基于智能感官评价的功能性宠物营养剂开发.pdf

综述与专论1392023.120 引言功能性宠物营养膏是一种速补型营养品，产品配比科学且易吸收，食用方便、适口性强，能够满足不同年龄、长期挑食、患有疾病等不同情况的宠物需求。2021年中国宠物食品规模约1 554亿元，预计至2025年的年均增速维持在16%，而宠物营养保健品的增速预测为22%，市场规模将于2025年达到348亿元1-2。为让宠物能够远离疾病困扰、生活更加舒适，消费者在宠物身上的投资也从宠物食品更多地转向宠物营养或保健品，这也使宠物营养补充剂的研发持续迭代更新，市面上的产品种类推陈出新3-4。关节炎是犬猫类宠物常见的一种疾病，包括风湿性关节炎、类风湿性关节炎、创伤性关节炎、骨性及化脓性关节炎等5。在幼犬中多发四肢风湿性关节炎，以及幼犬抵抗力差造成细菌感染的患化脓性关节炎；老年犬多见类风湿性关节炎，以及体质下降引起的创伤性关节炎和退行性（骨性）关节炎，因此选用保守的功能性营养剂作为治疗和改善宠物的关节炎变得十分必要6-7。但一些功效较好的营养或功能物质往往会带来宠物营养剂风味的变化，从而影响产品的整体风味和宠物的喜爱程度8。传统的感官评价技术主要以人工感官评价为主，辅收稿日期：2023-11-03基金项目：江苏省科技计划（苏北科技专项）宠物用抗关节炎营养补充剂的加工关键技术研发与应用（SZ-SQ2021019）作者简介：王孝慈（2003-），女，汉族，江苏南通人，本科，研究方向：食品品质评价。王孝慈，顾黄镭，贺羽，等基于智能感官评价的功能性宠物营养剂开发J现代畜牧科技，2023，103（12）：139-141doi：10.19369/ki.2095-9737.2023.12.037WANG Xiaoci，GU Huanglei，HE Yu，et alDevelopment of Functional Pet Nutrition Based on Intelligent Sensory EvaluationJModern Animal Husbandry Science&Technology，2023，103（12）：139-141基于智能感官评价的功能性宠物营养剂开发王孝慈1，顾黄镭2，贺羽1，王帅1，钟亚2（1.徐州工程学院食品与生物工程学院，江苏 徐州 211018；2.立林（宿迁）生物科技有限公司，江苏 宿迁 223800）摘要：传统的人工感官评价在宠物食品和营养品的开发中作用有限，尤其在滋味和气味上无法判断产品最终能否受宠物欢迎。本研究在宠物营养剂开发中引入智能感官技术，采用电子鼻和电子舌采集的传感器信号作为评价产品风味接受程度的客观依据。结合单因素和正交实验研究结果，产品配方中畜禽肉、绿唇贻贝用量之比13.651，功能性纳米乳液用量15.28%，复合乳化剂添加量1.57%时，功能性宠物营养剂的感官评分最高，与目标产品的风味最为接近。关键词：智能感官；宠物营养剂；配方优化中图分类号：S854文献标识码：Bdoi：10.19369/ki.2095-9737.2023.12.037Development of Functional Pet Nutrition Based on Intelligent Sensory EvaluationWANG Xiaoci1，GU Huanglei2，HE Yu1，WANG Shuai1，ZHONG Ya2（1.School of Food and Biological Engineering，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou Jiangsu 211018，China；2.Lilin（Suqian）Biotechnology Co.，LTD.，Suqian Jiangsu 223800，China）Abstract：Traditional artificial sensory evaluation plays a limited role in the development of pet food and nutrition products，especially in the taste and smell can not judge whether the product will be welcomed by petsIn this study，intelligent sensory technology was introduced into the development of pet nutrition，and the sensor signals collected by electronic nose and electronic tongue were used as the objective basis to evaluate the acceptability of product flavorCombined with the