基于電子舌智能感官評定與人工口嘗評價(jià)相結(jié)合的新五汁飲矯味技術(shù)研究

瞿昊宇，謝夢洲，饒 智，陳光宇*，何 群

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)學(xué)院，湖南 長沙 410208；2.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；3.中醫(yī)診斷學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410208；4.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；5.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)

新五汁飲是湖南省藥食同源功能性食品工程技術(shù)研究中心與長沙固本生物科技有限公司合作研發(fā)的具有清熱、滋陰、保肝作用的功能食品，處方來自于湖南中醫(yī)藥大學(xué)著名中醫(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，由葛根、黃精、玉竹、鮮蘆根等7味中藥及食材組成，全方7味構(gòu)成成分皆為甘寒之品，多入肺胃經(jīng)，清熱生津，益胃潤肺，具有清熱、養(yǎng)陰生津兼益氣健脾、氣陰雙補(bǔ)之功效，有良好的開發(fā)與應(yīng)用前景，目前已申請發(fā)明專利(專利號：201910298060.9)。因功能食品需要長期食用，而本品處方中含有4味中藥，若不加調(diào)味劑，可能出現(xiàn)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)到掩蓋藥物不良?xì)馕兜男Ч鸞1-3]，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，而不同調(diào)味劑及其不同用量對本品口感或滋味有不同影響，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)體差異有一定主觀性，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)[4-6]，已被廣泛應(yīng)用于食品、調(diào)味品、中藥及中成藥等領(lǐng)域[7-9]，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。

1 儀器與材料

1.1 儀器設(shè)備

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)。

1.2 藥材、食材、輔料與食品添加劑

葛根、黃精、玉竹、鮮蘆根(藥材均來源于綠源農(nóng)林科技有限公司)；新五汁飲提取物(自制)；β-環(huán)糊精(批號：20180514，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司)；甜菊素(批號：20171107，曲阜香州甜菊制品有限責(zé)任公司)；白砂糖(批號：20180623，長沙市湘特食品有限公司)；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))；山梨醇(食用級，批號20180321，南京納滿生物科技)；水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 新五汁飲提取物的制備

處方中葛根、黃精、玉竹、鮮蘆根水煎煮2次，加水量為藥材量的12倍、10倍，煎煮時(shí)間為2.5 h、2.0 h，合并2次濾液，加入剩余3種新鮮食材的榨汁液，減壓濃縮，噴霧干燥即得干浸膏粉。

2.2 新五汁飲提取物(干浸膏粉)加入不同矯味劑的處方設(shè)計(jì)

新五汁飲(固體飲料)全方藥材食材提取榨汁得到的干浸膏粉作為原料占每次食用量的58%，允許加入矯味劑的最大量占每次食用量的42%，故在同樣用量的前提下比較矯味劑與原料配伍的味覺特性，見表1。

表1 新五汁飲提取物(干浸膏粉)加入不同矯味劑的處方設(shè)計(jì)

2.3 電子舌測定基本方法[10-12]

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。

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 取新五汁飲提取物(干浸膏粉)，按表1組合加入矯味劑，加沸水150 mL，攪拌使充分溶解，自然冷卻，4 000 r/min離心10 min，過濾，取濾液20 mL，加入160 mL純化水稀釋至總量180 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)樣品的供試品溶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，故說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

續(xù)表2

對表2數(shù)據(jù)采用95%可信區(qū)間重疊法進(jìn)行多組間的比較，結(jié)果見表3。

表3 不同嬌味劑組合的味覺電位差95%可信區(qū)間響應(yīng)值

根據(jù)表3味覺響應(yīng)值測定結(jié)果，選出甜味、鮮味、鮮味回味的最高值，苦味、苦味回味、澀味、澀味回味的最低值，7種味覺共篩選出11組樣品，見表4。

