PET瓶阻隔性能研究及对酸奶品质的影响

苏日娜，杨畅，李星岩，尹永智，侯英梁

（内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司，呼和浩特011500）

关键字：PET瓶；色母；阻隔性；质构；感官

0 引言

常温酸奶“Long life yoghurt”，是指酸奶发酵后经过热处理再无菌包装而成的产品[1-2]。

由于常温酸奶长货架期的要求，一般的包材很难实现对产品提供高保护的存储条件[3-4]。随着包装工艺技术的提高，PET材质的包装开始进入常温酸奶市场。

PET是一种高分子聚合物。通过在PET原料中混入功能性色母粒子，可以改变最终制成的包装的阻隔性能[5-6]。想要将PET包装应用在常温产品中，就要添加功能性色母粒子从而为产品提供稳定的的包材环境[7-8]。

本研究是对PET原料添加色母粒子制作成不同方案的PET瓶包装。并将不同方案的PET瓶装常温酸奶放置于不同储存条件下，探究不同阻隔瓶对产品货架期品质的影响，分析不同阻隔瓶瓶体性能差异。为企业生产PET瓶装酸奶提供相关技术参考。

1 实验

1.1 材料与仪器

常温酸奶制作原料：鲜牛奶，白糖，变性淀粉，发酵菌种有嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合而成。普通玻璃瓶（外购）。

PET瓶制作原料：白色色母，紫色色母，PET粒子。

生产及测试仪器：均质机APV-1000，Anton Paar流变仪，38℃恒温培养箱，酸度计，光照培养箱（3500lux），注塑机（国产），吹瓶机（国产），灌装机（国产）。酸度计，光照培养箱。

1.2 实验

1.2.1 酸奶工艺流程

鲜牛奶→预热→配料→均质→杀菌→接种→发酵→冷藏→破乳→冷却→检测

1.2.2 PET瓶工艺流程

色母粒子外观检查→粒子干燥→混料→注塑成型→吹瓶→杀菌

PET瓶生产色母原料配比如表1所示。

表1 PET瓶色母不同添加比例方案 %

1.2.3 PET瓶酸奶工艺流程

PET瓶成品→酸奶灌装→拧盖密封→成品

1.2.4 对照样工艺流程

玻璃瓶杀菌→酸奶灌装→拧盖密封→成品

1.2.5 酸奶贮存

将6种不同阻隔方案的PET瓶装常温酸奶分别放置于常温24℃、恒温培养箱38℃、3500 lux光照培养箱中。整个实验周期为3个月。每周进行剪包观察实验，同时检测记录样品黏度以及酸度。在保存30，60，90 d时，送感官品评室进行感官消费者喜好度品评测试。整个实验过程中，玻璃瓶样品做对比样进行对照分析。

1.2.6 PET瓶透光率测试

透光率送检第三方测试机构进行测试，综合选取550 nm下的可见光进行透光率测试，检测3个平行样，结果取平均值。

1.2.7 PET瓶透氧率测试

透氧率送检第三方测试机构进行测试，取瓶体腰身部分3点进行测试，检测3个平行样，结果取平均值。

1.2.8 酸奶黏度及酸度测试

采用Anton Paar流变仪中的升降速程序，选取流变仪剪切速率73.9 s-1下的黏度值做评价。并记录触变面积。每周取常温、保温、光照储存样品进行黏度测试，每个方案下的样品检测3个平行样，结果取平均值，测试3个月。

酸度通过直接滴定法进行测试。用酚酞溶液做指示剂，称取10 g酸奶样品于150 mL容量的锥形瓶中。加入20 mL蒸馏水并混合均匀。加入2.0 mL酚酞指示液并混合均匀。用氢氧化钠标准溶液滴定至液体呈微红色，保持30s内溶液不褪色，记录下所消耗的氢氧化钠溶液的体积，重复测定三次，算平均值。酸度以oT数值表示。酸度计算公式为

式中：X2为测试样酸度；C2为氢氧化钠标准溶液的浓度（mol/L）；V2为滴定终点消耗氢氧化钠溶液体积（mL）；m2为测试样质量（g）。

1.2.9 酸奶感官品评测试

感官品评由50名感官评价员组成，每项产品评价指标设定为1～5分（从低到高），最终结果统计50名感官品评员的总分，总评分最高的样品，评价效果好，并分别分析每一种样品不同品评项目下的具体变化。其中样品整体接受度是指对样品的喜好程度，1分表示很不喜欢，2分表示有点不喜欢，3分表示一般，4分表示有点喜欢，5分表示非常喜欢。感官评价指标见表2。每半个月取6种不同阻隔方案下的产品进行测试，连续测试3个月。根据测试结果，选取变化最具代表性的阻隔方案样品进行综合评价。

