陕西生鲜羊奶及其加工羊奶粉品质调研分析及相关性研究

李衡，王平，刘妍，苏茸，刘永峰*

1(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安，710062)2(西安银桥乳业(集团)有限公司，陕西 西安，710075)

羊奶粉具有营养丰富、低致敏和易消化吸收等特点，近年来逐渐受到消费者的青睐和生产企业的关注，其生产规模也呈持续增长趋势[1]。蒙牛、伊利等各大奶粉生产商相继投入羊奶粉生产，羊奶粉行业的竞争也愈发激烈。目前市场上热销的羊奶粉主要集中在婴幼儿配方品类[2]，面向成人的中老年羊奶粉也较常见。随着羊奶产业的发展，消费者对于羊奶及其制品的质量关注度也越来越高。

生鲜羊奶的收购是奶山羊养殖与羊奶粉加工的重要中间环节，生鲜羊奶在奶站收购前必须要通过质量检测，才能用于下游生产加工。目前对生鲜羊奶与羊奶粉的检测通常包括感官、理化和安全这3个方面的指标。感官检测主要是通过看、嗅、尝对羊奶的颜色、组织状态、气味、滋味等做出分析评价，生产上也常采用酒精试验、煮沸试验来检测生鲜羊奶的新鲜程度。理化检测主要针对羊奶及其制品的脂肪含量、蛋白质含量、非脂乳固体、酸度、冰点、水分含量等指标进行检测；安全检测主要是对抗生素、农兽药残留、致病菌、塑化剂[邻苯二甲酸二丁酯(diethyl phthalate，DBP)]、解抗剂(β-内酰胺酶)等指标进行检测。除了生鲜羊奶的质量，影响羊奶粉质量的因素还有很多，如在生产加工过程中喷雾干燥的参数与工艺，未优化的工艺可能会造成产品营养价值的损失，同时在喷雾干燥以及贮存等过程还可能会增加DBP等污染的风险[3]。

目前，我国多数奶山羊养殖模式集约化程度较低，仍以农户散养为主，卫生管理水平、抗生素残留和羊奶的掺假等问题严重制约着羊奶产业的发展[4]。虽然我国对于生鲜羊奶和羊奶粉质量制定了相应的法律法规以及检测标准，但整体上对奶山羊的养殖、羊奶收购、奶产品加工等方面的监管尚需进一步完善[5]。

陕西省羊奶及其制品的数量和质量均居于国内领先地位，2018年陕西省推出了“千亿奶山羊产业计划”，拟将羊奶产业逐渐发展成为特色优势产业。目前对于羊奶及制品的研究较少，对于陕西地区不同月份生鲜羊奶与羊奶粉质量检测指标的变化规律，以及羊奶粉的质量与其生鲜羊奶的质量之间的关系未见系统研究和报道，两者之间相关性关系尚需进一步明确。本研究以此为切入点，选取陕西不同区域的羊奶收购站，对所收购的生鲜羊奶及由其作为原料生产的羊奶粉的各项品质指标进行分析研究，以期了解陕西生鲜羊奶与羊奶粉品质随月份的变化规律，生鲜羊奶与羊奶粉的品质指标之间的相关性关系，为陕西羊奶及制品的品质提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料：2020年4～11月选择陕西羊奶主产区的不同代表地区(富平县、蒲城县、临渭区等)的羊奶收购站，持续对某企业所收购的生鲜羊奶以及当日喷雾干燥生产的纯羊奶粉进行取样作为试验材料。

主要试剂：硫酸钾、硫酸铜、硼酸、异戊醇、95%(体积分数)乙醇、DBP检测试剂盒、嗜热链球菌菌悬液、4% 2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride, TTC)水溶液、青霉素G参照溶液、藤黄微球菌菌悬液、β-内酰胺酶标准缓冲液(4 000 U/mL)、舒巴坦标准溶液(1 mg/mL)、青霉素标准溶液(0.1 mg/mL)、营养琼脂培养基、抗生素检定培养基、混合邻苯二甲酸酯标准溶液等，所用试剂均为分析纯，西安晶博生物有限公司。

1.2 仪器与设备

Agilent 7000D气相色谱质谱联用仪，美国安捷伦公司；Kjeltec 2300全自动凯氏定氮仪，瑞典福斯公司；CryoStar I热敏电阻冰点仪，德国盖勃公司；WGLL-25BE电热恒温干燥箱，黄骅菲斯福实验仪器有限公司；SPX-250智能恒温培养箱，宁波江南仪器厂；UV-1200可见分光光度计，上海美析仪器有限公司；TGL-16 gR高速冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.3 实验方法

