牛奶包装创新：瓶身设计与储存排列对牛奶质量的影响

《Journal of Dairy Science》：Innovations in milk packaging: Effects of bottle design and storage arrangement on milk quality

　　

近年来牛奶消费量有所下降，这使得在保持产品质量的同时提高消费者吸引力的包装解决方案受到更多重视。由于光照会加速光氧化，包装设计和材料选择对于保持牛奶新鲜至关重要。本研究评估了牛奶瓶身形状和储存排列如何影响光氧化和消费者感官感知。透明聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶（圆形、方形、长圆形）在4°C下单独或成组储存，并在第0、4、7、10、12、14和18天进行分析。在18天内，对牛奶样品进行了过氧化值、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）、共轭二烯和共轭三烯测试。牛奶消费者（n = 50–54）评估了香气新鲜度（1–7标度）、喜好度（9点享乐标度）和香气属性（适用所有评定），并使用方差分析和Tukey的HSD分析数据。瓶身形状影响光氧化，与圆形和方形瓶相比，长圆形瓶表现出更高的TBARS值（P < 0.05）。感官分析结果与此一致，与圆形或方形瓶中的牛奶相比，长圆形瓶中牛奶的香气喜好度和新鲜度评分较低（P < 0.05）。更多消费者在长圆形瓶的牛奶中察觉到酸味，但在圆形或方形瓶的牛奶中察觉到奶香味（P < 0.05）。储存排列仅影响过氧化值；随着储存时间的推移，单独储存的牛奶瓶具有更高的浓度（P < 0.05）。这些发现表明，瓶身形状而非储存排列会影响光氧化和感官质量。形状优化的包装可能会减少光诱导的降解，同时提供吸引人的设计，从而有可能支持家庭和学校增加牛奶消费。作为一种营养密集的功能性食品，牛奶具有广泛的益处，因此保持其质量对于减少浪费和最大化其影响至关重要。由于光诱导的脂质氧化是质量下降的主要驱动因素，限制光照的策略至关重要。本研究表明，改变瓶身形状和储存配置可以显著影响透光率，某些形状能更好地保护牛奶免受氧化降解，从而延长其感官新鲜度。

近年来，全球牛奶消费量呈现下降趋势。自2000年以来，美国人均液态奶消费量下降了超过34%，欧盟、新西兰、澳大利亚和中国的牛奶消费量自2020年以来也下降了4.6%。同时，牛奶价格的上涨进一步影响了消费者的购买决策。为了重新激发消费者对牛奶的兴趣并提高消费量，引入创新包装成为一种潜在的解决途径。创新包装不仅需要保持牛奶的新鲜度和质量，还需通过独特、吸引人的设计引起消费者关注。然而，光照暴露会加速牛奶的光氧化反应，导致脂质降解，进而对牛奶的风味和香气等感官特性产生负面影响。尽管包装形状可能影响透光表面积，进而影响氧化速率，但目前关于包装形状和储存排列对牛奶质量影响的研究仍然缺乏。为此，研究人员探讨了牛奶瓶身设计及储存排列对光氧化和感官品质的影响，旨在寻找既能减少光诱导降解又能提供吸引人设计的包装解决方案。该研究指出优化包装形状有助于在保持新鲜度的同时提升消费吸引力，相关成果发表在《Journal of Dairy Science》上。

研究人员为开展研究采用了多种关键技术方法。研究所用全脂牛奶样本购买自Terry's Dairy。实验采用了三种不同形状的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，一种常用的透明塑料）瓶：长圆形瓶（表面积274.6 cm²）、方形瓶（表面积269.2 cm²）和圆形瓶（表面积213.3 cm²），厚度均为0.50 mm。在实验前，研究人员对牛奶进行了微生物分析，包括嗜冷菌计数和需氧菌计数，排除了微生物脂解活动对氧化的干扰。牛奶样本在4°C下储存长达18天，每天接受2小时的LED光照以模拟家庭和商业环境。在第0、4、7、10、12、14和18天，研究人员进行了化学分析和消费者感官评价。化学分析包括测定过氧化值（PV，衡量初级氧化产物）、硫代巴比妥酸反应物（TBARS，衡量次级氧化产物丙二醛）、共轭二烯和共轭三烯。消费者感官评价队列（n = 50–54）评估了样本的外观和香气喜好度、新鲜度及特定属性，使用适用所有评定（RATA）等方法。数据采用方差分析（ANOVA）和Tukey的HSD检验进行统计分析。

牛奶容器形状和排列影响化学测量
研究表明，容器形状和储存条件显著影响了牛奶的化学氧化指标。长圆形瓶（表面积与体积比最大）中的牛奶丙二醛浓度（通过TBARS测定，单位为mg MDA/kg milk）显著高于方形瓶。在储存条件方面，单独储存的容器中牛奶的过氧化值（单位为mEq O₂/kg milk fat）显著高于成组储存的容器。随着储存时间的推移，所有化学分析指标均发生显著变化；丙二醛浓度在第4天至第7天之间显著增加，且在长圆形单独储存容器中增加最为明显。这表明更大的透光表面积加速了光氧化反应。

牛奶容器形状和排列影响感官特性
感官评价结果与化学测量结果一致。长圆形瓶中的牛奶在香气喜好度、新鲜度感知和饮用意愿上得分最低，而圆形和方形瓶中的牛奶得分较高。在香气属性评估中，长圆形瓶中的牛奶更多地被描述为“水状”、“甜味”和“酸味”，且其“奶香味”得分显著低于其他形状。主成分分析（PCA，一种降维统计方法）显示，储存初期各形状瓶中牛奶的香气特征相似，但随着时间推移，长圆形瓶中牛奶的香气逐渐向“霉味”、“酸味”、“甜味”和“纸/纸板味”转变，而圆形瓶中牛奶则更多保留了“奶香味”和“黄油味”。

研究人员在讨论部分总结道，研究验证了具有更大透光表面积的瓶身会加速光氧化的假设。长圆形瓶由于表面积大，产生了更多的次级氧化产物，导致感官质量下降。不饱和脂肪酸的降解使得牛奶无法维持均质外观，导致其显得稀薄且呈“水状”。此外，氧化过程中产生的醛类、酮类和醇类等挥发物导致了“甜味”和“酸味”的出现。关于储存排列的影响有限，可能是由于每日2小时的光照时间不足以产生显著差异，或是由于成组取样策略稀释了中心与边缘样本的差异。然而，形状与储存排列的交互作用表明，单独储存的长圆形瓶氧化最严重，而成组储存的方形瓶由于几何排列紧密，减少了透光空隙，氧化程度最低。研究结论指出，在18天的储存期内，容器形状而非储存条件显著影响了牛奶的光氧化。与长圆形瓶相比，圆形和方形瓶中牛奶的丙二醛浓度更低。消费者更偏好圆形和方形瓶中的牛奶，因为它们在新鲜度、喜好度和饮用意愿上得分更高。采用优化的独特形状瓶身可以在减缓光氧化、维持牛奶新鲜度和质量的同时，提高消费者的兴趣和牛奶消费量。