试验，由专业感官品评小组对其进行评价，最后得出白糖、红糖及生姜汁的最佳添加量分别为5.5%、3.5%和2.5%，在此配方下，产品接受度好，生姜风味浓郁但无不可接受的刺激性辣感。此外，感官分析技术还被应用于多种风味酸奶的配方确立[32~34]。

感官技术还广泛使用于工艺优化方面。潘明慧等[35]结合感官品评团队和电子鼻分析技术对某脱脂风味乳饮料进行感官分析，筛选出其最佳工艺。唐艳等[36]以感官得分为评价指标，分别对不同配方及不同工艺下生产的姜撞奶进行了感官评价，得出最适宜的蔗糖、稳定剂、氯化钙添加量及凝乳时间。陆虹熹等[37]利用感官分析探究了胡萝卜榨汁时间对一种新型胡萝卜奶复合饮料的影响，发现在22 000 r/min下榨4 min的样品，口感细腻，泡沫丰富，其感官得分最高。Lee等[38]对于加工工序中生牛乳冷却速度是否会对产品质量造成影响进行了探究，利用差异性分析发现，在消费者无法察觉其感官差异，原料奶的冷却速度不是影响牛乳质量的最直接因素，生牛乳的质量问题是多种因素共同作用的结果。此外，冯玲等[39]、霍建新等[40]、田洋等[41]也通过感官技术对奶酪的工艺条件进行了优化。

2.3 产品质量控制

随着技术的发展，产品质量可以通过精确的检测分析技术进行控制，但依然存在一些属性信息只能通过感官分析的手段获得，如产品的气味和口感等，在生产过程和终产品的监督管理中均有应用。

在感官质量控制方面，首先需明确产品有哪些指标需要纳入感官评价的范围，通常会采用一系列分析方法来建立乳制品的评价描述词。Michael等[42]通过专业感官品评团队成员品尝脂肪含量分别为0.1%，1.3%和3.5%的牛乳，总结出奶油香、蒸煮味、色泽透明度、挂壁情况、口中厚度、总体脂肪感等一系列评估脂肪含量对牛乳的口感影响的描述词。Brown和Chambers[43]建立了一个感官描述词典，可用于描述希腊酸奶、搅拌型酸奶等不同的酸奶样品。Talavera和Chambers[44]根据47 个生产自美国不同地区的羊奶奶酪，建立了包括39 个风味术语的描述词清单，可用于绝大多数羊奶奶酪的感官描述。此外，张春华等[45]采用模糊二元排序法对搅拌型酸奶的感官评价因子进行了排序，得出适口性是影响其整体感官特性的最重要因素，其次分别是乳清析出、黏附性、酸甜比、奶香味、糊口感。在生产过程中的质量控制方面，伏安型电子舌已成功应用于牛乳加工的在线检测[46]。杨炫煌[47]通过电子感官技术结合人工感官评价的方法构建了发酵乳生产过程中不同关键控制点的感官质量控制模型，可实现100%正确分类合格样品和不合格样品。

2.4 产品货架期确定

产品的保存期限通常以专业品评员可察觉，而普通消费者品评员辨别不出的时间来确定。王鑫等[48]通过试验发现，电子鼻和电子舌可较准确地判定红枣发酵饮料乳的货架期。李辉等[49]为探究常温含乳制品货架期内风味的变化，通过测定风味物质的含量，并结合感官描述性分析法，发现不同储存时长的样品汁感、陈旧味、籽感等方面存在显著差异。程时文[50]为探究某品牌鲜牛奶和豆奶在不同温度下的货架期，采用三点检验法，得出在置信水平95%时，25 ℃、35 ℃、45 ℃下鲜牛奶感官货架临期时间为60 h、36 h、24 h，并将其与食品品质函数零或一级反应形式进行拟合，得出鲜牛奶感官货架期预测动力学模型A＝6.34e0.7344t。李冬梅[51]通过品评储存了不同时长的某种草莓酸奶发现，感官指标得分与储存时间呈负相关，且储存温度越高，感官指标得分下降越快。

2.5 掺假检测

随着近年来电子传感器阵列系统技术的发展，通过仪器检测挥发气味的整体信息，对产品品质及纯度进行预测，逐渐成为检测食品是否掺假的重要方法之一[52]。

在乳制品掺假方面，电子鼻及电子舌可用于检测乳制品中是否有掺入其他蛋白成分或掺水。金嫘等[53]通过试验发现，在生羊乳和杀菌羊乳中混入不同比例的牛乳，电子鼻均有不同的反应值，结合主成分分析法和线性判别法，能较好地区分羊乳中的牛乳掺入情况。徐亚丹等[54]使用PEN2便携式电子鼻对掺杂全脂奶粉的纯牛奶进行检测，发现当加入的全脂奶粉量占比在20%~40%间时，电子鼻都能准确识别各组比例不同的牛奶，且电子鼻的响应值随掺杂的奶粉量呈现规律变化。吴丹丹等[55]在骆驼乳中掺入8 种浓度梯度的牛乳，通过带有10 个传感器PEN3电子鼻设备对其进行检测，并利用偏最小二乘判别模型以及主成分分析法对响应结果进行分析，发现电子鼻能有效区分骆驼乳及其掺假的样品。

电子鼻和电子舌技术的应用，标志着乳制品感官品评有了新的突破，在乳制品质量监控过程中，引入了一种相对客观且快速有效的方法，实现了对乳制品掺假、掺杂和掺伪的有效监控。

3 展望

感官分析技术作为一种评估产品质量的有效工具，在产品生产的各个方面均发挥了一定的实用价值，且具有化学仪器不可替代的作用[56]。我国的感官分析技术发展较晚，现有方法大多为参考国外标准制定，还未形成完善的体系，与国外的感官分析研究还存在一定差距。至今为止，国外对于乳制品的感官分析技术研究已经发展了近百年[57]，而在国内多被应用于酸奶和奶酪制品，其他乳制品应用较少，且不够深入，乳制品企业还需借鉴国外以及国内其他产品中的应用，并创新感官分析方法，使感官分析技术为乳制品的研发和生产提供依据。