基于電子舌智能感官評定與人工口嘗評價相結合的新五汁飲矯味技術研究

瞿昊宇，謝夢洲，饒 智，陳光宇*，何 群

(1.湖南中醫藥大學 中醫學院，湖南 長沙 410208；2.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；3.中醫診斷學湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410208；4.中醫心肺病證辨證與藥膳食療重點研究室，湖南 長沙 410208；5.湖南中醫藥大學信息科學與工程學院，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研究中心與長沙固本生物科技有限公司合作研發的具有清熱、滋陰、保肝作用的功能食品，處方來自于湖南中醫藥大學著名中醫藥膳學及藥食同源功能性食品研究專家謝夢洲教授創制的藥食同源中醫藥膳方，由葛根、黃精、玉竹、鮮蘆根等7味中藥及食材組成，全方7味構成成分皆為甘寒之品，多入肺胃經，清熱生津，益胃潤肺，具有清熱、養陰生津兼益氣健脾、氣陰雙補之功效，有良好的開發與應用前景，目前已申請發明專利(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，若不加調味劑，可能出現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蓋藥物不良氣味的效果[1-3]，故口感調節成為功能食品研發的技術瓶頸，關系到市場應用前景，而不同調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味劑的評價方法，由于人工口嘗味道因個體差異有一定主觀性，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據處理方法組成的現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)等味覺數值，根據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點[4-6]，已被廣泛應用于食品、調味品、中藥及中成藥等領域[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，以尋找口感最優的矯味劑。

1 儀器與材料

1.1 儀器設備

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)。

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林科技有限公司)；新五汁飲提取物(自制)；β-環糊精(批號：20180514，河南萬邦實業有限公司)；甜菊素(批號：20171107，曲阜香州甜菊制品有限責任公司)；白砂糖(批號：20180623，長沙市湘特食品有限公司)；甘露醇(批號：20181106，山東天力藥業有限公司)；木糖醇(食用級，批號20170603，山東福田藥業)；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計

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計

2.3 電子舌測定基本方法[10-12]

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。

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，循環測試4次，去掉第一循環，取后3次平均數據作為測試結果。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果

將每個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次平行測定數據，求得平均值，數值越大，說明傳感器越靈敏，該味道越濃，因酸味、咸味皆為負值，故說明傳感器檢測不到酸味和咸味，亦不必列出數據，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

續表2

對表2數據采用95%可信區間重疊法進行多組間的比較，結果見表3。

表3 不同嬌味劑組合的味覺電位差95%可信區間響應值

根據表3味覺響應值測定結果，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量多的樣品組，見表5。

表5 新五汁飲嬌味劑組合的篩選結果

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進行重復驗證實驗，每個樣品重復2次，4個樣品總計重復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驗證雷達圖

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 從湖南中醫藥大學中醫學院2019級五年制中醫學專業6-8班招募志愿受試者，進行味覺敏感度、身體健康狀況、兩周內未服藥過中、西藥物等在內的嚴格篩選，最終確定80名健康志愿者(男36名、女44名)作為受試對象，隨機分成4組，每組20人，每組內的20人每人皆口嘗品味評定一種樣品，給出的評價結果有好、較好、一般、差四個等級。

2.5.2 人工口嘗味覺感官評定試驗方法 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能夠感受到樣品的味道，隔15 min后再同法測2次，每人根據3次品嘗結果，進行評價及選擇。見表7。

表7 人工口嘗味覺感官評定篩選結果

對表7內等級資料數據采用DPS統計軟件分類數據統計中單向有序列聯表項下秩和檢驗統計分析方法，結果見表8、表9。

表8 人工口嘗味覺感官評定篩選秩和檢驗統計分析

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皆有統計學差異，樣品6與樣品15、樣品6與樣品20、樣品15與樣品20皆無統計學差異，由差異性檢驗結果可知，樣品9優于樣品6、樣品9優于樣品15、樣品9優于樣品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 各統計參數及兩兩比較結果

2.6 加入最佳矯味劑組合前后電子舌味覺響應值比較

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值進行比較，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值比較

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，可將人類的味覺系統包括甜味、苦味、酸味、咸味、澀味、鮮味定性與量化，極大提高了矯味技術的研究水平。本研究結果顯示，應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偏差。

本研究還發現，原料與不同的矯味劑配伍，會有不同味覺，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，無規律可循，只有在原料、矯味劑1、矯味劑2配比達到特定值時才能獲得最優口感。

本研究篩選的每一組矯味劑里都有甜菊素，主要是因為甜菊素用量少、甜味正、來源天然、安全性好、價廉，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。研究還發現，甜菊素與不同矯味劑的配伍組合得到味覺佳的樣品時，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鍵。