从2020年4月份起，连续在某乳品企业固定选取的羊奶收购站采集生鲜羊奶样品，对其感官、脂肪含量、蛋白质含量、非脂乳固体含量、冰点、酸度、抗生素、β-内酰胺酶和DBP含量指标进行检测，并进行酒精和煮沸试验。同时，对收购羊奶所生产的纯羊奶粉的感官、脂肪含量、蛋白质含量、水分含量、抗生素、β-内酰胺酶、酸度和DBP含量进行检测。

生鲜羊奶与羊奶粉品质指标的测定均参照现行国标进行。其中生鲜羊奶和羊奶粉的感官指标按照GB 19301—2010和GB 19644—2010，分别对其色泽、气味、滋味及组织状态进行评定；生鲜羊奶和羊奶粉蛋白含量按照GB 5009.5—2016中凯氏定氮法进行测定；脂肪含量按照GB 5009.6—2016中盖勃法进行测定；酸度按照GB 5009.239—2016中pH计法进行测定；生鲜羊奶非脂乳固体和冰点分别按照GB 5413.39—2010和GB 5413.38—2016中的方法进行测定；羊奶粉水分含量按照GB 5009.3—2016中直接干燥法测定；β-内酰胺酶按照赵晨等[6]的方法进行测定；DBP含量按照史艳荣[7]改进后的方法，利用气相色谱-质谱法进行测定；酒精试验、煮沸试验按照郭抗抗等[8]的方法进行检测和判定。每个样品检测3次，记录其平均值。

1.4 数据的统计分析

所有数据采用Excel 2010统计和整理，采用SPSS 24.0软件做方差分析(ANOVA)、多重比较(Duncan′s)和相关性分析(Pearson)；采用Origin 2019软件进行聚类分析(类平均法)和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 生鲜羊奶与羊奶粉不同品质指标的分析

经检测，生鲜羊奶与羊奶粉不同品质检测结果分别如表1和表2所示，生鲜羊奶与羊奶粉在色泽、滋味和组织状态等感官指标上均符合国家标准要求。酒精试验、煮沸试验通常用来判断羊奶的新鲜程度，本研究中各生鲜羊奶样品的煮沸试验和酒精试验均显示为阴性，表明所收购羊奶均为新鲜羊奶。不同月份生鲜羊奶样品的脂肪含量、蛋白质含量平均分别为3.40%～3.68%、2.99%～3.19%，分别高于GB 19301—2010中0.3%～0.58%和0.19%～0.39%的标准；除7月份生鲜羊奶非脂乳固体含量平均为8.08%略低于国标规定的8.10%，其余月份的含量均符合GB 19301—2010的要求；4～11月份生鲜羊奶冰点基本保持在-0.509～-0.561 ℃，基本在GB 19301—2010规定的范围内。羊奶粉的脂肪含量在27.87%～29.87%；蛋白质含量在25.15%～27.65%；生鲜羊奶酸度(°T)在8.10～11.24波动，复原酸度(°T)基本在6.57～9.79波动；羊奶粉水分含量为1.62%～3.07%，符合GB 5009.3—2016的规定。抗生素检测结果可以反映生鲜羊奶和羊奶粉的抗生素污染情况，而β-内酰胺酶则是一种被用作解抗剂而非法添加入羊奶及制品中的成分，乳制品中DBP是一种具有生殖和发育毒性的塑化剂，本研究中不同月份的生鲜羊奶和羊奶粉中的抗生素和β-内酰胺酶检测结果均为阴性，DBP检测量也均低于0.3 mg/kg，在国家要求的安全范围内。

