摘 要：本文測(cè)定了干酪和再制干酪中蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸的含量，并利用主成分分析法對(duì)干酪和再制干酪樣品進(jìn)行區(qū)分。結(jié)果表明，干酪系列的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量普遍高于再制干酪系列，再制干酪的平均不飽和脂肪酸含量略低于干酪的平均不飽和脂肪酸含量。蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸信息經(jīng)過(guò)主成分分析提煉后，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)干酪種類的準(zhǔn)確鑒別。營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)結(jié)合主成分分析識(shí)別干酪種類的方法，不僅有助于提高干酪的品質(zhì)和產(chǎn)量，還能為消費(fèi)者提供更準(zhǔn)確的營(yíng)養(yǎng)信息。

關(guān)鍵詞：干酪；再制干酪；營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；主成分分析

Nutritional Indicators Combined with PCA to Identify the Types of Cheese

YANG Beijie

（Shanghai Food Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai 200235， China）

Abstract： This article determined the content of protein， fat， and unsaturated fatty acids in cheese and processed cheese， and used principal component analysis to distinguish between cheese and processed cheese samples. The results showed that the protein and fat content of the cheese series were generally higher than those of the processed cheese series， and the average unsaturated fatty acid content of the processed cheese was slightly lower than that of the cheese series. After refining the information of protein， fat， and unsaturated fatty acids through principal component analysis， accurate identification of cheese types can be effectively achieved. The method of combining nutritional indicators with principal component analysis to identify cheese types not only helps improve the quality and yield of cheese， but also provides consumers with more accurate nutritional information.

Keywords： cheese; making cheese; nutritional index; principal component analysis

市售干酪一般分為干酪和再制干酪，是一類營(yíng)養(yǎng)豐富、口感獨(dú)特的乳制品，其種類繁多，營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)也各不相同，在市場(chǎng)上備受消費(fèi)者歡迎。干酪主要由原奶精心制作而成，其中富含蛋白質(zhì)、鈣和脂肪等多種營(yíng)養(yǎng)成分，被譽(yù)為純天然食品。然而，與之不同的是再制干酪。它是以干酪為基礎(chǔ)，輔以其他原輔料，并通過(guò)加熱、攪拌、乳化（干燥）等工藝精心制作而成[1]。郭媛等[2]研究表明，不同品種的干酪存在明顯的質(zhì)構(gòu)特性差異，這些差異受到化學(xué)組成和加工工藝的影響。雖然水分含量對(duì)干酪硬度有一定影響，但最關(guān)鍵的因素是加工過(guò)程中形成的酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

利用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及數(shù)學(xué)算法，化學(xué)模式識(shí)別能夠精準(zhǔn)地分析化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)深入分析和推理，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的本質(zhì)特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的準(zhǔn)確識(shí)別和分類。許祿等[3]采用此方法處理化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，可顯著提高對(duì)食品中復(fù)雜多組分體系的定性或定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是常用的化學(xué)分析方法之一，用于研究復(fù)雜化學(xué)體系的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和規(guī)律。趙贇等[4]通過(guò)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)15種奶酪的有機(jī)酸成分進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合PCA能有效區(qū)分傳統(tǒng)奶豆腐和再制奶酪，但對(duì)工藝不同的西式奶酪區(qū)分不理想。在前期的研究中發(fā)現(xiàn)，干酪與再制干酪的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富，不同種類的干酪中營(yíng)養(yǎng)成分的含量和比例也各不相同。本文將營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)與主成分分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)干酪種類的準(zhǔn)確鑒別，對(duì)干酪的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析和鑒定，對(duì)于提高干酪品質(zhì)、促進(jìn)干酪產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

