基于電子舌智能感官評定與人工口嘗評價(jià)相結(jié)合的山苓荷甘粉矯味技術(shù)研究

瞿昊宇，劉玥含，劉恒杰，饒 智，謝夢洲，5，陳光宇，5*

(1.湖南省藥食同源功能性食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410208；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)診斷學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410208；3.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)心肺病證辨證與藥膳食療重點(diǎn)研究室，湖南 長沙 410208；4.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410208；5.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)學(xué)院，湖南 長沙 410208)

山苓荷甘粉處方來自湖南中醫(yī)藥大學(xué)著名的中醫(yī)藥膳學(xué)及藥食同源功能性食品研究專家謝夢洲教授創(chuàng)制的藥食同源中醫(yī)藥膳方，由山楂、山藥、茯苓、荷葉、甘草5味具有降血脂功效的藥食同源中藥組成，經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)證明，該方經(jīng)提取、濃縮及干燥制成干浸膏粉對高脂血癥模型大鼠具有顯著的降血脂功能(P<0.05)，而且呈量效關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示該處方可望開發(fā)成輔助降血脂功能的保健食品。因保健食品需要長期食用，該處方中雖有5味藥食同源中藥，但若不加調(diào)味劑，則可能因口感不佳導(dǎo)致食用者順應(yīng)性差，難以堅(jiān)持食用。中藥的掩味常常采用“抑苦、加香、增甜”三種手段，通過加入不同的掩味劑以達(dá)到掩蔽藥物不良?xì)馕兜哪康腫1-2]，故口感調(diào)節(jié)成為功能食品研發(fā)的技術(shù)瓶頸，關(guān)系到市場應(yīng)用前景，而不同的調(diào)味劑及用量對本品口感或滋味的影響有很大差別，過去采用人工口嘗作為篩選調(diào)味劑的評價(jià)方法，由于人工口嘗味道因個(gè)體差異多具有主觀性，在很大程度上影響了結(jié)果的可信性。電子舌(Electronic-Tongue)是一種主要由交互敏感傳感器陣列、信號采集電路和基于模式識別的數(shù)據(jù)處理方法組成的現(xiàn)代化智能感官定性定量分析檢測儀器，能夠利用具有獨(dú)特選擇性和廣域選擇性的人工雙層脂質(zhì)膜，直接輸出樣品液的酸味、甜味、苦味、澀味、鮮味、咸味、苦味回味、澀味回味、豐富度(鮮味回味) 等味覺數(shù)值，根據(jù)響應(yīng)值的高低量化味道，具有客觀性強(qiáng)、重復(fù)性好、檢測響應(yīng)快、標(biāo)準(zhǔn)化控制、對人健康危害小等優(yōu)點(diǎn)[3-5]，已被廣泛應(yīng)用于食品、調(diào)味品、中藥及中成藥等領(lǐng)域[6-7]，故本研究采用電子舌智能感官評定與人工口嘗評價(jià)相結(jié)合的方法評價(jià)本品加入不同矯味劑的感官特性差別，對本品口感進(jìn)行定性和定量評價(jià)，以尋找口感最優(yōu)的矯味劑[8-10]。

1 儀器與材料

1.1 儀器設(shè)備及試液

SA-402B型電子舌(日本Insent公司)，實(shí)驗(yàn)中使用AE1澀味傳感器(可測澀味及澀味回味)、AAE鮮味傳感器(可測鮮味及鮮味回味)、CTO咸味傳感器、COO苦味傳感器(可測苦味及苦味回味)、CAO酸味傳感器、GL1甜味傳感器；ME204E型電子分析天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)；TCS-100型電子臺秤(上海乾峰電子儀器有限公司)；DD5型離心沉淀機(jī)(長沙英泰儀器有限公司)；電子舌所需的正極清洗液、負(fù)極清洗液及參比液自行配制。

1.2 藥材、食材、輔料與食品添加劑

山楂、山藥、茯苓、荷葉、甘草(藥材皆購自湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥劑科的合格藥材庫，皆為已炮制的飲片)；山苓荷甘提取物(自制)；β-環(huán)糊精(批號：20180514，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司)；乳糖(批號：20180319，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司)；甜菊素(批號：20171107，曲阜香州甜菊制品有限責(zé)任公司)；甘露醇(批號：20181106，山東天力藥業(yè)有限公司)；木糖醇(食用級，批號20170603，山東福田藥業(yè))；水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 山苓荷甘干浸膏粉的制備

處方中山楂、荷葉及甘草醇提、山藥、茯苓水煎，合并醇提液和水煎液，減壓濃縮，噴霧干燥即得干浸膏粉。

2.2 山苓荷甘干浸膏粉加入不同矯味劑的處方設(shè)計(jì)

