《食品科学》：内蒙古农业大学郭军教授等：基于氨基酸指纹的奶茶粉和传统奶酪真实性模型建立

内蒙古依托其草原生态系统、优质奶源带及民族乳食加工传统，成为我国乳业重要生产基地。2024年，全自治区牛奶产量达776.7万 t（占全国19%）；规模以上乳制品产量达461.9万 t（占全国15.6%）。在传统干酪作坊体系（干奶酪产量约占全国70%）与奶粉、奶茶粉等现代固态乳制品工业化生产协同作用下，当地乳业实现了从原料端到加工端的全链条布局。然而，在产业规模化扩张背景下，乳制品掺假形式呈现多样化和隐蔽化特征，主要包括成分替换、以次充好、以假乱真等现象。

奶茶粉通常以乳粉、茶提取物、糖及植脂末为主要组分，其掺假行为主要表现为乳源比例降低或乳源替代，包括以植脂末或奶油粉等低成本油脂替代乳粉，导致反式脂肪酸超标，添加大豆、豌豆等植物蛋白以造成凯氏定氮法对真实乳蛋白含量的判定偏差，以及通过加入麦芽糊精、淀粉等稀释乳源营养成分，造成乳糖、钙等指标下降。传统奶酪中亦存在类似问题，主要包括异种乳替代（41.3%）、植物油替代乳脂（21.2%）、非乳源蛋白掺入（13.5%）及低成本添加剂稀释（11.5%）等。此类掺假行为改变了乳制品的营养结构与理化特征，破坏了市场竞争秩序，使食品真实性检测成为继食品安全与质量控制之后的另一关键研究方向。

现有食品掺假检测技术旨在解决定性识别与定量分析问题，涵盖理化分析（如凯氏定氮、氨基酸（AAs）组成、气相色谱（GC）脂肪酸分析）、光谱快速检测（傅里叶变换红外光谱（FTIR）/拉曼光谱指纹建库、近红外光谱（NIRS）无损定量）、质谱高分辨检测（液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）特征肽段/脂肪酸靶向分析、同位素比值质谱（IRMS）溯源）及分子生物技术（聚合酶链式反应（PCR）检测乳源DNA）等。但上述技术在应对新型掺假、复杂基质干扰及标准数据库缺乏等方面仍存在局限。近年来，研究者尝试将机器学习与指纹分析技术融合用于掺假识别，如Xia Qi等构建了对抗性判别网络结合拉曼光谱，实现了奶粉掺假检测；Zhou Lei等采用基于卷积神经网络的特征提取方法开发了一种便携式近红外系统用于分析混合粉状食品；Ji Zhongyuan等通过蛋白质组-代谢组联合策略区分马乳制品中掺入的牛乳，并指出加工过程可影响生物标志物表达。此外，李莎莎等发现休闲乳制品蛋白含量偏低，其他常规营养素指标与传统乳制品也存在显著差异；邵冬蕊则基于NIRS与化学计量学建立了湿法与干法奶茶粉区分模型，为乳制品真实性快速识别提供了数据支撑。

指纹分析结合化学计量学是食品真实性研究的重要技术路线。该方法通过光谱或色谱仪器获取样品在分子振动、保留时间及质荷比等维度的特征指纹信息，并借助化学计量学算法挖掘数据规律，实现掺假样品的定性识别与定量判别。其中色谱技术（GC、高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）等）主要用于分离小分子组分或痕量标志物，构建“色谱指纹”；光谱技术则通过官能团振动或吸收特征形成“光谱指纹”。然而，该类方法仍面临数据维度高、信号冗余复杂、单一技术选择性与灵敏度不足、数据库依赖性强及跨平台数据整合困难等问题。故需化学计量学（如主成分分析（PCA）降维、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）识别、偏最小二乘法（PLS）建模）在一定程度上可实现特征提取与模型构建，从而提高掺假检测的准确性与稳定性。近年来，研究者已在多类食品真实性领域探索了指纹分析与统计建模的结合可能性。叶乐等利用脂肪酸指纹区分了湿法生牛乳制奶茶粉与干法加工产品，建立了奶茶粉真实性判别模型；汪玥等通过结合HPLC-MS/MS指纹与特征成分分析，评价了柑橘蜜的真实性并提出分级依据。然而，脂肪酸指纹主要反映脂质来源信息，对于蛋白质来源的识别能力有限。鉴于乳制品是人体氨基酸的重要来源，目前关于奶茶粉、传统奶酪及含乳固态制品的研究多集中于加工工艺与基础成分分析，对其AAs指纹特征构建及真实性判别模型的系统研究尚属空白。