干酪共12個(gè)樣本，標(biāo)示為YZ01—YZ12，品牌有沃特堡、總統(tǒng)、妙可藍(lán)多、小貝勒、金凱利、卓德、多美鮮、杜嘉、瑞慕、小圓奶酪和威客農(nóng)場(chǎng)。再制干酪共32個(gè)樣本，標(biāo)示為ZZ01—ZZ32，品牌有恩澤寶、一頭小牛、凱芮甜心、吉士汀、卓德、沃特堡、百嘉、德運(yùn)、大堡礁、歐拉德、多美鮮、甄芝、良品鋪?zhàn)?、認(rèn)養(yǎng)一頭牛、妙飛、奶酪博士、伊利、光明、妙可藍(lán)多、安佳、愛(ài)氏晨曦、百吉福和總統(tǒng)。所有試驗(yàn)用樣品都是同批次從大型超市（上海）購(gòu)入，樣品真實(shí)且在保質(zhì)期內(nèi)，試驗(yàn)前均根據(jù)標(biāo)簽上的儲(chǔ)存條件保存。

1.1.2 儀器

氣相色譜儀（GC），配氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）；FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀。

1.2 方法

1.2.1 營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定

（1）蛋白質(zhì)。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》（GB 5009.5—2016）中第一法[5]，稱取0.5 g干酪（精確至0.001 g）至消化管中，再加入催化劑（硫酸銅0.4 g、硫酸鉀6 g），加入20 mL硫酸后，置于消化爐上消化。消化完成冷卻后，于全自動(dòng)凱氏定氮儀上自動(dòng)測(cè)定，記錄滴定數(shù)據(jù)（定氮儀在使用前加入氫氧化鈉溶液、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液、含有混合指示劑的硼酸溶液），最后計(jì)算出蛋白質(zhì)含量。

（2）脂肪。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》（GB 5009.6—2016）中第三法[6]，稱取2 g試樣（精確至0.000 1 g）于具塞抽脂瓶，加入6 mol·L-1的鹽酸6 mL，于沸水中加熱30 min。靜置冷卻后，加入10 mL乙醇，混勻，加入25 mL乙醚，振蕩1 min，再加入25 mL石油醚，振蕩30 s。離心5 min，上層液體轉(zhuǎn)移至已經(jīng)恒重的空脂肪瓶中。抽脂瓶中加入5 mL乙醇，混勻，加入15 mL乙醚，振蕩1 min，再加入15 mL石油醚，振蕩30 s。離心5 min，上層液體轉(zhuǎn)移至已經(jīng)恒重的脂肪瓶中，此提取步驟再重復(fù)提取一遍。將脂肪瓶中的溶劑揮干后，放入（100±5）℃的烘箱干燥1 h，干燥器內(nèi)冷卻30 min后稱重，重復(fù)以上操作至恒重。空白實(shí)驗(yàn)與樣品同時(shí)進(jìn)行，用10 mL水替代樣品。最后計(jì)算出脂肪含量。

（3）不飽和脂肪酸。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測(cè)定》（GB 5009.168—2016）中第三法[7]，取1 g干酪，加入5 mL氨水，于70 ℃水浴20 min后，加入10 mL鹽酸繼續(xù)水解20 min，取出冷卻至室溫。加入10 mL乙醇溶液，混勻后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加入50 mL乙醚石油醚混合液，振搖5 min后靜置，將上層醚層轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，旋蒸濃縮至干。加入8 mL氫氧化鉀甲醇溶液，于80 ℃水浴中冷凝回流至油滴消失，從回流冷凝器三段加入7 mL三氟化硼甲醇溶液，繼續(xù)回流2 min，去除冷卻至室溫。加入10 mL正庚烷，振搖2 min后加入飽和氯化鈉水溶液，靜置分層。吸取正庚烷層5 mL，加入無(wú)水硫酸鈉，振搖后靜置，吸取上層溶液供氣相色譜儀測(cè)定。

氣相色譜儀儀器條件：色譜柱Agilent CP-sil88（100 m×0.25 μm，0.25 μm）；載氣：氮?dú)?；進(jìn)樣口溫度：270 ℃；檢測(cè)器溫度：280 ℃；進(jìn)樣量：1μL，分流進(jìn)樣，分流比30∶1；采用的升溫程序見(jiàn)表1。

