基于电子舌智能感官评定与人工口尝评价相结合的新五汁饮矫味技术研究

瞿昊宇，谢梦洲，饶 智，陈光宇*，何 群

(1.湖南中医药大学 中医学院，湖南 长沙 410208；2.湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410208；3.中医诊断学湖南省重点实验室，湖南 长沙 410208；4.中医心肺病证辨证与药膳食疗重点研究室，湖南 长沙 410208；5.湖南中医药大学信息科学与工程学院，湖南 长沙 410208)

新五汁饮是湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心与长沙固本生物科技有限公司合作研发的具有清热、滋阴、保肝作用的功能食品，处方来自于湖南中医药大学著名中医药膳学及药食同源功能性食品研究专家谢梦洲教授创制的药食同源中医药膳方，由葛根、黄精、玉竹、鲜芦根等7味中药及食材组成，全方7味构成成分皆为甘寒之品，多入肺胃经，清热生津，益胃润肺，具有清热、养阴生津兼益气健脾、气阴双补之功效，有良好的开发与应用前景，目前已申请发明专利(专利号：201910298060.9)。因功能食品需要长期食用，而本品处方中含有4味中药，若不加调味剂，可能出现口感不佳导致食用者顺应性差，难以坚持食用。中药的掩味常常采用“抑苦、加香、增甜”三种手段，通过加入不同的掩味剂以达到掩盖药物不良气味的效果[1-3]，故口感调节成为功能食品研发的技术瓶颈，关系到市场应用前景，而不同调味剂及其不同用量对本品口感或滋味有不同影响，过去采用人工口尝作为筛选调味剂的评价方法，由于人工口尝味道因个体差异有一定主观性，在很大程度上影响了结果的可信性。电子舌(Electronic-Tongue)是一种主要由交互敏感传感器阵列、信号采集电路和基于模式识别的数据处理方法组成的现代化智能感官定性定量分析检测仪器，能够利用具有独特选择性和广域选择性的人工双层脂质膜，直接输出样品液的酸味、甜味、苦味、涩味、鲜味、咸味、苦味回味、涩味回味、丰富度(鲜味回味)等味觉数值，根据响应值的高低量化味道，具有客观性强、重复性好、检测响应快、标准化控制、对人健康危害小等优点[4-6]，已被广泛应用于食品、调味品、中药及中成药等领域[7-9]，故本研究采用电子舌智能感官评定与人工口尝评价相结合的方法，评价本品加入不同矫味剂的感官特性差别，对本品口感进行定性和定量评价，以寻找口感最优的矫味剂。

1 仪器与材料

1.1 仪器设备

SA-402B型电子舌(日本Insent公司)，实验中使用AE1涩味传感器(可测涩味及涩味回味)、AAE鲜味传感器(可测鲜味及鲜味回味)、CTO咸味传感器、COO苦味传感器(可测苦味及苦味回味)、CAO酸味传感器、GL1甜味传感器；ME204E型电子分析天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)；TCS-100型电子台秤(上海乾峰电子仪器有限公司)；DD5型离心沉淀机(长沙英泰仪器有限公司)。

1.2 药材、食材、辅料与食品添加剂

葛根、黄精、玉竹、鲜芦根(药材均来源于绿源农林科技有限公司)；新五汁饮提取物(自制)；β-环糊精(批号：20180514，河南万邦实业有限公司)；甜菊素(批号：20171107，曲阜香州甜菊制品有限责任公司)；白砂糖(批号：20180623，长沙市湘特食品有限公司)；甘露醇(批号：20181106，山东天力药业有限公司)；木糖醇(食用级，批号20170603，山东福田药业)；山梨醇(食用级，批号20180321，南京纳满生物科技)；水为纯化水。

2 方法与结果

2.1 新五汁饮提取物的制备

处方中葛根、黄精、玉竹、鲜芦根水煎煮2次，加水量为药材量的12倍、10倍，煎煮时间为2.5 h、2.0 h，合并2次滤液，加入剩余3种新鲜食材的榨汁液，减压浓缩，喷雾干燥即得干浸膏粉。

2.2 新五汁饮提取物(干浸膏粉)加入不同矫味剂的处方设计

新五汁饮(固体饮料)全方药材食材提取榨汁得到的干浸膏粉作为原料占每次食用量的58%，允许加入矫味剂的最大量占每次食用量的42%，故在同样用量的前提下比较矫味剂与原料配伍的味觉特性，见表1。

表1 新五汁饮提取物(干浸膏粉)加入不同矫味剂的处方设计

2.3 电子舌测定基本方法[10-12]

2.3.1 正极清洗液配制 准确称量7.46 g氯化钾，用500 mL蒸馏水搅拌溶解，然后准确加入300 mL无水乙醇溶液，边搅拌边加入准确称量的0.56 g氢氧化钾，溶解完毕后，转移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.2 负极清洗液配制 准确量取300 mL无水乙醇，与500 mL蒸馏水震荡混合，然后加入 8.3 mL的浓盐酸，搅拌混合后转移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.3 参比液配制 精密称定2.24 g氯化钾和0.045 g酒石酸，用500 mL蒸馏水溶解，转移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.4 电子舌测试方法 首先在清洗液中清洗90 s，接着用参比液清洗2次，传感器在平衡位置归零30 s，达到平衡条件后，开始测试，测试时间30 s；在两组参比液中分别短暂清洗3 s，传感器插入新的参比液中测试回味30 s，循环测试4次，去掉第一循环，取后3次平均数据作为测试结果。每次清洗、平衡和测试回味的液体均分布在不同样品杯中。

2.3.5 电子舌测定用供试液的制备 取新五汁饮提取物(干浸膏粉)，按表1组合加入矫味剂，加沸水150 mL，搅拌使充分溶解，自然冷却，4 000 r/min离心10 min，过滤，取滤液20 mL，加入160 mL纯化水稀释至总量180 mL即为供试品溶液。