表1 生鲜羊奶的品质检测指标Table 1 The detection indexes of fresh goat milk

表2 羊奶粉的品质检测指标Table 2 The detection indexes of goat milk powder

2.2 不同月份生鲜羊奶和乳粉品质指标随月份变化情况

不同月份生鲜羊奶品质指标如图1所示。其中，10月和11月的生鲜羊奶蛋白质含量最高，平均为3.19%和3.26%，显著高于4～9月(P<0.05)，4～9月间的羊奶中蛋白含量间无显著性差异，其中6月生鲜羊奶的蛋白含量最低，平均为2.99%。生鲜羊奶中脂肪含量整体呈现逐渐增加趋势，其中10月和11月份脂肪含量最高，达到3.68%和3.65%，显著高于4～8月脂肪含量(P<0.05)，其中4月脂肪含量最低，为3.40%。4月和11月生鲜羊奶的非脂乳固体含量最高，分别为8.28%和8.48%，显著高于5～7月非脂乳固体含量(P<0.05)，5～7月的非脂乳固体含量间无显著性差异，其中7月的非脂乳固体含量最低，平均仅为8.08%；4～11月生鲜羊奶的酸度表现为先降低后升高的趋势，其中4、5月和10、11月的酸度较高，平均为10.10～11.24 °T，显著高于6～9月的酸度(P<0.05)，其中6月生鲜羊奶的酸度(°T)最低，平均为8.10 °T。10月和11月份生鲜羊奶的冰点最高，分别为-0.514和-0.509 ℃，显著高于4～8月的冰点(P<0.05)；4～8月生鲜羊奶的冰点间无显著性差异，其中8月份的冰点最低，平均为-0.561 ℃。综上可见，生鲜羊奶样品中蛋白质含量、脂肪含量、酸度与冰点指标整体呈现出明显的季节变化规律，均呈现出在春夏季(4～8月)较低，在秋冬两季较高的趋势。

图1 不同月份生鲜羊奶的品质指标的变化Fig.1 Quality indexes of fresh goat milk in different months 注：在P<0.05水平下，相同小写字母代表差异不显著， 不同小写字母代表差异显著(下同)

不同月份羊奶粉品质指标情况如图2所示。4～11月羊奶粉的脂肪含量整体呈上升趋势，4月脂肪含量显著低于5～11月(P<0.05)，4月脂肪含量最低，平均为27.87%，10月份脂肪含量最高，达到29.87%。4～7月羊奶粉的蛋白质含量显著低于8～11月的含量(P<0.05)，4～7月含量间无显著性差异，其中5月蛋白质含量最低，平均为25.15%，10月份蛋白质含量最高，平均达到27.65%。不同月份羊奶粉的水分含量呈逐渐下降趋势，4、5月羊奶粉的水分含量显著高于其他月份(P<0.05)，其中4月水分含量最高，平均达到3.07%，10月和11月的水分含量最低，分别为1.62%和1.72%。羊奶粉酸度整体表现为先降低后增高的趋势，其中4、5月与10、11月酸度最高，平均为8.87～9.79，显著高于6～9月的酸度(P<0.05)，其中6月份的酸度最低，平均为6.57。综上，不同月份的羊奶粉在脂肪、蛋白质与酸度指标上与生鲜羊奶随月份呈现出相似的变化趋势，而羊奶粉中水分的与其他所有指标呈现相反的变化趋势。

图2 不同月份羊奶粉品质指标的变化Fig.2 Quality indexes of goat milk powder in different months

2.3 生鲜羊奶与羊奶粉品质指标相关性分析

将生鲜羊奶与羊奶粉的各项品质指标进行相关性分析，结果如表3所示。分析可知，生鲜羊奶的脂肪含量、蛋白含量、酸度、冰点、非脂乳固体与羊奶粉的脂肪含量、蛋白含量、酸度、水分含量指标相互之间均呈正相关。其中，羊奶粉的脂肪含量与生鲜羊奶的脂肪和冰点具有极显著相关性(P<0.01)，r分别为0.855和0.845；羊奶粉蛋白含量与生鲜羊奶脂肪含量(相关系数r=0.907)呈极显著相关(P<0.01)，与生鲜羊奶蛋白含量(r= 0.744)呈显著相关(P<0.05)，与生鲜羊奶的非脂乳固体、酸度、冰点不显著相关。羊奶粉水分含量与其他指标之间均为负相关关系，其中与生鲜羊奶的脂肪和羊奶粉的脂肪含量均为极显著负相关(P<0.01)，r分别为-0.959和-0.951，与生鲜羊奶蛋白(r=-0.719)、冰点(r=-0.805)和羊奶粉蛋白(r=-0.760)呈显著负相关(P<0.05)；羊奶粉的酸度与生鲜羊奶的酸度为极显著正相关(P<0.01)，r达到0.962，与生鲜羊奶的非脂乳固体含量、蛋白含量和冰点之间的相关性为显著正相关(P<0.05)，r依次为0.779、0.780和0.740。综上，羊奶粉和生鲜羊奶品质指标之间的相关性密切，在羊奶粉和生鲜羊奶的相同检测指标之间(脂肪含量、蛋白含量和酸度)呈现显著正相关，说明在生产中原料(生鲜羊奶)品质决定产品(羊奶粉)品质。

