椒麻风味休闲食品的麻感物质含量及麻度关联分析

宋丹　赵镭　史波林　汪厚银　钟葵

摘要：选取市面上常见的椒麻风味休闲食品为研究对象，对其麻感物质含量、麻度及其关联性进行了分析。分别采用高效液相色谱法和15 cm线性标度法对食品中主要酰胺类物质含量以及感官椒麻感强度进行了测定，分析了食品中主要物质成分与麻度之间的相关性，进一步利用Stevens 函数解析了麻感风味物质含量与感官椒麻感强度的关联性。研究结果表明，市面上常见的椒麻休闲食品的麻感物质含量与椒麻感强度均存在显著差异，麻度主要分布在“微麻”到“麻”强度范围内。食品成分对幂函数参数和麻感响应规律存在显著影响，酰胺物质含量是影响麻度感知的最主要因素。构建了不同类型椒麻休闲食品体系下椒麻感官强度与物理量之间的Stevens 函数模型，解析了食品成分对函数参数的影响。该研究结果为不同麻度的休闲食品的质量控制以及椒麻风味休闲食品的开发等提供了参考依据。

关键词：休闲食品；椒麻风味；麻感物质；麻度；Stevens模型

中图分类号：TS207.3文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0168-05

Abstract： Selecting the common numb-taste leisure food on the market as the research object， the content of numb-taste substances， pungency intensity and their correlation are  analyzed. High performance liquid chromatography and 15 cm linear scale method are used to determine the content of main amides in food and the sensory pungency intensity， and the correlation between the main substance components in food and the pungency intensity is analyzed. Stevens function is further used to analyze the correlation between the content of numb-taste flavor substances and the sensory pungency intensity. The research results show that there are significant differences between the content of numb-taste substances and the sensory pungency intensity of numb-taste leisure food on the market， and the pungency intensity is mainly distributed in the range of “slight pungency” to “pungency” intensity. Food components have significant effect on power function parameters and the pungency response rule. The content of amides is the most important factor influencing the pungency perception. The Stevens function model between sensory pungency intensity and physical quantity in different types of numb-taste leisure food systems is established， and the effect of food components on function parameters is analyzed. The research results have provided references for the quality control of leisure food with different pungency intensities and the development of numb-taste leisure food.

Key words： leisure food; numb-taste; numb-taste substances; pungency intensity; Stevens model

收稿日期：2022-12-18

基金项目：中国标准化研究院院长基金重点项目（562022Y-9417）

作者简介：宋丹（1996－），女，硕士，研究方向：生物与医药。

*通信作者：钟葵（1979－），女，副研究员，博士，研究方向：感官分析与消费喜好。

椒麻休闲食品是具有中国特色风味的一类食品，广受消费者的喜爱。食品中的椒麻风味主要来自辅料花椒类物质，花椒是我国特色辛香料，辛麻感是花椒的重要风味[1]。以山椒素为代表的链状不饱和脂肪酸酰胺是辛麻感的主要成分，具有较强的刺激性[2]。此外，山椒素具有抗菌消炎、镇痛、影响肠蠕动、抗癌、驱蛔虫、减肥以及降血糖等多种药理作用[3]。独特的麻风味以及特有的生物活性赋予麻辣风味休闲食品美味和营养双重性质，带給消费者生理和心理上的愉悦感，满足了消费者的需求。

目前麻度感官测量方法以斯科维尔指数法为主。这是一种间接感官测量方法，其原理是通过不断稀释直至感受不出来麻感刺激存在时，以稀释倍数作为麻度值[4-5]。该方法目前用于花椒原料、花椒油树脂等高麻产品的麻度测量，并根据斯科维尔指数值给出了花椒原料的麻度分级。此外，线性标度法也是一种常见的感官麻度测量方法，评价员直接评价产品麻感强度并给出麻度值，常用于花椒调味油、菜肴等中、低麻度食品评价[6]。

食品中的椒麻风味主要由花椒中酰胺类物质提供，包括羟基-山椒素（包括羟基-α-山椒素、羟基-β-山椒素、羟基-ε-山椒素）等物质[7]。近年来也有研究通过测定山椒素类物质含量来判定椒麻食品的麻度[8]。山椒素类物质测量方法主要有高效液相色谱法、紫外分光光度法、红外光谱法、比色法[9-10]。其中，高效液相色谱法具有准确性高、快捷方便、适用范围较广、应用较广的特点[11-12]。研究表明，水溶液体系中，麻味物质含量与感官麻度之间呈现良好的心理物理学 Stevens 数学模型关系[13]。但真实食品体系下，由于食品中成分复杂，麻味物质含量与感官麻度之间的关联尚需进一步研究[14]。