2.4 不同娇味剂组合的电子舌智能感官评定味觉测定结果

将每个样品的供试品溶液倒入电子舌测试专用塑料小杯中，每杯25 mL，每个供试品溶液倒2杯，按“2.3.4”项下方法进行测试，记录AE1涩味传感器(可测涩味及涩味回味)、AAE鲜味传感器(可测鲜味及鲜味回味)、CTO咸味传感器、COO苦味传感器(可测苦味及苦味回味)、CAO酸味传感器、GL1甜味传感器的响应值，收集3次平行测定数据，求得平均值，数值越大，说明传感器越灵敏，该味道越浓，因酸味、咸味皆为负值，故说明传感器检测不到酸味和咸味，亦不必列出数据，故舍去酸味和咸味的响应值，测试结束清洗各传感器。结果见表2。

表2 不同娇味剂组合的味觉电位差响应值

续表2

对表2数据采用95%可信区间重叠法进行多组间的比较，结果见表3。

表3 不同娇味剂组合的味觉电位差95%可信区间响应值

根据表3味觉响应值测定结果，选出甜味、鲜味、鲜味回味的最高值，苦味、苦味回味、涩味、涩味回味的最低值，7种味觉共筛选出11组样品，见表4。

表4 新五汁饮娇味剂组合的初筛结果

保留味觉既有甜味、或鲜味、或鲜味回味的最高值，又有苦味、或苦味回味、或涩味、或涩味回味最低值数量多的样品组，见表5。

表5 新五汁饮娇味剂组合的筛选结果

由表5可知，基于电子舌智能感官评定筛选出4组矫味剂样品，见表6。

表6 电子舌智能感官评定筛选出的娇味剂组合

对表5或表6中样品6、样品9、样品15、样品20进行重复验证实验，每个样品重复2次，4个样品总计重复8次。见图1。

图1 电子舌智能感官评定筛选出的娇味剂组合重复验证雷达图

2.5 人工口尝味觉感官评定

2.5.1 人工口尝味觉感官评定志愿者筛选 从湖南中医药大学中医学院2019级五年制中医学专业6-8班招募志愿受试者，进行味觉敏感度、身体健康状况、两周内未服药过中、西药物等在内的严格筛选，最终确定80名健康志愿者(男36名、女44名)作为受试对象，随机分成4组，每组20人，每组内的20人每人皆口尝品味评定一种样品，给出的评价结果有好、较好、一般、差四个等级。

2.5.2 人工口尝味觉感官评定试验方法 取新五汁饮提取物(干浸膏粉)，按表6种样品6、样品9、样品15、样品20对应的组合加入矫味剂，加沸水150 mL，搅拌使充分溶解，自然冷却置口尝杯中，由学生评价员含于口中，计时15 s，此间口腔做漱口动作，以使舌根及舌测的味觉感受区能够感受到样品的味道，隔15 min后再同法测2次，每人根据3次品尝结果，进行评价及选择。见表7。

表7 人工口尝味觉感官评定筛选结果

对表7内等级资料数据采用DPS统计软件分类数据统计中单向有序列联表项下秩和检验统计分析方法，结果见表8、表9。

表8 人工口尝味觉感官评定筛选秩和检验统计分析

由表9可知，样品6与样品9、样品9与样品15、样品9与样品20皆有统计学差异，样品6与样品15、样品6与样品20、样品15与样品20皆无统计学差异，由差异性检验结果可知，样品9优于样品6、样品9优于样品15、样品9优于样品20，样品6与样品15、样品6与样品20、样品15与样品20这3种样品口感相差无几，故确定样品9为新五汁饮处方最佳的矫味剂组合，即“新五汁饮原料干浸膏占58%，木糖醇占41.9%，甜菊素占0.1%”。

表9 各统计参数及两两比较结果

2.6 加入最佳矫味剂组合前后电子舌味觉响应值比较

将新五汁饮原料干浸膏与加入最佳矫味剂组合后的电子舌味觉响应值进行比较，见表10。

由表10可知，新五汁饮原料干浸膏加入适合的矫味剂，可显著改善口感，甜味由8.150提高到15.63；苦味由11.52降低到6.667；涩味由6.790降低到3.323；苦味回味由1.150降低到0.2833；涩味回味由1.620降低到0.101 3。

表10 加入最佳矫味剂组合前后电子舌味觉响应值比较

3 讨论

如何科学合理地筛选口服制剂矫味剂是长期困扰食品、保健食品、药品研究人员的一个亟待解决的难题，电子舌技术是一种智能识别味觉的电子系统，可将人类的味觉系统包括甜味、苦味、酸味、咸味、涩味、鲜味定性与量化，极大提高了矫味技术的研究水平。本研究结果显示，应用电子舌技术可以从大量的备选矫味剂中找到最佳的配伍组合，减少了人工口尝味觉评价的偏差。

本研究还发现，原料与不同的矫味剂配伍，会有不同味觉，两种矫味剂配伍味觉亦有所不同，还与两种矫味剂的配比有关，无规律可循，只有在原料、矫味剂1、矫味剂2配比达到特定值时才能获得最优口感。

本研究筛选的每一组矫味剂里都有甜菊素，主要是因为甜菊素用量少、甜味正、来源天然、安全性好、价廉，但甜菊素用量增大则苦味感增加，故不适合单用，因此每一组矫味剂皆为甜菊素与常用的一种矫味剂的配伍组合。研究还发现，甜菊素与不同矫味剂的配伍组合得到味觉佳的样品时，用量截然不同，为了得到味觉好的样品，选取合适的甜菊素与矫味剂的配比及用量非常关键。