表3 生鲜羊奶与羊奶粉不同品质指标的相关性分析Table 3 Correlation analysis of different quality indexes of fresh goat milk and goat milk powder

2.4 生鲜羊奶与羊奶粉品质指标的聚类及差异性分析

为将生鲜羊奶和羊奶粉进行整体分析，把不同月份生鲜羊奶和羊奶粉的脂肪含量、蛋白质含量、水分含量、冰点和酸度等指标作为聚类变量进行聚类，结果如图3所示。羊奶及羊奶粉的整体品质指标按月份被聚成四类：其中4月和5月为第一类，6月和7月为第二类，8月和9月为第三类，10月和11月为第四类。由于聚类是根据不同月份羊奶和羊奶粉的品质指标的相似度逐渐聚合的，聚类结果可以反映出不同月份羊奶和羊奶粉品质指标之间的相似程度，因此4月与5月、6月与7月、8月与9月、10月与11月的生鲜羊奶与羊奶粉的质量水平具有较高的相似性。综上，相邻月份生鲜羊奶和羊奶粉的品质指标整体上相似，总体质量水平上相近。

图3 不同月份生鲜羊奶和羊奶粉品质指标的聚类Fig.3 Clustering of quality indexes of fresh goat milk and milk powder in different months

生鲜羊奶和羊奶粉各品质指标之间相关性较强，主成分分析结果显示，PC1和PC2方向上的主成分累计方差贡献率为90.31%，能代表其整体质量水平。进一步利用双标图(图4)解析不同月份的生鲜羊奶和羊奶粉品质指标上的相似性，从中心向各个品质指标做一条线段，不同指标线段之间的夹角余弦值为它们的相关系数，与不同指标之间的相关系数一致。双标图中点之间的距离，反映它们对应的样本之间的差异大小，两点相距较远，对应样本差异大；两点相距较近，对应样本差异小，存在相似性高。在不同月份生鲜羊奶和羊奶粉质量分析中，10月和11月与其余月份差异较大。结合相关的品质指标可知，10月与11月生鲜羊奶的酸度、蛋白质、脂肪、非脂乳固体含量均高于其他月份，羊奶粉的酸度、脂肪、蛋白质和水分含量指标也高于其他月份。较高的酸度影响生鲜羊奶及羊奶粉的品质，因此，除酸度指标外，10月与11月生鲜羊奶和羊奶粉的品质指标整体优于其他月份。而在6～9月中，随着生产月份的增加，羊奶和羊奶粉的主成分分布逐渐向右方移动，逐渐趋近10月与11月，即品质越来越好。此外，羊奶和羊奶粉在4、5月份在PC2方向出现一定规律性变化，说明这两个月的羊奶的质量与其他月份存在一定差异，羊奶粉的质量会受到影响，企业在这两个月应严格控制，保证产品质量。该主成分结果与之前的聚类分析相比，得到相似的分析结果，较好地反映出在生羊乳和羊奶粉在不同月份间的差异性，同时与相关性分析结果基本一致，反映出生鲜羊奶与羊奶粉质量之间的相关性。

图4 生鲜羊奶和羊奶粉不同品质指标相似性分析Fig.4 Similarity analysis of different quality indexes of raw goat milk and goat milk powder

3 讨论

奶山羊属于短日照动物，具有季节性繁殖特点，主要在春夏季产奶且产奶期只有7～8个月[10-11]。冬季养殖基地的奶山羊相继进入干奶期，12月至次年3月生鲜羊奶的供应量与羊奶粉产量均较少，所以本研究只针对4～11月份的羊奶进行分析研究。生鲜羊奶和羊奶粉中的感官、理化指标和安全指标是判断羊奶及制品的重要指标，随着羊奶产业的发展，羊奶及制品的安全逐渐受到重视，其中抗生素、β-内酰胺酶和DBP等威胁羊奶制品安全的化合物也逐渐受到乳品企业的重视，成为重要的监控指标，检测结果表明，生鲜羊奶及羊奶粉安全及理化相关指标均符合GB 19301—2010规定。