本研究拟对市面上具有不同椒麻强度的椒麻休闲食品展开研究，采用理化与感官分析方法对样品中椒麻风味物质含量与椒麻强度特性进行分析，分析食品主要成分对麻度感知的影响，进一步采用Stevens 函数对椒麻风味物理量与心理感觉强度进行关联性分析，构建椒麻休闲食品麻味物质含量与麻度之间的预测模型。研究结果旨在为不同麻度的椒麻休闲食品的麻度评价和新产品研制提供理论和数据参考依据以及可能的策略和应用思路。

1 材料与方法

1.1 原料

收集市面上常见的椒麻风味休闲食品，食品品类主要包括肉类休闲食品、辣条类休闲食品和素食类休闲食品。其中，肉类样品12个、辣条类样品6个、素食类样品6个，样品具体信息见表1。花椒油树脂购自利和味道（青岛）食品产业股份有限公司，食品级原料。

甲醇（色谱级）、乙腈（色谱级） Fisher实验器材（上海）有限公司；甲醇（分析级） 现代东方（北京）科技发展有限公司；乙醇（分析级） 北京市通广精细化工公司；冰醋酸 北京化工厂有限责任公司；色谱测试中所用水均为超纯水。

1.2 仪器与设备

Agilent 1200系列高效液相色谱仪；KQ-300DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；SC-3610型低速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；BT25S型分析天平 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DC-0515节能型智能恒温槽 宁波新芝生物科技股份有限公司；0.45 μm有机溶剂过滤膜；Cary 100型紫外分光光度计；FW100型万能粉碎机；ZORBAX 300 SB-C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm） 美国安捷伦科技公司。

1.3 实验方法

1.3.1 麻感物质含量测定

酰胺类麻感物质含量测定及计算方法参考方正等[7]的方法。取适量样品，破碎后置于低温冷冻干燥机中进行冷冻干燥。干燥后的样品粉碎、搅拌均匀后，置于干燥皿中保存待用。准确称量并记录低温冷冻干燥前后样品质量。

精密称量1.000 0 g样品（精确到0.000 1 g）于50 mL锥形瓶中，加入25 mL乙醇（分析纯）于超声波清洗机内进行提取。超声时间20 min，超声频率70 Hz，提取温度20 ℃。超声提取完成后，将混合液转入离心管中，用少量乙醇（分析级）润洗锥形瓶，将洗液一并转入离心管中。2 000 r/min离心5 min，上清液倒入50 mL容量瓶（漏斗辅助）中，离心管中残渣再加入适量乙醇（分析级）进行润洗，润洗3次，将3次上清液合并于50 mL容量瓶中并定容。摇匀备用，作为母液。用移液器吸取母液1.0 mL于10 mL容量瓶中，再吸取1.0 mL甲醇（色谱级）加入容量瓶中。用1 mL无菌注射器吸取1 mL母液溶液，通过0.22 μm有机系滤膜进行过滤，转移到液相进样小瓶中，滤液采用HPLC测定分析（每个样品3个平行样）。

1.3.1.1 色谱条件

色谱柱：ZORBAX-300 SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈-1%乙酸水溶液； 流速：0.85 mL/min；检测波长：270 nm；进样量：10 μL；洗脱条件：梯度洗脱，见表1。

1.3.1.2 结果的计算

采用外标法计算样品中羟基-α-山椒素、羟基-β-山椒素、羟基-γ-山椒素含量。花椒样品中羟基-β-山椒素含量计算公式如下：

M1=m1×M×Vm0。

式中：M1为样品中羟基-β-山椒素含量，μg/g；m1为上机测试样品中羟基-β-山椒素浓度（依据标准曲线计算得到），μg/mL；M为母液稀释倍数；V为母液体积，mL； m0为样品质量，g。

