光氧化对超高温灭菌乳感官品质的影响研究

王少雷 谭冬飞 张清阳 苏美丞 张霞 贾曼 陈刚

摘 要：目的：分析影响牛奶光氧化反应的主要环境因素，为超高温灭菌乳货架期内合理储藏和包装方式的选择提供科学依据。方法：对比透明瓶中中国荷斯坦牛超高温灭菌奶在26 ℃储藏温度下，不同光照强度和不同含氧量时产生的感官差异。结果与结论：牛奶光氧化引起的感官差异只在光照和氧气同时存在时产生，并与光照强度和氧气含量呈正相关。

关键词：UHT;光氧化;感官评价

光导致乳品风味变化对于乳品行业来说是一个严重的问题，包装材料对于避免这种特殊的牛奶变质至关重要，不同包装材料的透气性和透光性不同，目前市场上常采用利乐[1]、百利[2]等遮光材料包装，此类包装牛奶的溶氧量基本不随贮存时间的增加而发生变化，且遮光性能强[3]。近年来，市场上出现大量透明包装材料牛奶，同消费者“看得见的安全”理念相符合，因此吸引了不少消费者尝鲜购买，但在其储藏在货架期的过程中会发生光氧化反应。牛奶中的光氧化分为光解自氧化（即主要由脂质引起的紫外线诱导的自由基产生）或光敏氧化（在存在光敏剂的情况下发生）[4-5]。牛奶中最常见的光敏剂为核黄素，在全脂牛奶（通常为3.5%脂肪）中浓度为141 μg/100 g [6]。其机理主要是光照产生能量被牛奶中的光敏剂（核黄素、叶绿素[7]、四吡咯[8]等）吸收，变为易于基态氧反应的高能状态，产生单线激发态氧。单线激发态氧为超强氧化剂攻击电荷高密度区域（双键），产生不稳定的六元环过渡态，通过双键位移反式构象的氢过氧化物并继续分解为有害物质，进而对牛奶品质产生影响[9-11]。牛奶光氧化是限制牛奶货架期的主要原因之一，光氧化对牛奶中蛋白质影响主要分为两种：一是光线直接作用于蛋白质中的芳香族氨基酸、色氨酸和苯基丙氨酸，导致肽链断裂蛋白质变性，产生异味和毒害物质;二是光线作用于光敏剂产生单线态氧将蛋氨酸氧化成硫醇、硫化物、二甲基二硫化物等，能使牛奶产生异味而变质的物质影响牛奶品质[11-13]。牛奶中脂肪的光氧化主要是单线态氧作用于油脂的不饱和脂肪酸双键上，形成不稳定六元环结构，分解产生醛、酮、酸等物质[9，13];此外，光氧化会破坏牛奶中的维生素，牛奶中的光敏剂吸收光能产生单线态氧，破坏维生素分子上的二、三键，降低牛奶营养价值[14-16]。本研究旨在通过对比不同光照强度、灌装液面和牛奶品种对UHT奶货架期内光氧化程度和感官品质的影响，找到牛奶光氧化反应关键影响条件，为UHT奶的合理储藏和销售提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

从四川新希望乳业有限公司采集中国荷斯坦生牛乳。

1.2 仪器

APV1000均质机，北京汉默泰克流体技术有限公司;PT-20T实验室小型超高温灭菌机，上海沃迪科技有限公司;TF-AS1无菌填充室，上海沃迪科技有限公司;MT-4617LED灯用照度计，台湾宝工实业股份有限公司;UPT-Ⅱ-10T超纯水机，四川优普超纯科技有限公司;RW-20搅拌器套装，广州艾卡仪器设备有限公司;无菌耐热瓶，杭州全泉科技有限公司;日光灯。

1.3 方法

通过酒精实验[17]和煮沸试验[18]对生牛乳品质检测，确定采集的生乳样品正常。采集预冷后的中国荷斯坦牛奶生牛乳30 L，用搅拌器搅拌均匀，分装入小桶后在微波炉上进行水浴预热至60 ℃。于180～200 bar进行均质，均质后的样品进行138 ℃杀菌5 s的超高温瞬时灭菌，在无菌罐装室进行灌装。灌装后将样品按如下处理进行储藏，5 d后由6名专业人士组成的感官评定小组进行感官品评，并对结果进行分析。

根据加速试验要求通过改变超高温灭菌乳的储存环境，在短时间内影响牛奶物理或化学等理化因素，模拟自然条件下商品品质的变化，从而预测其货架期与实际储存运销环境之间的关系[19]。据此设置牛奶于26 ℃储存条件下，进行不同光照强度（0、2 000、4 000、6 000 Lux）、不同液面高度（1/4、2/4、3/4、4/4）、不同光照时长（1、2、3、4、5 d）的处理后，根据附表进行感官评价做好记录存于-20 ℃避光备用。