研究结果表明，生鲜羊奶的蛋白质、脂肪含量指标与黄良策等[12]对西安地区羊奶的研究结果一致，同时生鲜羊奶与羊奶粉不同品质指标随月份呈现规律性变化，生鲜羊奶的蛋白含量、非脂乳固体含量、酸度、冰点和羊奶粉的蛋白含量及酸度指标均在4～11月呈现出先降低再升高趋势，该变化趋势与孙涛等[13]、魏学良等[14]对生鲜奶的研究结果基本一致。酸度是反映奶新鲜程度的重要指标，它的高低会直接影响其加工过程中的稳定性，且酸度越高其稳定性越差。而生鲜乳的滴定酸度主要取决于其中的酪蛋白酸性基团、磷酸盐及柠檬酸等成分中的酸性基团[15]，研究发现陕西地区生鲜羊奶4、5月和10、11月平均酸度较高，在夏季尤其是6月的酸度最低，这可能是由于夏季奶中的蛋白质含量减少，其中富含酸性基团和磷酸基团的αS-酪蛋白和β-酪蛋白减少，从而酸度降低[16]。水分含量是食品重要的品质指标之一，奶中的主要成分是水，而鲜奶的冰点是一个比较稳定的物理指标，奶中掺水掺杂，冰点均会受到影响。研究发现，陕西地区不同月份生鲜羊奶的冰点波动很小，因此该指标在生鲜羊奶收购中可以只作为参照指标。而奶粉中水分含量过低或者过高都会影响产品质量，对于生产企业而言，奶粉水分含量既是一项重要的品质指标，也是一项重要的经济指标[17]。当奶粉中水分含量过高，会加速乳粉中残留微生物的生长繁殖从而缩短贮存期，但过低如小于1.88%，则容易出现氧化臭味，同时过低的水分含量也会影响企业的经济利益，为了保证羊奶粉的质量，应使奶粉的水分含量严格控制在2.0%～3.5%[18]。本调查中羊奶粉水分含量在春夏季水分含量较高，在秋冬季较低，因此在生产加工过程中应根据季节和环境变化情况严格控制奶粉中的水分含量，做好羊奶粉中的水分含量的管理。

由聚类结果可知，相邻月份生鲜羊奶与羊奶粉质量水平之间较为接近，且整体质量差异不大，这与羊奶及羊奶粉不同品质指标随季节连续变化的规律相符合。不同月份生鲜奶和奶粉的品质指标如乳脂、乳蛋白含量等不仅受季节影响，还受到到饲养条件影响[19-20]，同时泌乳期也是影响奶中成分的重要的因素[21-23]。研究表明从泌乳初期到中期再到末期，产奶量先升高后逐渐降低，且奶中成分也随之变化[17，24]，其中乳脂、乳蛋白等指标与泌乳量呈负相关[25-26]。通过调查发现，陕西省生鲜羊奶与羊奶粉10～11月的脂肪和蛋白质等指标水平最高，质量较好，而4、5月份与其他月份差异比较大。这可能由于4、5月份为奶山羊泌乳初期，而初乳成分及含量与其他阶段差异较大，进入夏季整体泌乳量较高，蛋白质、脂肪和非脂乳固体等成分含量相对较低，秋冬季奶山羊整体泌乳量呈现逐渐降低趋势，其中的蛋白质、脂肪和非脂乳固体含量逐渐增加，品质指标整体上逐渐变好。进一步通过相关性分析，发现生鲜羊奶与羊奶粉在蛋白质、脂肪等品质指标之间具有显著相关性，说明了生鲜羊奶的质量是决定羊奶粉质量的关键。

4 结论

通过对某乳品生产企业在陕西不同地区4～11月的生鲜羊奶及其羊奶粉不同品质指标的分析，发现陕西地区生鲜羊奶和羊奶粉的感官、理化和安全指标均符合国家标准要求；蛋白质、脂肪、酸度和冰点随季节呈现出春夏季较低，秋冬季较高的变化趋势；生鲜羊奶的质量与羊奶粉的质量相关性十分紧密，且生鲜羊奶的质量对羊奶粉质量起决定性作用。另外，4、5月份生鲜羊奶与羊奶粉质量与其他月份间差异较大，应加强监控，以保证羊奶及制品的质量。因此，为了保障羊奶及制品的质量，首先应高度重视羊奶的来源和质量，加强羊奶收购中的检验工作，做好生鲜羊奶的溯源管理；同时在生产加工过程中需要考虑季节变化的影响，合理调整羊奶粉加工过程中的水分含量等参数，保证羊奶粉的质量。