内蒙古农业大学食品科学与工程学院的叶乐、古斯愣图和郭军*等在调研分类的基础上系统检测奶茶粉、传统奶酪及含乳固态制品的18种AAs含量，通过结合化学计量学研究和比较AAs指纹特征及模式相似度，进而建立奶茶粉系列、传统奶酪与含乳固态制品系列AAs指纹特征的真实性判别模型，并评价模型可行性。同时本研究以生牛乳、牛乳酪蛋白、奶粉、豆腐为比较对象，进一步探究奶茶粉、传统奶酪及含乳固态制品的“乳成分”真实性，旨在为特色乳制品真实性的判别提供理论依据并丰富乳制品研究数据库。

01

奶茶粉和传统奶酪及含乳固态制品AAs特征

对奶茶粉、传统奶酪及含乳固态制品的AAs相对含量进行HCA和OPLS-DA。如图1、2a和表2所示，生牛乳奶茶粉、干奶酪、湿奶酪与3种现代奶茶粉（干法）及含乳固态制品分开聚类，生牛乳奶茶粉更接近对照样品生牛乳、牛乳酪蛋白、奶粉，其模式相似度为93.75%；干奶酪和湿奶酪单独聚类分离，两者模式相似度为97.82%；3种现代奶茶粉（干法）聚类不分离，模式相似度为93.31%；奶贝、酪酥、奶条3种含乳固体制品聚类靠近，模式相似度为95.82%。整体符合本研究对市售奶茶粉品质呈现生牛乳传统奶茶粉和干混现代奶茶粉两大类、传统乳制品与含乳固态制品AAs指纹显著不同的猜想。豆腐呈现单独聚类，说明上述样品均无大豆原料填充现象。

如图2b所示，对生牛乳奶茶粉、干奶酪、湿奶酪聚类贡献大的特征AAs有半胱氨酸（Cys）、Trp和蛋氨酸（Met）；对植脂末、炼乳、奶粉、奶茶粉等配方奶茶粉和酪酥、奶条、奶贝等含乳固态制品聚类贡献大的特征AAs有赖氨酸（Lys）、甘氨酸（Gly）、天冬氨酸（Asp）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、丙氨酸（Ala）和苯丙氨酸（Phe）。对照样品生牛乳和奶粉的特征AAs为脯氨酸（Pro）；牛乳酪蛋白的特征AAs为缬氨酸（Val）、组氨酸（His）；豆腐的特征AAs为精氨酸（Arg），与AA%描述性统计结果相印证。如图2c所示，根据VIP＞1筛选出聚类分离贡献大的AAs有Cys、Trp、Met、Ala和Arg。

02

奶茶粉AAs指纹特征及模型建立

对奶茶粉、奶粉和生牛乳AAs相对含量进行OPLSDA，结果见图3。由图3a可知，生牛乳奶茶粉与3种现代奶茶粉（干法）分开聚类，符合生牛乳传统奶茶粉和现代奶茶粉（干法）分类。生牛乳奶茶粉更接近对照样品生牛乳、奶粉，提示生牛乳奶茶粉含“真乳成分”，符合配料表标识“乳或乳粉原料制备”。而3种现代奶茶粉（干法）“乳成分极少”，相互聚类无分离趋势，提示AAs构成具有同质性，同种样品间聚类离散，说明配料复杂。如图3b所示，生牛乳奶茶粉、生牛乳和奶粉聚类分离贡献大的特征AAs为Cys。由图3c可知，根据VIP＞1筛选出聚类分离贡献大的AAs有Cys、Met、Trp和Arg。