results of single factor and orthogonal experiment，the sensory score of functional pet nutrition was the highest when the ratio of livestock meat and green lip mussels，the amount of functional nano emulsion 15.28%，and the amount of compound emulsifier 1.57%were added，and the flavor of functional pet nutrition was the closest to the target productKeywords：intelligent sense，pet nutrition，formula optimization综述与专论140 2023.12以排序法、区组不完全设计和三点检验法等经典评价方法，结合简单的数据处理，对食品整体或者单一的感官特性作出评价。智能感官评价技术在最近20年迎来飞速发展，以电子鼻、电子舌、计算机视觉处理终端和质构仪等为平台，依靠其客观、方便和智能等优势，对食品的外观、色泽、香气、滋味和质地等感官品质进行快速的评价，广泛应用与产品开发、品质控制、产地鉴别、呈味、形、色等机理的研究中9。本研究引入电子鼻和电子舌设备开展宠物营养膏剂的智能感官评价，对功能性宠物营养膏剂的开发提供参考思路。1 材料与方法1.1 材料与仪器设备功能性纳米乳液（自制）、畜禽肉、绿唇贻贝、复合乳化稳定剂等。食品级中试高剪切混合成套系统（上海弗鲁克Fisco-10L）；高速分散器（德国IKA，T10）；冷冻离心机（美国BeckmanAvantij-26xp）；电子鼻（法国Alpha M.O.S，Astree）；电子舌（法国Alpha M.O.S，FOX4000）。1.2 功能性宠物营养剂制备工艺载体制备功能性纳米乳液混料搅拌乳化灌装杀菌成品。1.3 电子鼻的智能感官评定采用Fox 4000电子鼻系统对不同配方的宠物营养剂进行气味的区分评价，该系统内置18根传感器用于区分不同的挥发性风味成分，18根传感器分为3套体系：T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2；P30/1、P40/2、P30/2、T40/2、T40/1、TA/2；LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCTL、LY2/gCT，从而更好地实现样品区分。取（3.00.1）g样品放置于顶空瓶中（15 mL），并放置在系统的自动进样托盘中，温度设置为4。测量过程如下：金属浴中50 下震动10 min，待样品中心温度达到50 后停止，吸取顶空瓶顶部气体2 500 mL并于1 s内注射进系统的进样口中；测定过程中由空气作为载气，流速设置为150 mL/min，同时采集18根传感器在120 s内的相应值；测定后用载气吹扫10 min，去除上一样品的气味残留，而后分析下一个样品，全程均为系统自动处理。1.4 电子舌测定采用Astree电子舌系统对不同配方的宠物营养剂进行滋味的区分评价，该系统内置BRS、GPS、SPS、SRS、STS、SWS和UMS7根传感器，其中专一性传感器3根SRS（酸味）、STS（咸味）和UMS（咸味），特异性传感器4根，Ag/AgCl为参比电极。准确称取（5.00.1）g样品于50 mL超纯水中，匀浆2 min、超声5 min、静置30 min，取匀浆液12 000 r/min离心15 min（4），吸取上层清液备测。离心管底的沉淀再次用30 mL超纯水溶解，重复上述步骤，并合并上清，用超纯水定容至100 mL。取样品3040 mL于专用测试烧杯中，测定时采集样品120 s内的传感器响应数据用于后续分析，整个测定过程由系统自动处理。1.5 数据处理与分析电子鼻和电子舌的主成分分析和相关性分析使用机器工作站自带的Alphasoft14.0进行分析，实验设计与分析采用Design Expert 12.0。2 结果与讨论2.1 宠物营养剂的智能感官评价采用人工感官的评价方式对宠物食品进行评价具有明显的局限性，虽然在外观、质构和气味上能够进行评价，但从滋味上无法评判，而且人类的感官评价结果无法准确为宠物食品开发提供依据。宠物尤其是犬类，其嗅觉的敏感性比人类要高，因此，本实验采用智能感官评价代替人工感官评价，用评判标准绝对客观的机器评判宠物样品的差异10。将不同配方杀菌后的营养剂成品、标准样和参比样同时进行电子鼻和电子舌的测定。如图1所示，其中标准样（实心圆圈）为公司的明星产品，即功能性营养宠物剂最理想的风味；参比样（实心方框）为营养剂的劣选配方产品，即实验中宠物满意度最差的样品；不同配方样品的实际测试值如每一组空心圆所示。