1.3.2 感官评价

1.3.2.1 麻感评价小组组建及培训

筛选对麻感具有较高敏感性和分辨力的评价员组建椒麻评价小组，筛除对麻感具有强烈嗜好性或排斥感的评价员。小组成员应满足GB/T 16291.1－2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》[15]的基本要求。最终筛选出一支由16位优选评价员组成的麻度感官评价小组。采用 15 cm标记线性标度，由经验丰富的感官分析师对评价员进行标尺使用及参比样强度培训。建立15 cm线性标尺的5点麻度标度值：1.5 cm表示可感觉到麻，3.7 cm表示微麻，6.3 cm表示较麻，10 cm表示麻，12.9 cm表示非常麻（见图1）。以花椒油树脂稀释溶液作为麻度参比样，质量浓度分别为0.026，0.043，0.093 mg/mL，分别对应图1中的微麻、较麻和非常麻3个强度。对评价员进行培训，确定使其能够很好掌握麻感标度值及对应语义后再开展样品麻度评价。

1.3.2.2 样品麻度评价

3个强度的参比样溶液各20 mL，参比样溶液现配现用。评价员将20 mL溶液全部倒入口中，秒表计时30 s后吐出溶液，閉口感受麻感强度，并对应其15 cm标尺上强度值，熟悉麻感强度。

取5.0 g椒麻样品，分装至带有随机编码的盖具品评杯中。评价员对椒麻样品进行麻度评价。评价员将5.0 g样品都放入口中，充分咀嚼后感受口腔中麻感强弱，在15 cm标尺上进行评分。待口腔中麻感完全消失后，再进行下一个样品的评价，样品评价期间可用纯净水或苏打饼干进行清口。每个样品重复3次。样品顺序遵循平衡随机原则。24个样品共分为4个轮次，每个轮次6个样品。

Stevens 定律是美国心理学家史蒂文斯提出的函数，认为感觉强度和物理刺激强度之间呈现幂函数关系。其主要参数如下：

S=kIn或者lgS=nlgI+lgk。

式中：S为感觉强度；I为物理强度；n为幂指数；k为常数。

1.4 数据分析

使用Origin 2021进行绘图，IBM SPSS Statistics 26统计软件分析处理数据，所有试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 麻度感官评价结果

由图2可知，不同椒麻休闲食品的麻感强度感官测评结果存在显著性差异（P<0.05）。24个样品的麻度值分布范围为1.43（A3）～9.99（B1），即从“可感觉到麻”到“麻”的强度范围，表明市售大部分椒麻休闲食品均未到“非常麻”程度。其中，“可感觉到麻”强度的样品有2个，“微麻”、“较麻”和“麻”强度范围内的样品数量分别为7，8，7个，表明样品中的麻度分布较均匀，基本涵盖了从“可感觉到麻”到“麻”的所有麻度分布范围。

不同类别样品的麻度分布范围较广，如肉类样品的麻度分布范围为1.43（A3）～8.72（A11），辣条类样品的麻度分布范围为1.47（B2）～9.99（B1），素食类样品的麻度分布范围为2.44（C3）～7.10（C2），基本涵盖了从“微麻”到“麻”的强度范围，进一步表明了样品筛选的代表性和适用性。

2.2 麻感物质含量分析

通过高效液相色谱法对24个椒麻休闲食品麻感物质含量进行测定，结果见图3。不同椒麻休闲食品的麻感物质含量存在显著性差异（P<0.05）。其中，鸭舌（A1）和金针菇（C3）样品的麻感物质含量最低，仅为0.17 mg/100 g；小鱼干（A12）和辣条（B1）麻感物质含量最高，分别为9.85，11.35 mg/100 g。不同类别样品的麻感物质含量分布范围较广，如辣条类样品的麻感物质含量分布范围为0.67（B2）～11.35（B1） mg/100 g，素食类样品的麻感物质含量分布范围为0.17（C3）～5.39（C6） mg/100 g。有14个样品（约60%）的麻感物质含量集中在约2～5.5 mg/100 g的范围内，7个样品的麻感物质含量低于1 mg/100 g。

2.3 感官麻度和麻感物质含量的关联分析

2.3.1 影响麻度感知因素分析

复杂食品体系和组分会影响产品的麻度感知。麻辣休闲食品类型多元，成分复杂多变，进一步采用PLS法分析麻度感知的影响因素，结果见图4。

t1贡献率为22.7%，t2贡献率为31.7%，表明变量解释率为54.7%，且模型Q2达87.6%，表明模型具有较好的预测能力。由图4可知，酰胺含量与麻度呈现强正相关，蛋白质与麻度呈弱正相关，而脂肪、碳水化合物与麻度基本不相关。因此，进一步对酰胺物质含量与麻度的关联性展开分析。