山苓荷甘藥材提取的干浸膏粉作為原料占每次食用量的48%，允許加入矯味劑的最大量占每次食用量的52%，因甜菊糖苷常用量在0.15%～1.5%，故甜菊糖苷與其他兼矯味作用的輔料配伍使輔料總量達(dá)52%。本研究通過選擇甘露醇、乳糖、木糖醇、β-環(huán)糊精與甜菊糖苷配伍，比較不同輔料與同等量甜菊糖苷配伍的矯味作用及味覺特性的差異和同種輔料與不同量甜菊糖苷配伍等共20個(gè)樣品的矯味作用及味覺特性的差異，見表1。

表1 山苓荷甘干浸膏粉矯味劑配伍的處方設(shè)計(jì) (%)

2.3 電子舌測定基本方法

2.3.1 正極清洗液配制 準(zhǔn)確稱量7.46 g氯化鉀，用500 mL蒸餾水?dāng)嚢枞芙猓缓鬁?zhǔn)確加入300 mL無水乙醇溶液，邊攪拌邊加入準(zhǔn)確稱量的0.56 g氫氧化鉀，溶解完畢后，轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容[18-20]。

2.3.2 負(fù)極清洗液配制 準(zhǔn)確量取300 mL無水乙醇，與500 mL蒸餾水震蕩混合，然后加入 8.3 mL的濃鹽酸，攪拌混合后轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.3 參比液配制 精密稱定2.24 g氯化鉀和0.045 g酒石酸，用500 mL蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.4 電子舌測試方法 首先在清洗液中清洗90 s，接著用參比液清洗2次，傳感器在平衡位置歸零30 s，達(dá)到平衡條件后，開始測試，測試時(shí)間為30 s；在兩組參比液中分別短暫清洗3 s，傳感器插入新的參比液中測試回味30 s，循環(huán)測試4次，去掉第一循環(huán)，取后3次平均數(shù)據(jù)作為測試結(jié)果。每次清洗、平衡和測試回味的液體均分布在不同樣品杯中。

2.3.5 電子舌測定用供試液的制備 取山苓荷甘干浸膏粉，加入純化水250 mL，加熱至95 ℃攪拌使其充分溶解分散，自然冷卻，二層濾紙抽濾，濾液加入矯味劑及輔料配成的液體，定容至600 mL，即為供試品溶液。

2.4 不同嬌味劑組合的電子舌智能感官評定味覺測定結(jié)果

將每個(gè)樣品的供試液倒入電子舌測試專用塑料小杯中，每杯25 mL，每個(gè)供試品溶液倒2杯，按“2.3.4”項(xiàng)下方法進(jìn)行測試，記錄AE1澀味傳感器(可測澀味及澀味回味)、AAE鮮味傳感器(可測鮮味及鮮味回味)、CTO咸味傳感器、COO苦味傳感器(可測苦味及苦味回味)、CAO酸味傳感器、GL1甜味傳感器的響應(yīng)值，收集3次平行測定數(shù)據(jù)，求得平均值，數(shù)值越大，說明傳感器越靈敏，該味道越濃。因酸味、咸味皆為負(fù)值，表明傳感器檢測不到酸味和咸味，亦不必列出數(shù)據(jù)，故舍去酸味和咸味的響應(yīng)值，測試結(jié)束清洗各傳感器，結(jié)果見表2。

表2 不同嬌味劑組合的味覺電位差響應(yīng)值均值及95%可信區(qū)間

2.5 甜菊糖苷用量對味覺的影響

2.5.1 甜菊糖苷與甘露醇配伍 隨著甜菊糖苷用量的增加，甜味增加，但1.05%與1.5%無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；甜菊糖苷用量對苦味的影響無規(guī)律可循，用量為0.6%與1.05%可降低原料的苦味，雖然0.6%比1.05%苦味響應(yīng)值要低，但若兼顧甜味結(jié)果，應(yīng)取1.05%為佳；同樣甜菊糖苷用量在1.05%時(shí)苦味回味響應(yīng)值最低(P<0.05)；對澀味的影響，亦是隨著甜菊糖苷用量的增加澀味降低，兼顧甜味結(jié)果，取1.05%為佳；甜菊糖苷用量在1.5%時(shí)，澀味回味響應(yīng)值最低(P<0.05)。綜合分析，1.05%甜菊糖苷與甘露醇配伍時(shí)，改善味覺效果最佳。