每个样品均平行测定5次，取中心平均值作为基点，计算各配方实际测定值与标准样品的接近程度和与参比样品的远近距离程度，归一化处理后采用百分制表示，100分为最优（最接近目标产品），0分为最差，从而得到每个样品的实际评价值。2.2 配方优化的单因素实验及结果实验以畜禽肉与绿唇贻贝之比、功能性纳米乳液添加量、复合乳化剂添加量3个单因素作为研究对象，讨论各个因素对功能性宠物营养剂感官品质的影响，为接下来的正交试验方法提供数据支撑。结果表明，畜禽肉绿唇贻贝在131时，功能性纳米乳液添加量在16%时，复合乳化剂的添加量在1.5%时，产品的整体感官评价值分别为最高。2.3 配方优化的正交试验在单因素实验的基础上，选取畜禽肉：绿唇贻贝之比、功能性纳米乳液添加量、复合乳化剂的添加量3个因素进行正交试验设计，采用Box-Behnken实验设计分析，正交试验因素水平见表1。综述与专论1412023.12图1 宠物营养剂电子舌（a）和电子鼻（a）评价PCA示例表1 功能性宠物营养剂正交实验设计水平因素水平A畜禽肉 绿唇贻贝B功能性纳米乳液（%）C复合乳化剂的添加量（%）1121151.42131161.53141141.6由方差分析表结果可知，对感官测评结果影响最大的是畜禽肉：绿唇贻贝用量之比，其次是功能性纳米乳液用量和复合乳化剂用量。由于P值（A）=0.00530.01，因此畜禽肉：绿唇贻贝之比对感官评价结果有非常显著的影响，而P值（B）=0.05470.05，P值（C）=0.68790.05，因此功能性纳米乳液用量和复合乳化剂用量对感官评价结果影响不显著。经软件模拟分析，功能性宠物营养剂产品的最优配方：畜禽肉、绿唇贻贝用量之比为13.651，功能性纳米乳液用量为15.28%，复合乳化剂添加量为1.57%，见表2。经实验验证，此配方可用于进一步的产品开发。表2 功能性宠物营养剂正交实验方差分析来源方差和自由度均方F值P值显著性A45.12145.1215.830.0053显著B15.13115.135.310.0547-C0.510.50.180.6879-AB0.2510.250.0880.7757-来源方差和自由度均方F值P值显著性AC2.8410-141 2.8410-149.9710-151.0000-BC36.00 136.00 12.630.0093-A20.1310.130.0450.8376-B256.87156.8719.950.0029-C264.87164.8722.760.002-残差19.9572.85-失拟18.7536.2520.830.0066显著误差1.20 40.30-总和246.9416-3 结论本研究在宠物营养膏剂的开发中，采用智能感官评价的方式取代传统的人工感官评价，建立了合理、客观和标准的感官评价方法，并基于此优化了功能性宠物营养膏剂的配方，以期为宠物食品和营养品的开发提供参考思路。参考文献1赵海洋，魏琦麟，向蓉，等宠物功能型产品市场规模分析报告J广东畜牧兽医科技，2022，47（3）：71-752朱厚信，王芳，李守乐宠物食品添加剂及其研究进展J食品安全导刊，2021（8）：283黄荣春，罗佩先，刘玲伶，等中国宠物保健品的现状及发展前景J兽医导刊，2021（7）：82-834陈淼，齐晓，孙皓然，等宠物食品适口性评估方法研究进展J广东畜牧兽医科技，2022，47（3）：55-59，975Ehlinaz T K，Orhan YPositive Contribution of Pet Nutrition to the Economy and Humanity During the Pandemic PeriodJJournal of Economics，Management and Trade，2021，27（9）：1-86宋琳，兰艺，白书宁，等以猫犬饲料为主导的宠物饲料市场浅析J养殖与饲料，2021，20（9）：88-917闫利宠物保健品走上精细化发展道路N消费日报，2022-09-26（A03）：1-28刘可园，李光玉我国宠物犬饲料研究现状J饲料工业，2020，41（19）：60-649Serra-Castell C，Possas A，Jofr A，et alHigh Pressure Processing to Control Salmonella in Raw Pet Food without Compromising the Freshness Appearance：The Impact of Acidulation and Frozen StorageJFood Microbiology，2023，109：104 13910 陆薇伊品牌视角下宠物食品行业发展路径研究J商讯，2021（33）：17-19编辑：韩若-20-101020PC1-86.624%PC2-1.867%100500-50-100-1500-0.2-0.10.10.2PC1-92.692%PC2-2.256%0.020.010.00-0.01-0.020.0续表