2.3.2 Stevens模型分析

心理物理学函数是研究物理刺激量（物理强度）与心理量（感觉强度）之间关系的数学函数，常见的有Weber 定律、Fechner 定律、Beidler 定律和Stevens 定律[16-17]。通过建立心理物理学模型，可以精确描述外部的物理刺激量和由此引发的心理感知强度之间的定量关系[18]。Stevens 定律是美国心理学家史蒂文斯提出的函数，认为感觉强度和物理刺激强度之间呈现幂函數关系[19]。其主要参数为S=kIn或者lgS=nlgI+lgk，其中S代表感觉强度，I代表物理强度，n代表幂指数，k代表常数 。根据Stevens 定律的幂指数，可以明确一定强度的刺激量所引起的人对麻感强度的响应，进一步为麻感强度感官评价方法提供理论依据[20]。

团队前期研究结果表明，水溶液体系下，花椒油树脂中麻味物质含量与麻度之间呈现良好的幂指数相关性[21]。本研究采用Stevens 函数，研究椒麻休闲食品中的麻味物质含量与麻度之间的关系，拟合结果见图5，幂函数方程和模型参数见表3。

由图5和表3可知，对于所有椒麻休闲食品来说，麻味物质含量与麻度之间并不存在较好的Stevens函数拟合关系，模型拟合系数R2仅为0.696。进一步分别对肉类、辣条类和素食类3类椒麻休闲食品展开研究，图5中B结果表明3类样品中的麻味物质含量与麻度之间存在良好的Stevens函数拟合关系，R2分别为0.902（肉类样品），0.971（辣条类样品）和0.867（素食类样品）。

Stevens 函数中，幂指数n表示物理浓度与感觉强度变化快慢的关系，n>1表示感觉增长强度比物理刺激快，n<1表示感觉增长强度比物理刺激慢，当n=1时表示两者增长速度一致[22-24]。复杂食品体系下，产品成分不同时，感觉的n值也会随之发生变化[25]。本研究表明，测定不同产品成分时，麻度的幂指数存在差异，与文献报道一致。辣条类产品的n值最大，其次为肉类样品，最后是素食类。不同类型样品主要成分差异见图6。

肉类样品（A类）成分主要为肉类，成分特性表现为高蛋白质、低碳水化合物；辣条类样品（B类）成分主要为面筋，成分特性表现为高碳水化合物和脂肪、低蛋白质；素食类样品（C类）成分主要为蔬菜，成分特性表现为低脂肪和低蛋白质。此外，辣条类样品（B类）的钠含量偏高，素食类样品（C类）的钠含量偏低。因此，对于碳水化合物和脂肪为主成分的食品基质中，麻感感知强度随刺激物理量浓度的变化速率最快；其次是以蛋白质为主成分的食品基质；变化速率最慢的是素食类食品基质。

除幂指数外，不同类别样品的幂函数常数也存在差异。辣条类样品（B类）的函数常数值最小，其次是肉类样品（A类），素食类（C类）常数值最大。由图7可知，尽管不同类别椒麻休闲食品的幂指数表现为B>A>C，但幂函数常数会影响到椒麻休闲食品的最终麻度。相同麻味物质含量时肉类样品的麻度高于辣条类样品，表明相比碳水化合物和脂肪基质，蛋白质基质下的麻度感知更敏感，即相同麻味物质含量时蛋白质基质含量高的样品的麻度高于碳水化合物基质和脂肪基质样品的麻度。素食类样品在低麻度时表现出更高的麻度，但在中、高麻度时其麻度感知低于肉类样品，高麻度时麻度感知低于辣条类样品。

3 结论

本实验选取24款市面上常见的椒麻休闲食品，对其麻感物质含量及麻感强度进行了测定和分析，并采用Stevens 函数对椒麻物理量和心理量数据进行了关联分析。研究表明，市面上常见的椒麻休闲食品的麻感物质含量与椒麻感知强度均存在显著差异。复杂的食品体系对麻度感知存在影响，但酰胺物质含量是影响麻度感知的最主要因素。不同类型椒麻休闲食品中，椒麻感官强度与物理量之间存在良好的 Stevens 函数拟合关系，符合心理物理学响应理论及规律。椒麻休闲食品的成分特性不同，椒麻Stevens 函数的参数和麻感响应规律均存在显著差异。该研究结果为不同种类椒麻休闲食品麻度精准评价提供了理论和数据参考，对产品生产过程中麻度质控以及产业质量提升具有重要的参考价值。

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