2.5.2 甜菊糖苷與乳糖配伍 隨著甜菊糖苷用量的增加，甜味增加，但甜菊糖苷用量在1.05%與1.5%之間，甜味響應(yīng)值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；甜菊糖苷用量對苦味的影響，無規(guī)律可循，用量為0.6%與1.05%可降低原料的苦味，雖然0.6%比1.05%苦味響應(yīng)值要低，但兼顧甜味結(jié)果，故取1.05%為佳；同樣甜菊糖苷用量在0.6%與1.05%時(shí)，苦味回味響應(yīng)值皆最低(P<0.05)，兼顧甜味結(jié)果，取1.05%為佳；對澀味的影響，0.6%、1.05%、1.5%三者可信區(qū)間重疊(P>0.05)，兼顧甜味結(jié)果，故取1.05%為佳；甜菊糖苷用量在1.5%時(shí)，澀味回味響應(yīng)值最低(P<0.05)。綜合分析，1.05%甜菊糖苷與乳糖配伍時(shí)，改善味覺效果最佳。

2.5.3 甜菊糖苷與木糖醇配伍 甜菊糖苷用量在0.6%與1.05%之間，甜味響應(yīng)值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩者甜味相同，都有增甜作用；甜菊糖苷用量在0.6%時(shí)，苦味響應(yīng)值最小(P<0.05)，兼顧甜味結(jié)果，取0.6%為佳；同樣甜菊糖苷用量在0.6%、1.05%及1.5%時(shí)，苦味回味響應(yīng)值皆最低，兼顧甜味和苦味結(jié)果，取0.6 %為佳；對澀味的影響，0.6%、1.05%、1.5%三者可信區(qū)間重疊(P>0.05)，兼顧甜味及苦味結(jié)果，取0.6%為佳；甜菊

糖苷用量在1.5%時(shí)，澀味回味響應(yīng)值最低(P<0.05)。綜合分析，0.6%甜菊糖苷與木糖醇配伍時(shí)，改善味覺效果最佳。

2.5.4 甜菊糖苷與β-環(huán)糊精配伍 甜菊糖苷用量為0.6%與1.05%時(shí)，甜味響應(yīng)值之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，都可顯著增加原料的甜味；甜菊糖苷用量為0.6%與1.05%時(shí)，苦味響應(yīng)值皆最小，兩組差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與其他組樣品相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；甜菊糖苷用量為1.5%時(shí)，苦味回味響應(yīng)值皆最低；對澀味的影響，0.6%、1.05%、1.5%三者可信區(qū)間重疊(P>0.05)；甜菊糖苷用量為1.5%時(shí)，澀味回味響應(yīng)值最低(P<0.05)。綜合分析，0.6%～1.05%甜菊糖苷與β-環(huán)糊精配伍時(shí)，改善味覺效果最佳。

研究結(jié)果還顯示，甜菊糖苷幾種用量對鮮味及鮮味回味皆無改善作用。綜合考慮，甜菊糖苷與4種輔料配伍時(shí)，根據(jù)不同用量的味覺測定結(jié)果，用量在0.6%～1.05%時(shí)，改善味覺效果較好。

2.6 輔料用量相同種類不同甜菊糖苷用量相同對味覺的影響

2.6.1 甜菊糖苷用量0.6% 乳糖和木糖醇增甜作用皆最好；β-環(huán)糊精抑苦作用最好；β-環(huán)糊精抑制澀味作用最好；幾種輔料對苦味回味的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；β-環(huán)糊精抑制澀味回味作用最好；幾種輔料對鮮味及鮮味回味的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.6.2 甜菊糖苷用量1.05% 四種輔料皆有增甜作用，但四種輔料之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；β-環(huán)糊精抑苦作用最好；β-環(huán)糊精抑制澀味作用最好；β-環(huán)糊精抑制苦味回味作用最好；β-環(huán)糊精抑制澀味回味作用最好；幾種輔料對鮮味及鮮味回味的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。綜合評價(jià)，β-環(huán)糊精與1.05%甜菊糖苷配伍矯味最好。

2.6.3 甜菊糖苷用量1.5% 乳糖增甜作用最佳；對苦味沒有改善作用；β-環(huán)糊精抑制澀味作用最好；β-環(huán)糊精抑制苦味回味作用最好；β-環(huán)糊精抑制澀味回味作用最好；四種輔料對鮮味及鮮味回味的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.7 綜合分析

1.05%甜菊糖苷與乳糖或木糖醇或β-環(huán)糊精配伍，改善甜味作用最優(yōu)；1.05%甜菊糖苷與β-環(huán)糊精配伍改善甜味、苦味、澀味作用最佳，即表1中的16組、17組、18組，而2組、19組與16組、17組、18組之間95%可信區(qū)間重疊(P>0.05)，故這5組最優(yōu)。