如表3所示，奶茶粉配伍方差分析显示样品间差异极显著（ P ＝0.000），每种AA在品类间均有差异。TAA由高到低依次为生牛乳奶茶粉、奶粉奶茶粉、炼乳奶茶粉和植脂末奶茶粉，生牛乳奶茶粉TAA约是配方奶茶粉的3倍。对照样品奶粉TAA与生牛乳奶茶粉和3种现代奶茶粉（干法）差异显著，生牛乳的TAA低于上述所有样品。4种奶茶粉和对照样品必需AAs（EAA）/TAA均达40%以上，EAA/非必需AAs（NEAA）均达70%以上，符合联合国粮食及农业组织（FAO）/世界卫生组织（WHO）理想蛋白标准（40%和60%），说明蛋白质营养价值高。

生牛乳奶茶粉和3种现代奶茶粉（干法）EAA中的Leu含量最高，其次为Lys和Val；NEAA中Glu含量最高，其次为Pro和Asp，对照样品生牛乳和奶粉与上述相同。生牛乳奶茶粉和奶粉的EAA、NEAA均显著高于配方奶茶粉（P＜0.05）。

对奶茶粉和对照样品相对含量均值进行配伍方差分析发现，品类间存在显著差异（P＜0.05）。对于单种AA来说，生牛乳奶茶粉的Lys、Met、Cys和Tyr相对含量显著高于配方奶茶粉，3种现代奶茶粉（干法）的Phe、Glu、Gly相对含量高于生牛乳奶茶粉，对照样品生牛乳Lys和奶粉Thr相对含量显著高于4种奶茶粉。

对奶茶粉AAs绝对含量和AA%分别建立OPLS-DA判别模型，结果见图4。AAs绝对含量和AA%判别模型显示，生牛乳奶茶粉与3种现代奶茶粉（干法）分开聚类，说明以AAs绝对含量和AA%建立真实性判别模型可行。AA%和绝对含量建立的判别模型内部验证和外部验证结果见表4，内部验证准确率分别为73.4%和80.1%，外部验证准确率分别为70.8%和75.4%。相对含量判别模型准确率高于绝对含量判别模型。说明绝对含量和AA%均可建立奶茶粉判别模型，但从食品AAs真实性角度评价，绝对含量会受自身总AAs含量（蛋白质含量）影响，而相对含量能更直观体现样品特征AAs构成，更容易鉴定食品真实性，因此以AA%建立的判别模型更具有实用性。

03

传统奶酪与含乳固态制品AAs指纹特征及模型建立

对传统奶酪与含乳固态制品AAs进行OPLS-DA，结果见图5。如图5a所示，豆腐单独聚类，与湿奶酪（奶豆腐）无任何联系，说明湿奶酪并非由“豆腐类或豆加奶制作”。传统干、湿奶酪与3种含乳固态制品跨区聚类，说明两者AAs指纹特征显著不同，符合传统乳制品与含乳固态制品分类。干湿奶酪聚类分开，可能与制作原料、方法、发酵菌群及贮藏条件等有关系，值得深入研究。聚类趋势说明以AAs指纹鉴别传统奶酪与含乳固态制品具有可行性。

如图5b所示，传统干、湿奶酪的特征AAs为Tyr、Pro、Met、Cys和Trp；3种含乳固态制品的特征AAs为Thr、Ser、His、Ile和Leu。对照样品牛乳酪蛋白的特征AAs为Val、Glu和Lys；豆腐的特征AAs为Phe、Asp、Gly、Ala、Arg，与AA%描述性统计结果相印证。

如图5c所示，根据VIP＞1筛选出聚类分离贡献大的AAs有Ser、Lys、Ile、Tyr和Cys。

传统奶酪与含乳固态制品AAs绝对含量和AA%的描述性统计结果见表5，不同样品AA配伍方差分析显示品类间差异极显著（P＝0.000）。传统奶酪TAA含量与酪酥、奶贝、奶条相差巨大，约是3种含乳固态制品的7.8倍。3种含乳固态制品间TAA含量无显著差异（P＞0.05）。对照样品牛乳酪蛋白和豆腐TAA含量高于3种含乳固态制品，低于两类传统奶酪。除了豆腐（38.4%和62.4%）外，上述所有样品EAA/TAA和EAA/NEAA均符合FAO/WHO理想蛋白标准（40%和60%），提示豆类制品蛋白营养价值与乳制品、含乳制品明显不同。