表2 样品感官品评项目

2 结果与分析

2.1 6种包装方案瓶体透光率和透氧率评价

在评价包装性能时，一方面要对包装化学性能和物理性能进行针对性测试，另一方面要联合包装内容物的感官评测以及分析内容物理化指标进行综合判定。本次实验首先进行瓶体透氧性和透光性测试。图1为瓶体进行透光率及透氧率测试选取的测试点；表3总结了6种PET包装方案的透光率和透氧率测试结果。结果显示，在PET瓶阻隔剂添加量一定的情况下，透氧率随着吸氧剂添加量的增加而减小。在PET瓶吸氧剂添加量一定的情况下，透氧率随着阻隔剂添加量的增加而略有减小。6种方案的透光率变化幅度很小，平均变化值为0.62%。

图1 PET瓶透光率及透氧率测试点

2.2 6种包装方案样品内容物黏度变化

添加一定比例功能性色母粒子的PET瓶，虽然可以为产品提供优良的高阻隔储存环境。但是随着货架期时间的推移，瓶体本身的阻隔性能必然会有所下降，表现在内容物上即会影响内容物的感官、质构及风味。其中，黏度变化是内容物品质发生变化的最直观体现。由表4可以看出，每个储存条件下内容物黏度随着贮存时间的增加，黏度均表现出下降的趋势，触变面积均升高（表5）。触变面积是黏度在流变学中的一种表现方式，是表征材料在受到外力破坏后，恢复初始状态的能力，触变面积越高，表明材料要恢复原始状态过程中消耗的能量越高，材料的稳定性就会越差。在整个实验观察过程中，不同储存条件下内容物黏度变化值都较小，变化程度依次为（按储存条件）：保温＞光照＞室温。6种阻隔方案内容物黏度变化程度依次为：方案1＞方案4＞方案2＞方案3＞方案5＞方案6。玻璃瓶作为一种高阻隔高密封性包装材料，对于产品性能的保护效果最优，结果显示整个观测过程中玻璃瓶对照样内容物的黏度变化最小。

表3 6种包装方案透光率和透氧率测试结果

表4 6种方案在保温、光照和室温储存3个月内的黏度平均变化值/（mPa·s）

表5 6种方案在保温、光照和室温储存3个月内的触变面积平均变化值/（Pa·s）

2.3 6种包装方案样品的酸度变化

常温酸奶经最后一步灭菌工艺，产品中的细菌、发酵菌被灭活，从而避免了产品在后续货架期储存过程中因微生物生长而导致的变质、变味现象，使产品维持在一个稳定的酸度。但是随着货架期时间的推移及PET瓶体阻隔性能的降低，氧气会从瓶体外部慢慢渗入瓶体内部，氧气的存在会滋生微生物，从而导致产品酸度的变化。由表6可以看出，6种不同方案PET瓶常温酸奶的酸度在保温、光照及常温三种储存环境中的变化幅度不同。在PET瓶阻隔剂添加量相同的情况下，酸度变化幅度随PET瓶吸氧剂添加量的降低而呈现升高的趋势。在PET瓶吸氧剂添加量相同的情况下，酸度变化幅度随阻隔剂添加量的降低而呈现升高的趋势。总体变化趋势为：方案4＞方案1＞方案2＞方案5＞方案3＞方案6；保温储存样品＞光照储存样品＞常温储存样品。

表6 6化种值方案在保温、光照和室温储存3个月内的酸度平均变

表6 6化种值方案在保温、光照和室温储存3个月内的酸度平均变

方1案保18温30储.8存8光16照20储.8存3室9温9 0储.68存2 1340.641400.59770.42 3 1260.431280.4700.32 4 1670.731550.68890.52 5 930.371010.32680.26标准6样8 7 9 70 0..2 29 1 7 69 80 0..2 12 9 6 5 89 00..12 2

