牛奶富含豐富的礦物質，是人體鈣的最佳來源， 其加工方式包括巴氏殺菌法、超高溫滅菌法及噴霧干燥法，不同殺菌方法對牛奶營養價值有不同的影響。 氣味的檢測方式有很多種，其中包括電子鼻，傳統的電子鼻是通過陣列傳感器對氣味的感知產生電信號傳輸到電腦中形成數據，由于傳感器的種類有限，因此對化合物的鑒定就有了一定的局限性。 Heracles II超快速氣相電子鼻是一種新型的氣味分析儀器，利用了氣相的分離原理，將分離的色譜峰作為影響因子，通過化學計量學得到主成分分析，建立各種模型。同時，結合正構烷烴進行校準，將保留時間換算成保留指數，通過Aro Chem base數據庫進行定性分析。與以往的傳統型電子鼻相比，氣相輸出信號替代了傳感器型電子鼻中有限的傳感信號，可以分離出更多的化合物信號，同時通過保留指數的定性能夠給出一些未知化合物的風味信息，以便于進一步深入研究其性質。超快速氣相電子鼻已成功應用于花椒油、沙蔥醬、白酒等樣品的氣味分析。本研究為實現對不同加工方式牛奶的快速鑒別，以巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶、奶粉這四種不同加工方式的牛奶作為研究對象，對其氣味進行化學計量學分析，為后期的風味研究奠定基礎。 材料與方法 材料與儀器 生牛乳 某奶牛場；正構烷烴nC6～nC16混合標品 Heracles II超快速氣相電子鼻 法國Alpha M.0.S公司 實驗方法 樣品制備 巴氏奶(樣品編號1)；超巴氏奶(樣品編號2)；超高溫滅菌奶(樣品編號3)；奶粉(樣品編號4)。生牛乳經過不同加工方式后，樣品保存于4℃冷藏冰箱，待檢測。 氣相電子鼻檢測參數 樣品使用全自動超快速氣相色譜電子鼻HeraclesII進行檢測分析，分析參數如表1所示。HeraclesII的氣相部分有兩根色譜柱，型號分別為MXT一5和MXT一1701，柱長10 m，柱徑180μm。MXT一5是弱極性色譜柱，MXT一1701是中極性色譜柱。
數據處理 對電子鼻采集的樣品數據運用儀器Alphasoft軟件中多變量統計分析，來實現主成分分析、樣品間區別指數分析和主成分載荷圖分析；結合保留指數和AroChembase數據庫對未知化合物進行定性分析。 結果與分析 主成分分析(PCA) 對四種不同處理方式的牛奶作PCA分析，結果如圖1所示。第一主成分的方差貢獻率為99．923％，第二主成分的方差貢獻率為0．0571％，兩者累積的總貢獻率為99．97％，表明此圖譜能夠較好地反應出所測樣品中氣味數據的完整性。同時，判別指數(discrimination index，DI)是數據統計軟件分析PCA時用于表征樣品之間區分度的體現。DI值在80～100之間表示該數據區分分析結果為有效結果，DI值越大效果越佳。圖中PCA的判別指數為87，表明此樣品間的區分效果為有效區分。在主成分分析中，樣品之間的相對距離越近，表明樣品的整體氣味越近，則差異越小，反之差異則越大。 從圖1中可以看出四種加工方式的樣本之間均存在著較為明顯的差異，其中奶粉與其他三種加工方式樣品的相對氣味距離均較遠，差異較大。超巴氏奶與超高溫滅菌奶的氣味距離相對較近，表明差異較小。 
樣品間區別指數分析 區別指數是基于主成分分析圖中的兩個樣品組簇團之間的相對距離計算而出的，兩個樣品組間簇團距離越大同時樣品組內的差異越小，則兩個樣品組的區別指數就越接近100％，即區別指數越大則表示樣品組間的區別越大，反之越小。如表2所示，4號奶粉樣品與1號巴氏奶、2號超巴氏奶及3號超高溫滅菌奶的區別指數均較大，且與3號超高溫滅菌奶的差異最大。同時，2號超巴氏奶與3號超高溫滅菌奶的區別指數最小，則表明差異最小。
主成分載荷圖分析 載荷圖是在主成分分析的基礎上把第一和第二主成分的載荷點出一個二維圖用以直觀地顯示原來的變量，在統計學意義上區分不同樣品的同時給出造成差異的主要貢獻因子，因子越靠近樣品則表示其貢獻度越大。Heracles II儀器載荷圖中的因子是色譜峰。篩選峰樣品區分較為明顯(Discrimination Power>0．900)且峰面積較大(Range>1000)分離效果好的色譜峰，實驗結果如圖2所示。經過篩選色譜峰后，樣品整體分布趨勢與圖1未經篩選的分布趨勢整體保持一致，則表明所選取的因子能夠代表樣品組整體的氣味信息，同時表3標注了貢獻的色譜峰的保留時間信息。例如17．46—1：表示保留時間一色譜柱，其中色譜柱1為MXT一5色譜柱，色譜柱2為MXT一1701色譜柱。
物質定性分析 結合保留指數和Aro Chem base數據庫對特異性化合物進行定性及含量分析，不同加工方式牛奶的氣相色譜圖如圖3所示，可能含有的化合物見表4所示。閾值的大小代表了物質氣味的強弱，相同含量的兩種物質，閾值越低則表示氣味越強烈。在表4物質定性中假設各物質含量相同的前提下，水介質中氣味最強的物質是1一辛烯(閾值是5X 10‘4)。同時，由于儀器的檢測器是氫離子火焰檢測器，為質量型檢測器，物質含量的高低則表現在峰面積大小上，表4中列出了在各個保留時間上的峰面積，并通過峰面積大小對樣品含量的差別進行排序。結果顯示隨著加工溫度升高，丙酮、2一丁醇、辛二烯、己酸和甲硫醚的含量也隨之增多。同時，甲基環己烷羧酸、丙酮、2一丁醇和水芹烯在奶粉的加工工藝中出現了大量的損失。甲硫醚是牛乳產品中特有的有機化合物，且其嗅覺閾值較低，氣味強度較高，其含量稍高便會產生異味。如表4所示，甲硫醚在巴氏奶中的含量比在超巴氏和超高溫滅菌奶中的低，因此加工工藝對甲硫醚的含量產生了一定的影響，從而影響了樣品的整體風味。
結論 為了實現不同加工方式牛奶(巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶和奶粉)的快速鑒別，本研究利用Heracles II超快速氣相電子鼻對不同加工方式牛奶中的揮發性有機化合物進行檢測。主成分分析、樣品問區別指數分析以及主成分載荷圖分析表明奶粉的整體風味與巴氏奶、超巴氏奶、超高溫滅菌奶差異較大，而超巴氏奶與超高溫滅菌奶差異較小。通過對不同加工方式牛奶中的特異性化合物定性及含量分析，表明隨著加工溫度升高，丙酮、2一丁醇、辛二烯、己酸和甲硫醚的含量也隨之增多。同時，甲基環己烷羧酸、丙酮、2一丁醇和水芹烯在奶粉的加工工藝中出現了大量的損失。此外，巴氏奶中甲硫醚的含量比在超巴氏奶和UHT奶中的含量有所降低，表明加工工藝對甲硫醚的含量產生較大影響。 來源：感官科學與評定 轉載請注明來源。
參考文獻：高雅慧,徐良,董亞欣,李子杰.基于HeraclesⅡ超快速氣相電子鼻對不同加工方式牛奶的快速鑒別[J].食品工業科技,2019,40(14):260-263+269.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2019.14.042.
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樣品間區別指數分析
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