传统奶酪与3种含乳固态制品EAA中Leu含量最高，其次为Lys和Val；NEAA中Glu含量最高，其次为Pro和Asp，对照样品牛乳酪蛋白与上述相同。而豆腐EAA中Leu、Lys和Phe含量较高，NEAA中Glu、Asp、Arg含量较高，再次提示豆类制品蛋白营养组成的不同。

对传统奶酪与含乳固态制品AA%的均值进行配伍方差分析发现，品类间存在显著差异（P＜0.05）。对于单种AAs来说，传统干、湿奶酪Met、Lys、Trp、Tyr和Pro相对含量显著高于3种含乳固态制品（P＜0.05）；3种含乳固态制品Thr、Leu、His、Asp、Ala、Ser相对含量显著高于传统干、湿奶酪（P＜0.05）；对照样品牛乳酪蛋白Val、Ile、Lys、Tyr、Pro和豆腐Asp、Gly、Ala、Phe、Arg相对含量显著高于上述样品（P＜0.05）。

对传统奶酪与含乳固态制品AAs绝对含量和AAs%分别建立OPLS-DA判别模型，结果见图6。AAs绝对含量和AA%判别模型显示，传统干、湿奶酪与含乳固态制品分离距离远，符合传统乳制品与含乳固态制品分类，说明以AAs绝对含量和AA%建立真实性判别模型可行。绝对含量和AA%建立的判别模型内部验证和外部验证结果见表6，内部验证判断准确率分别为95.5%和99.1%，外部验证判断准确率分别为75.8%和95.0%。AA%判别模型准确率高于AAs绝对含量判别模型，再次提示相对含量对鉴别食品AAs真实性的重要性及实用性。

04

传统描述性统计和化学计量学各有优缺点，前者适合单样本和单因素分析，后者适合研究多种类样本，能发现AAs组成比例是否具有品类特性，可以更快更直观地判断食品真实性及完整性。本研究基于市场调研将奶茶粉划分为4类：生牛乳湿法喷雾型奶茶粉与植脂末型、奶粉型和炼乳型3类干法现代奶茶粉。前者由牛乳、砖茶/茶粉及谷物成分经湿法喷雾制备，不添加植脂末、糊精或淀粉等辅料；后者则执行固体饮料标准，乳源添加量低。为排除蛋白总量差异对判别效果的影响，本研究采用相对AAs组成（AA%）构建OPLS-DA模型。结果显示，生牛乳奶茶粉与现代奶茶粉在模式空间中明显分离，且生牛乳奶茶粉聚类区更接近牛乳与奶粉对照，表明其具有真实乳源特征，而现代奶茶粉之间聚类黏连，反映其配料结构同质化且“乳成分”含量极低。AAs指纹对奶茶粉分型判别具有良好适用性，与龙鸣基于AAs指纹的牦牛乳掺假研究结果一致，提示基于AA%建立真实性模型具有推广价值。基于此，建议执行固体饮料标准的产品不应冠名“奶茶粉”或“传统奶茶”。

进一步基于绝对含量与AA%分别构建判别模型结果显示，两种模型均能实现对4类奶茶粉的有效区分，但AA%模型外部验证准确率高于绝对含量模型，且绝对含量受原料蛋白水平影响显著，不利于揭示AAs构成模式。因此，从真实性判别准确性与模型稳定性角度，推荐优先采用AA%构建奶茶粉真实性模型。部分配方奶茶粉在外部验证中出现错判，提示应在后续研究中增加样本量并单独构建配方型奶茶粉判别模型。