2.8 人工口嘗味覺感官評定

2.8.1 人工口嘗味覺感官評定志愿者篩選 從湖南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院2018級中醫(yī)學(xué)八年制拔尖班學(xué)生招募志愿受試者，從味覺敏感度，身體健康狀況，2周內(nèi)未服用過中、西藥物等方面進(jìn)行嚴(yán)格篩選，最終確定100名健康志愿者(男46名、女54名)作為受試對象，隨機(jī)分成5組，每組20人；再由每組中的20人通過口嘗品味評定一種樣品，評價(jià)結(jié)果包括好、較好、一般、差4個(gè)等級。

2.8.2 人工口嘗味覺感官評定試驗(yàn)方法 按“2.7”項(xiàng)下電子舌選出的5組加入矯味劑與輔料，加沸水600 mL，攪拌使充分溶解，自然冷卻置口嘗杯中，由學(xué)生評價(jià)員含于口中，計(jì)時(shí)15 s，此間口腔做漱口動(dòng)作，以使舌根及舌測的味覺感受區(qū)能夠感受到樣品的味道，隔15 min后再同法測2次，每人根據(jù)3次品嘗結(jié)果進(jìn)行評價(jià)及選擇，結(jié)果見表3。

表3 電子舌智能感官評定初篩的嬌味劑組合 (%)

對表4中的等級資料數(shù)據(jù)采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用單向有序列聯(lián)表項(xiàng)下秩和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析方法，結(jié)果見表5、表6。

表4 人工口嘗味覺感官評定篩選結(jié)果

表5 人工口嘗味覺感官評定篩選秩和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析

表6 各統(tǒng)計(jì)參數(shù)及兩兩比較結(jié)果

由表6可知，2組與18組、16組與18組、17組與18組、18組與19組皆有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其他組皆無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由差異性檢驗(yàn)結(jié)果可知，18組優(yōu)于2組，18組優(yōu)于16組，18組優(yōu)于17組，18組優(yōu)于19組，故判定18組為山苓荷甘粉最佳的矯味劑與輔料組合——即山苓荷甘粉干浸膏占48%，β-環(huán)糊精占50.95%，甜菊素占1.05%。

2.9 加入最佳矯味劑與輔料組合前后電子舌味覺響應(yīng)值比較

將山苓荷甘粉原料干浸膏與加入最佳矯味劑與輔料組合后的電子舌味覺響應(yīng)值進(jìn)行比較，結(jié)果見表7。

表7 加入最佳矯味劑與輔料組合前后電子舌味覺響應(yīng)值比較

由表7可知，山苓荷甘粉原料干浸膏加入適合的矯味劑與輔料組合，可增加甜味、降低苦味和澀味，但未增加鮮味，反而還降低了鮮味。

3 討論

如何科學(xué)合理地篩選口服制劑矯味劑是長期困擾食品、保健食品、藥品研究人員的一個(gè)亟待解決的難題，電子舌技術(shù)是一種智能識別味覺的電子系統(tǒng)，可將人類的味覺系統(tǒng)包括甜味、苦味、酸味、咸味、澀味、鮮味進(jìn)行定性與量化，極大提高了矯味技術(shù)的研發(fā)水平。本研究結(jié)果表明運(yùn)用電子舌技術(shù)可以從大量的備選矯味劑中找到最佳的配伍組合，減少了人工口嘗味覺評價(jià)的誤差。

本研究還發(fā)現(xiàn)，原料與不同的矯味劑配伍，會(huì)導(dǎo)致味覺差別，矯味劑與輔料配伍亦會(huì)導(dǎo)致味覺差別，此與矯味劑和輔料的配比有關(guān)，無規(guī)律可循，只有在原料、矯味劑、輔料配比達(dá)到特定值時(shí)才能獲得最優(yōu)的口感。

本研究中篩選的每一組矯味劑里都有甜菊糖苷，這是因?yàn)樘鹁仗擒沼昧可?、甜味正、來源天然，且安全性好、價(jià)廉，但甜菊糖苷用量少達(dá)不到增甜效果，用量大則苦味感增加，因此甜菊糖苷與原料配伍時(shí)有一最佳用量，且不適合單用，所以每一組矯味劑皆為甜菊糖苷與常用的一種輔料配伍組合，結(jié)果可知，甜菊糖苷與不同的輔料配伍組合，在得到味覺佳的樣品時(shí)用量截然不同，若想獲得味覺好的樣品，確定合適的甜菊糖苷與輔料配比及用量十分關(guān)鍵。