2.4 6种包装方案样品的感官变化

为使感官品评员的品评结果有标准数据参考，本次感官品评测试过程中标出玻璃瓶标准样，其他方案样品以标准样的感官指标为参考。最终结果选取各项指标最优的产品做最优样品。

2.4.1 6种包装方案样品的特征香气变化

发酵酸奶的乳香味及发酵香气是衡量产品品质的重要指标。除了产品本身可以维持香气，PET瓶高阻隔性能的包装也可以为产品的香气提供保障。本次感官测试结果选取保温储存样进行做图评价。由图2可以看出，6种包装方案产品在保温3个月的储存期内的特征香气评分都有减弱。且不同阻隔包装方案的样品香气减弱趋势不同，说明包装的阻隔性确实会影响产品的特征香气。6种包装方案样品在保温储存15 d时香气最强，其中方案4样品香气最弱。方案6样品在整个储存过程中香气维持最稳定。

图2 6种方案在保温储存3个月内的特征香气评分（平均值）

2.4.2 6种包装方案样品的整体接受度变化

在整个观测过程中，6种包装方案样品的整体接受度都有所变化。常温储存条件下的样品接受度评分变化较小，6种包装方案产品在整个常温储存过程中，均处在可接受的程度。光照储存样和保温储存样的接受度评分变化略高于常温储存样，本次感官测试结果选取光照储存样进行做图评价。由图3可以看出，储存75 d时，方案4和方案2处于不被接受的程度（评分小于或等于3分）。储存第90 d时，除了方案5和方案3，其他样品均处于不被接受的程度（评分小于或等于3分）。

图3 6种方案在保温储存3个月内的整体接受度评分（平均值）

2.4.3 6种包装方案样品的口感粘稠度变化

在整个储存过程中，6种包装方案样品的口感黏稠度均有所变化。常温储存条件下的样品的口感黏稠度变化较小，但是品评结果始终可接受。光照储存样和保温储存样的口感黏稠度变化高于常温储存样。本次感官测试结果选取保温储存样进行做图评价。由图4可以看出，在保温储存过程中，6种方案样品的口感黏稠度评分均在3以上，样品口感黏稠度可接受。说明不同阻隔性能的PET包装在货架期内对产品口感黏稠度影响较小。

图4 6种方案在保温储存3个月内的口感黏稠度评分

2.4.4 6种包装方案样品的异味变化

在整个储存过程中，6种方案样品都不同程度的产生了氧化味和塑料味。常温储存条件下的样品异味感较小，且整个品评实验过程中氧化味变化程度在可接受范围内。光照储存样和保温储存样的异味变化高于常温储存样，本次感官测试结果选取光照储存样进行做图评价。由图5可以看出，在光照储存条件下第60 d开始，6种方案产品均产生了一定程度的氧化味，其中方案4和方案1样品的氧化味在第60 d时最不能接受，整体评分接近3分（一般）。

由图6可以看出，6种方案样品的塑料味在第75 d时均比较明显，其中方案4样品的塑料味不能接受，评分低于3分。第90 d时，除方案3、5、6产品的塑料味可接受，其余方案产品的塑料味均不可接受。以上结果表明PET瓶中阻隔剂添加量越高的包装方案，包装以及产品抵抗光照变质的能力越强。PET瓶中吸氧剂添加量对于包装抵抗光照变质的能力不明显。

图5 6种方案在光照储存3个月内的氧化味评分

图6 6种方案在光照储存3个月内的塑料味变化

3 结论

（1）6种不同PET瓶包装方案，瓶体的透氧率和透光率均不相同。其中PET瓶中吸氧剂添加量对瓶体透氧率的影响程度要高于阻隔剂添加量对瓶体透氧率的影响。方案6的阻隔性能显示最好，其次是方案3。（2）6种不同PET瓶包装方案对于内容物的黏度和酸度有不同程度的影响。其中保温储存条件下的方案6样品，其黏度和酸度值变化程度最小，内容物品质最稳定。其次是光照储存样品，常温储存样品。

（3）6种不同PET瓶包装方案对于内容物的感官品质有不同程度影响，其中异味的变化程度最明显。a.保温储存条件下样品在第60 d开始，特征香气略有减弱。储存第90 d时，除了方案5和方案3，其他样品均不可接受。b.光照储存条件下第90 d时，除方案3、方案5以及方案6的塑料味可接受，其余方案的塑料味均显示不可接受。

（4）阻隔剂越高的包装方案，抵抗光照变质的能力越强。吸氧剂对于抵抗光照变质的能力不明显，主要影响瓶体透氧率。综合以上测试结果，方案5和方案6的色母添加方案最优。