2 结果与分析

2.1 光氧化样品滋味分析

2.1.1 不同光照強度对牛奶光氧化程度和感官评价的影响 对感官评价结果使用IBM SPSS Statistics 25软件进行标准化后，经过GraphPad Prism 7软件处理后得到如上结果，并使用IBM SPSS Statistics 25软件进行显著性分析。由图1可以看出，UHT牛奶储存在26 ℃时，与0 Lux（遮光样品）相比，光照强度为2 000、4 000、6 000 Lux对牛奶感官影响大差异显著（P<0.05），但随着光照强度的增加感官评价得分无明显差异（P>0.05），可能是由于氧气含量很高，在光照第一天时就可能达到感官品尝的最大阈值，品尝者已无法接受，故得分普遍偏高。由图2、图3可以看出，当牛奶灌装液面恒定时，感官评价得分在0 Lux时最低，随着光照强度的增加感官评价得分不断增加，在6 000 Lux时达到最高，表明随着光照强度的增加牛奶光氧化反应的程度不断增加，产生含硫化合物和羰基化合物，使得品评人员打分偏高。由图4可以看出，当灌装液面为4/4（即上层空气含量为0）时，随着光照强度的变化，感官评价得分并没有较大差异（P>0.05），表明当牛奶包装中氧气含量很低（接近0时），光氧化程度受到光照强度变化的影响很小。

2.1.2 不同氧气含量对牛奶光氧化影响 对感官评价结果使用IBM SPSS Statistics 25软件进行标准化后，经过GraphPad Prism 7软件处理后得到如上结果，并使用IBM SPSS Statistics 25软件进行显著性分析。由图5可以看出，UHT牛奶在储存在26 ℃时，光照强度为0 Lux时，灌装液面高度变化并不会对光氧化感官评价得分造成影响（P<0.05）。因此当牛奶处于遮光时，光氧化程度很小，且不会受到含氧量影响。由图6～8可以看出，在相同光照强度下，随着灌装液面高度的降低，感官评价得分不断增加且差异明显（P>0.05），表明在有光照存在情况下，光氧化程度随着氧气含量的增加不断加重，导致产生的含硫化合物和羰基化合物增加，进而影响口感。

2.2 光氧化样品组织状态和色泽分析

对光照后的样品进行感官评价时，需要剔除出现乳清析出或者粘度增加的牛奶，因为这些牛奶可能在灌装時瓶口消毒不彻底，使其受到微生物污染发生变质。通过色泽对比可以得出，牛奶在受到光照后出现颜色由淡黄色变为纯白色，根据徐雯等[20]的研究表明，牛奶光照后颜色变化，主要是由于光照对牛奶中的光敏剂尤其是核黄素的降解作用产生[20]。

3 结论

根据感官评价结果可以得出，光照和氧气含量对牛奶光氧化影响显著，光照和含氧量在UHT牛奶储藏过程发生的光氧化反应中起重要作用。当牛奶暴露在可见光下会产生与蛋白质和脂类氧化有关的异味，如由蛋氨酸降解引起的硫化合物和脂肪酸产生的羰基化合物（醛和酮）[13]。在光照强度为0 Lux或者在灌装满瓶时，牛奶光氧化反应速率大大降低，而工厂在灌装时由于运送过程颠簸无法达到满瓶效果势必会有氧气存在，故遮光是最有效的减轻光氧化反应的措施。而目前市场上出现的小白袋牛奶，成本固然降低但单纯的透明包装造成的光氧化使得产品风味变差，影响储藏时间，因此UHT奶在储藏和销售过程中应避免光线照射。◇

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Effect of Photooxidation on the Sensory Quality of UHT Milk

WANG Shao-lei 1，TAN Dong-fei 1，ZHANG Qing-yang 2，SU Mei-cheng 1，ZHANG Xia 1，JIA Man 1，CHEN Gang1

（1 Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-products，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;2 Hebei University of Engineering，Handan 056000，China）

Abstract：Objective To explore the main environmental factors that affect the photooxidation reaction of milk to provide scientific basis for the selection of reasonable storage and packaging methods for UHT milk during the shelf life.Method This study compared the sensory differences of Chinese Holstein UHT milk in a transparent bottle at 26 ℃ storage temperature，with different light intensities and different oxygen levels.Result and Conclusion The sensory difference caused by milk photooxidation only occured when light and oxygen exist at the same time，and was positively Correlated with light intensity and oxygen content.

Keywords：UHT;photooxidation;sensory evaluation