基于電子舌智能感官評定與人工口嘗評價相結合的山苓荷甘粉矯味技術研究

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研究中心，湖南 長沙 410208；2.湖南中醫(yī)藥大學 中醫(yī)診斷學湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410208；3.湖南中醫(yī)藥大學 中醫(yī)心肺病證辨證與藥膳食療重點研究室，湖南 長沙 410208；4.湖南中醫(yī)藥大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410208；5.湖南中醫(yī)藥大學 中醫(yī)學院，湖南 長沙 410208)

山苓荷甘粉處方來自湖南中醫(yī)藥大學著名的中醫(yī)藥膳學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，經動物試驗證明，該方經提取、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)，而且呈量效關系，實驗結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，但若不加調味劑，則可能因口感不佳導致食用者順應性差，難以堅持食用。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到掩蔽藥物不良氣味的目的[1-2]，故口感調節(jié)成為功能食品研發(fā)的技術瓶頸，關系到市場應用前景，而不同的調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味劑的評價方法，由于人工口嘗味道因個體差異多具有主觀性，在很大程度上影響了結果的可信性。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，能夠利用具有獨特選擇性和廣域選擇性的人工雙層脂質膜，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)響應值的高低量化味道，具有客觀性強、重復性好、檢測響應快、標準化控制、對人健康危害小等優(yōu)點[3-5]，已被廣泛應用于食品、調味品、中藥及中成藥等領域[6-7]，故本研究采用電子舌智能感官評定與人工口嘗評價相結合的方法評價本品加入不同矯味劑的感官特性差別，對本品口感進行定性和定量評價，以尋找口感最優(yōu)的矯味劑[8-10]。

1 儀器與材料

1.1 儀器設備及試液

SA-402B型電子舌(日本Insent公司)，實驗中使用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(長沙英泰儀器有限公司)；電子舌所需的正極清洗液、負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，河南萬邦實業(yè)有限公司)；乳糖(批號：20180319，河南萬邦實業(yè)有限公司)；甜菊素(批號：20171107，曲阜香州甜菊制品有限責任公司)；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計

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計 (%)

2.3 電子舌測定基本方法

2.3.1 正極清洗液配制 準確稱量7.46 g氯化鉀，用500 mL蒸餾水攪拌溶解，然后準確加入300 mL無水乙醇溶液，邊攪拌邊加入準確稱量的0.56 g氫氧化鉀，溶解完畢后，轉移到1 000 mL的容量瓶，定容[18-20]。

2.3.2 負極清洗液配制 準確量取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，達到平衡條件后，開始測試，測試時間為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果

將每個樣品的供試液倒入電子舌測試專用塑料小杯中，每杯25 mL，每個供試品溶液倒2杯，按“2.3.4”項下方法進行測試，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值，測試結束清洗各傳感器，結果見表2。

表2 不同嬌味劑組合的味覺電位差響應值均值及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)計學差異(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%苦味響應值要低，但若兼顧甜味結果，應取1.05%為佳；同樣甜菊糖苷用量在1.05%時苦味回味響應值最低(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，兼顧甜味結果，取1.05%為佳；甜菊糖苷用量在1.5%時，澀味回味響應值最低(P<0.05)。綜合分析，1.05%甜菊糖苷與甘露醇配伍時，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，甜味響應值無統(tǒng)計學差異(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%苦味響應值要低，但兼顧甜味結果，故取1.05%為佳；同樣甜菊糖苷用量在0.6%與1.05%時，苦味回味響應值皆最低(P<0.05)，兼顧甜味結果，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)，兼顧甜味結果，故取1.05%為佳；甜菊糖苷用量在1.5%時，澀味回味響應值最低(P<0.05)。綜合分析，1.05%甜菊糖苷與乳糖配伍時，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，甜味響應值無統(tǒng)計學差異，兩者甜味相同，都有增甜作用；甜菊糖苷用量在0.6%時，苦味響應值最小(P<0.05)，兼顧甜味結果，取0.6%為佳；同樣甜菊糖苷用量在0.6%、1.05%及1.5%時，苦味回味響應值皆最低，兼顧甜味和苦味結果，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)，兼顧甜味及苦味結果，取0.6%為佳；甜菊

糖苷用量在1.5%時，澀味回味響應值最低(P<0.05)。綜合分析，0.6%甜菊糖苷與木糖醇配伍時，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，甜味響應值之間無統(tǒng)計學差異(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，苦味響應值皆最小，兩組差別無統(tǒng)計學意義，與其他組樣品相比，差異有統(tǒng)計學意義；甜菊糖苷用量為1.5%時，苦味回味響應值皆最低；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，澀味回味響應值最低(P<0.05)。綜合分析，0.6%～1.05%甜菊糖苷與β-環(huán)糊精配伍時，改善味覺效果最佳。

研究結果還顯示，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，根據(jù)不同用量的味覺測定結果，用量在0.6%～1.05%時，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)計學差異；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)計學意義。

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)計學差異；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)計學差異。綜合評價，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)計學意義。

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)藥大學中醫(yī)學院2018級中醫(yī)學八年制拔尖班學生招募志愿受試者，從味覺敏感度，身體健康狀況，2周內未服用過中、西藥物等方面進行嚴格篩選，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，評價結果包括好、較好、一般、差4個等級。

2.8.2 人工口嘗味覺感官評定試驗方法 按“2.7”項下電子舌選出的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，由學生評價員含于口中，計時15 s，此間口腔做漱口動作，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次品嘗結果進行評價及選擇，結果見表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)計軟件進行分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用單向有序列聯(lián)表項下秩和檢驗統(tǒng)計分析方法，結果見表5、表6。

表4 人工口嘗味覺感官評定篩選結果

表5 人工口嘗味覺感官評定篩選秩和檢驗統(tǒng)計分析

表6 各統(tǒng)計參數(shù)及兩兩比較結果

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)計學意義，其他組皆無統(tǒng)計學意義，由差異性檢驗結果可知，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值進行比較，結果見表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亟待解決的難題，電子舌技術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、鮮味進行定性與量化，極大提高了矯味技術的研發(fā)水平。本研究結果表明運用電子舌技術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的誤差。

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

本研究中篩選的每一組矯味劑里都有甜菊糖苷，這是因為甜菊糖苷用量少、甜味正、來源天然，且安全性好、價廉，但甜菊糖苷用量少達不到增甜效果，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鍵。