在传统奶酪与含乳固态制品分析中，同样采用AA%进行OPLS-DA建模。结果显示，豆腐对照样品在模式图中独立聚类，与传统奶酪显著区分，表明“湿奶酪”并不属于豆制品或“豆-乳”混合体系。酪蛋白与样品聚类距离较大，可能与加工方式及发酵属性差异有关。传统奶酪与含乳固态制品的绝对含量与AA%模型外部验证准确率分别为75.8%和95.0%，再次证实了AA%在真实性鉴别中的优势。本研究发现，AAs指纹可作为乳制品真实性识别的分子表征基础，并建议对以固体饮料工艺生产的含乳固态制品限制使用“传统乳制品”或“奶酪”类表述。

指纹技术的核心目标在于解析样品的类别/属性特征，精准定位表征其差异的特征标志物；而VIP值作为化学计量学模型的关键输出参数，可直接量化并筛选对样品差异起主导作用的指纹特征。通过整合VIP值与变量载荷图的协同分析，不仅能明确差异方向，更能将高VIP值变量映射至具体化学实体，从生化机制层面阐释样品的差异。目前变量的选择尤为重要，VIP＞1是选择相关变量的典型规则。以叶乐等的研究为例，其通过VIP值筛选出脂肪酸指纹中C18:0（硬脂酸）、C18:1（油酸）等（VIP＞1.5）关键变量，证实其为区分生牛乳湿法/干法工艺奶茶粉的核心标志物，且与工艺中脂肪酶解程度存在显著关联，体现了VIP值在揭示特征标志物化学意义及工艺关联中的重要学术价值。因此可通过VIP值筛选出对生牛乳奶茶粉、干湿奶酪与配方奶茶粉和含乳固态制聚类分离贡献大的AAs。

总样品AAs指纹OPLS-DA结果显示，生牛乳奶茶粉、干湿奶酪与配方奶茶粉和含乳固态制品分开聚类，更接近对照样品生牛乳、奶粉、牛乳酪蛋白，符合本研究对市售奶茶粉品质呈生牛乳奶茶粉和现代奶茶粉（干法）两大类及传统奶酪与含乳固态制品AAs特征显著不同的猜想，但部分生牛乳奶茶粉也存在非乳原料添加现象。豆腐远远单独聚类，说明上述样品无添加大豆原料虚增蛋白含量现象。总样品AAs指纹以“乳成分”是否真实聚类，证明使用化学计量学研究AAs指纹可鉴别乳制品真实性，具有实际应用价值。其中传统乳制品生牛乳奶茶粉、干奶酪、湿奶酪中Cys、Trp、Met成为聚类核心贡献AAs，可能是“草饲原料的AAs耦合积累-温和加工的活性保留-微生物代谢的定向强化”共同作用的结果，进一步形成了其Cys、Trp和Met含量协同升高的特征模式（“Cys↑-Trp↑-Met↑”）；相关研究表明，His、Met、Tyr、Trp和Cys是鲜奶中的5种关键AAs，这进一步佐证了Cys、Trp、Met成为核心贡献AAs的原因。而配方产品或其他含乳制品因原料替换、剧烈加工及添加剂干扰，无法复现这一特征组合，故能通过这3个AAs的指纹差异实现显著区分；据相关研究表明，添加酪蛋白或乳清蛋白粉的牛奶能生产出赖丙氨酸含量更高的奶酪。“Cys↑-Trp↑-Met↑”这一特征组合不仅揭示了传统乳制品的营养本质，也为乳制品真实性鉴别提供了精准的生化标志物。同时Cys、Met与Trp在乳制品中的富集不仅体现了其作为优质蛋白质来源的营养价值，也赋予乳制品潜在的功能性特征，如抗氧化、抗应激、免疫调节及神经保护等生理效应。

本研究仍存在局限性。首先，样本分布极不均衡，尤其在奶茶粉组中，传统湿法奶茶粉仅14份，而植脂末干法奶茶粉达82份。这种不平衡可能在OPLS-DA模型中引入偏倚，降低少数类识别灵敏度，削弱模型稳健性和代表性。此外，传统奶酪及含乳固态制品样品的品牌与类型相对有限，虽不影响真实性模型的整体评价，但不足以全面反映市售产品的质量差异。在未来研究中应采集更均衡、全面的样品集，尤其是传统湿法奶茶粉和多品牌含乳固态制品。同时，AAs指纹法本身亦存在一定方法学局限，如部分目标物稳定性差、定量依赖衍生化步骤、基质干扰复杂、数据库资源有限及定量准确性偏低。尽管如此，本研究仍为基于AAs指纹的乳制品真实性判别提供了有价值的参考和技术路径。