1.2.2 主成分分析

主成分分析是一種有效的降維技術(shù)，它通過(guò)特征投影的方式將多元變量轉(zhuǎn)換為易于理解和可視化的特征變量，通常是在二維或三維空間中展示[8]。本文對(duì)44個(gè)干酪和再制干酪樣品進(jìn)行主成分分析，主要分析其蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸數(shù)據(jù)。通過(guò)相關(guān)矩陣法，將提取這些樣品信息的主成分（Principal Component，PC）及其特征值。只有當(dāng)PC的特征值大于1時(shí)，該主成分才會(huì)被保留，并按順序命名為PC1、PC2等。接下來(lái)計(jì)算每個(gè)原始指標(biāo)在獲取的主成分中的對(duì)應(yīng)系數(shù)，并對(duì)初始樣品信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。基于這些處理結(jié)果，構(gòu)建主成分表達(dá)式并計(jì)算主成分得分。最后，繪制出主成分分布圖，以更直觀地展示樣品間的差異與相似性。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)1.2.1的方法對(duì)干酪和再制干酪共44個(gè)樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸的測(cè)定，數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2。在蛋白質(zhì)含量方面，再制干酪的蛋白質(zhì)含量在（3.64～24.10） g/100 g，平均值為11.28 g/100 g；干酪的蛋白質(zhì)含量在（19.20～34.90）g/100 g，平均值為26.50 g/100 g。在脂肪含量方面，再制干酪的脂肪含量在（11.60～25.60）g/100 g，平均值為18.17 g/100 g；干酪的脂肪含量在（5.20～34.90）g/100 g，平均值為23.70 g/100 g。在不飽和脂肪酸含量方面，再制干酪的不飽和脂肪酸含量在（2.85～7.32）g/100 g，平均值為4.85 g/100 g；干酪的不飽和脂肪酸含量在（0.91～9.05）g/100 g，平均值為6.57 g/100 g。說(shuō)明干酪系列的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量普遍高于再制干酪系列，再制干酪的平均不飽和脂肪酸含量低于干酪的平均不飽和脂肪酸含量。

2.2 利用主成分分析方法識(shí)別干酪的種類

對(duì)44個(gè)干酪和再制干酪樣品中的蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析后，獲得1個(gè)特征值大于1的成分，記為PC1，并得到營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)在各主成分中的載荷及方差貢獻(xiàn)率，見(jiàn)表3。由表3可知，主成分1（PC1）占總方差貢獻(xiàn)的76.156%，說(shuō)明已包含樣本中大部分的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的信息。

圖1為2種共44個(gè)樣本的主成分得分圖，干酪和再制干酪之間的差異可以通過(guò)主成分得分圖上的間隔距離反映出來(lái)，間隔越遠(yuǎn)說(shuō)明種類特性的差別越大。干酪與再制干酪在主成分得分圖上的區(qū)分較為清晰。再制干酪主要位于圖中的左下部分；干酪主要位于圖中的右上部分，雖然有少量干酪與再制干酪樣本位置接近，但是大部分樣本區(qū)分明顯。總體而言樣本的蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸信息經(jīng)過(guò)PCA提煉后，可以實(shí)現(xiàn)干酪和再制干酪的有效區(qū)分。

3 結(jié)論

對(duì)干酪的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析和鑒定，對(duì)于提高干酪品質(zhì)、促進(jìn)干酪產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文應(yīng)用主成分分析對(duì)44個(gè)干酪和再制干酪樣品的蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以明確通過(guò)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)來(lái)快速鑒別干酪和再制干酪種類的可行性。研究表明，將蛋白質(zhì)、脂肪和不飽和脂肪酸信息經(jīng)過(guò)主成分分析提煉后，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)干酪種類的準(zhǔn)確鑒別。營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)結(jié)合主成分分析識(shí)別干酪與再制干酪，不僅有助于提高干酪的品質(zhì)和產(chǎn)量，還能為消費(fèi)者提供更準(zhǔn)確的營(yíng)養(yǎng)信息。

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