表4 新五汁飲嬌味劑組合的初篩結(jié)果

保留味覺既有甜味、或鮮味、或鮮味回味的最高值，又有苦味、或苦味回味、或澀味、或澀味回味最低值數(shù)量多的樣品組，見表5。

表5 新五汁飲嬌味劑組合的篩選結(jié)果

由表5可知，基于電子舌智能感官評定篩選出4組矯味劑樣品，見表6。

表6 電子舌智能感官評定篩選出的嬌味劑組合

對表5或表6中樣品6、樣品9、樣品15、樣品20進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，每個(gè)樣品重復(fù)2次，4個(gè)樣品總計(jì)重復(fù)8次。見圖1。

圖1 電子舌智能感官評定篩選出的嬌味劑組合重復(fù)驗(yàn)證雷達(dá)圖

2.5 人工口嘗味覺感官評定

2.5.1 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2019級五年制中醫(yī)學(xué)專業(yè)6-8班招募志愿受試者，進(jìn)行味覺敏感度、身體健康狀況、兩周內(nèi)未服藥過中、西藥物等在內(nèi)的嚴(yán)格篩選，最終確定80名健康志愿者(男36名、女44名)作為受試對象，隨機(jī)分成4組，每組20人，每組內(nèi)的20人每人皆口嘗品味評定一種樣品，給出的評價(jià)結(jié)果有好、較好、一般、差四個(gè)等級。

2.5.2 人工口嘗味覺感官評定試驗(yàn)方法 取新五汁飲提取物(干浸膏粉)，按表6種樣品6、樣品9、樣品15、樣品20對應(yīng)的組合加入矯味劑，加沸水150 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。見表7。

表7 人工口嘗味覺感官評定篩選結(jié)果

對表7內(nèi)等級資料數(shù)據(jù)采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中單向有序列聯(lián)表項(xiàng)下秩和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析方法，結(jié)果見表8、表9。

表8 人工口嘗味覺感官評定篩選秩和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析

由表9可知，樣品6與樣品9、樣品9與樣品15、樣品9與樣品20皆有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，樣品6與樣品15、樣品6與樣品20、樣品15與樣品20皆無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，由差異性檢驗(yàn)結(jié)果可知，樣品9優(yōu)于樣品6、樣品9優(yōu)于樣品15、樣品9優(yōu)于樣品20，樣品6與樣品15、樣品6與樣品20、樣品15與樣品20這3種樣品口感相差無幾，故確定樣品9為新五汁飲處方最佳的矯味劑組合，即“新五汁飲原料干浸膏占58%，木糖醇占41.9%，甜菊素占0.1%”。

表9 各統(tǒng)計(jì)參數(shù)及兩兩比較結(jié)果

2.6 加入最佳矯味劑組合前后電子舌味覺響應(yīng)值比較

將新五汁飲原料干浸膏與加入最佳矯味劑組合后的電子舌味覺響應(yīng)值進(jìn)行比較，見表10。

由表10可知，新五汁飲原料干浸膏加入適合的矯味劑，可顯著改善口感，甜味由8.150提高到15.63；苦味由11.52降低到6.667；澀味由6.790降低到3.323；苦味回味由1.150降低到0.2833；澀味回味由1.620降低到0.101 3。

表10 加入最佳矯味劑組合前后電子舌味覺響應(yīng)值比較

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、鮮味定性與量化，極大提高了矯味技術(shù)的研究水平。本研究結(jié)果顯示，應(yīng)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)的偏差。

本研究還發(fā)現(xiàn)，原料與不同的矯味劑配伍，會(huì)有不同味覺，兩種矯味劑配伍味覺亦有所不同，還與兩種矯味劑的配比有關(guān)，無規(guī)律可循，只有在原料、矯味劑1、矯味劑2配比達(dá)到特定值時(shí)才能獲得最優(yōu)口感。

本研究篩選的每一組矯味劑里都有甜菊素，主要是因?yàn)樘鹁账赜昧可佟⑻鹞墩碓刺烊弧踩院谩r(jià)廉，但甜菊素用量增大則苦味感增加，故不適合單用，因此每一組矯味劑皆為甜菊素與常用的一種矯味劑的配伍組合。研究還發(fā)現(xiàn)，甜菊素與不同矯味劑的配伍組合得到味覺佳的樣品時(shí)，用量截然不同，為了得到味覺好的樣品，選取合適的甜菊素與矯味劑的配比及用量非常關(guān)鍵。