结 论

本研究将化学计量学的OPLS-DA和HCA应用于内蒙古奶茶粉、传统奶酪及含乳固态制品AAs指纹特征，结果充分证明了以AAs指纹建立奶茶粉类别、传统奶酪与含乳固态制品真实性判别模型的可行性。后期应进一步扩大并统一样本量，优化判别模型，提高验证准确率。基于化学计量的AAs指纹模型研究，可为内蒙古优势特色乳制品的真实性判别及产地溯源引入一种创新策略、方法和模型工具，同时也将丰富内蒙古地区乳制品指纹数据库。

作者简介

通信作者：

郭军，教授，内蒙古农业大学食品科学与工程学院 硕/博士生导师。研究领域：食品分析，食物营养与品质评价，食品安全性评价，食品真实性和溯源。主要经历：1996年8月至今，在内蒙古农业大学食品科学与工程学院工作，曾任食品质量与安全教学系副主任、主任。2002年9月-2005年7月在中国CDC营养与食品安全所读博，获医学博士学位，专业：营养与食品卫生学。2011年11月-2012年12月 在荷兰瓦赫宁根大学食品安全研究所（RIKILT）营养素与食品真实性团队访问。有企业兼职提供产品开发和品控技术支持经验。社会兼职：内蒙古自治区第14届人民代表大会代表/农牧委员会委员（2023年～2028年），中国营养学会理事（2022年～2026年），内蒙古营养学会监事会主席（2021年～2025年）， 内蒙古自治区食品安全专家委员会专家（自治区食安办）（2009年～至今），内蒙古自治区食品安全风险评估委员会顾问（自治区卫健委）（2022年～2026年），内蒙古自治区缺陷消费品召回标准化专家委员会委员（2021年～2025年），内蒙古自治区科普专家委员会专家（2018年～至今），国家中药与保健食品审评专家库专家（国家市场监管局）（2006～至今）。发表论文80余篇，获得发明专利4 项，合编参编教材专著10余部，获自治区科技进步二等奖1 项，指导学生科创获自治区“挑战杯”自然科学学术论文一等奖1 项，省部级学会奖多项。

第一作者：

叶乐，助理工程师，内蒙古金山乳业有限责任公司质量技术部检验工程师。2016-2020 年本科就读于内蒙古食品科学与工程学院食品质量安全专业；2020-2023 年研究生继续于该学院食品科学专业，导师郭军教授，聚焦营养与食品安全研究方向。读书期间，参与多项课题研究，以第一作者身份发表学术论文3 篇，其中EI 收录1 篇（《基于脂肪酸指纹的胡麻油真实性判别模型的建立》，发表于《食品科学技术学报》）、北大核心期刊 2 篇（《蒙古马乳营养成分检测与特征分析》《奶茶粉脂肪酸指纹特征及真实性判别模型建立》，分别发表于《中国乳品工业》《食品安全质量检测学报》）。参与地方标准《羊肉产地判别 矿物质与稳定同位素指纹法》起草，助力行业标准化建设。同时，积极参与学术交流，在第十四届亚洲营养大会、第六届内蒙古营养与食品安全学术年会等国内外重要会议中作学术报告及展示海报。

2023年7月至今，任职于内蒙古金山乳业有限责任公司，担任检验工程师一职，全面负责酸奶生产全链路质量检测工作。

引文格式：

叶乐, 古斯愣图, 刘建林, 等. 基于氨基酸指纹的奶茶粉和传统奶酪真实性模型建立[J]. 食品科学, 2026, 47(6): 325-334. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250828-190.

YE Le, Gusilengtu, LIU Jianlin, et al. Modeling for the classification of milk tea powder and authenticity assessment of traditional cheese based on amino acid fingerprint[J]. Food Science, 2026, 47(6): 325-334. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250828-190.

实习编辑：南伊；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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