虛擬現實技術對橙汁感官測試的影響

◎ 許童桐，袁 洋，宋 佳

（四川工商職業技術學院，四川 都江堰 611830）

感官檢驗已成為分析或改善產品口感最常用的方法之一。例如，改善葡萄酒發酵中的香氣[1]，蘋果酒產品的甜、酸甚至苦味[2]。在科技飛速發展的今天，人們在消費食物時，更關注于更舒適的環境。PETROVICH等[3]提出近端視覺刺激可能成為刺激食物消費的信息，但這種信息可能導致肥胖癥的產生和單調飲食習慣的形成，從而影響消費者的健康。LEDOUX等[4]提出，虛擬情景感官技術為測試者帶來的消費食物的刺激遠大于2D圖片所帶來的消費食物的欲望。此外，目前的研究表明，環境對食物攝入的影響可能被嚴重低估，環境中的不同因素會影響人們的偏好[5]。因此，虛擬現實情景測試技術在食品感官測試中具有重要意義。然而，在目前的感官測試領域，關于虛擬現實情景測試技術應用的研究較少，但也有一些研究者提出了該技術在食品工業的重要性。例如，PETIT等[6]利用改變裝潢實現虛擬情景感官測試，BANGCUYO等[7]研究者利用3D環繞技術實現虛擬咖啡廳進行情景感官測試。但這些方法對于情景測試具有較大的局限性，如改變裝潢會給測試者帶來突兀的感官感受，會嚴重影響感官測試結果。而利用頭戴VR眼鏡的技術則會大大降低這種突兀的、不適應的感覺，最終帶來更準確的結果[8]。

VR是一種新興的技術，它是基于復雜的計算機技術來設置程序，用三維圖形來創造一個合成的現實世界。在感官實驗中，測試者可以頭戴VR眼鏡，體驗VR帶來視覺、聽覺、觸覺和沉浸式環境等自然設置的虛擬組合，同時置身于這種虛擬環境中品嘗食物的味道。利用VR技術進行情景食品感官測試在食品行業中是一項新的實驗方法。本文將通過9分享樂分析、感官屬性分析、JAR和TPS分析、購買意圖（PI）分析和CATA（Check-All-That-Apply）情緒術語分析對VR技術進行簡單研究。

1 材料與方法

1.1 設備和材料準備

1.1.1 基于虛擬現實技術的計算機

表1顯示了VR的基本參數信息。鏡面90°升降設計，幾乎可以實現虛擬與現實世界的輕松切換。此外，該設備還具有可調節的頭戴設計，使該設備能更好地貼合頭部，減輕鼻面部的重量。

表1 VR參數表

1.1.2 感官測試環境

在傳統實驗室環境中進行測試，該實驗室面積約為5 m×5 m，房間的角落里有一臺基于VR的計算機。測試溫度為21 ℃。虛擬現實測試環境選擇在海邊，基于早期文獻數據說明，設計的虛擬現實場景應與樣品之間具有顯著適用性[9]。因此，VR場景選擇在沙灘上與樣品橙汁相匹配。在設置場景的過程中，須確保所有的設施場景都能夠在VR眼鏡中看到。隨后讓測試者適應VR環境后，進行情景感官測試，小組成員戴護目鏡時的背景和VR 護目鏡中的場景見圖1。

1.1.3 測試樣品

在本實驗中，考慮到測試者在不同的地區生活，且具有不同的習慣及偏好。例如，不同地區的測試者對咖啡、茶的口味喜愛更加多樣化[7]。此外，大部分測試者不具備品酒資格，因此葡萄酒或蒸餾酒的感官會隨著香氣和其他感官指標的評估而變得復雜[10]。因此，橙汁更符合本次實驗要求，更受大眾喜愛。

1.1.4 實驗測試者

在整個實驗中，招募了40名有喝橙汁習慣的測試者。其中男性18人，女性22人，年齡均在20～40歲。

1.2 實驗程序

整個測試包括兩個試驗（在傳統的實驗室環境中和基于VR技術虛擬環境中各測試一次），每個試驗測試兩個樣品（全糖橙汁和50%含糖量的橙汁）。測試者戴上VR護目鏡，調整頭部的尺寸，慢慢適應VR環境。適應VR眼鏡后，測試者要在虛擬場景中品嘗其中一個樣本，之后可摘下眼鏡，完成問卷。問卷中包含9分感官享樂測試表，感官屬性的可接受性、JAR分析與TPS分析的關聯、購買意向（PI）以及情緒術語CATA分析。完成問卷后，對另一樣品進行同樣流程的測試。在整個實驗過程中，測試者對樣品順序并不知情（盲測）。

2 結果與分析

2.1 9分享樂屬性結果

對全糖及半塘樣品進行4次試驗，得到了橙味、甜、酸、品嘗后覺和總體喜歡5個享樂屬性及感官屬性（含糖量VR）、原味含量（全糖）和原味在VR中（全糖VR），采用One-way ANOVA方法對數據進行分析，數據見表2和表3。

表2 9分享樂結果數據表

表3 虛擬現實和實驗室環境下兩種樣品的感官屬性數據表

表3數據顯示兩個樣本在4個實驗中測試的5個屬性得分。同一樣品在兩種不同環境下的橙味（8.02～8.20；4.60～4.66）、酸味（4.56～4.85；3.78～3.95）、苦 味（4.56～4.85；3.78～3.95）、甜味（7.78～7.85；4.44～4.64）均不顯著。不同環境下半糖樣品黏度評分在實驗室場景中為4.40，VR為5.11，差異有顯著性意義（P<0.05）。

2.2 JAR分析

通過JAR分析，確定了兩個樣本在總體喜歡屬性上的差異。“太多（too much）”“正好（just about right）”和“太少（not enough）”是反映消費者接受程度和偏好的3個層次。JAR在感官中常被用作評判方式，以了解產品在某些關鍵屬性上是否“太少”或“太多”[11]。圖2、圖3、圖4和圖5說明了在這4個試驗中的4個屬性中各項的百分比。此外，JAR分析與TPS（總懲罰分數）相關聯，如果懲罰分數大于0.5的屬性，它會顯著影響消費者的可接受性。

圖2 VR和實驗室環境下含半糖量樣品和全糖樣品的甜味圖

圖3 VR和實驗室環境下含半糖樣品和全糖樣品的橙味圖

圖4 VR和實驗室環境下含半糖樣品和全糖樣品的酸味圖

圖5 VR和實驗室環境下含半糖樣品和全糖樣品的苦味圖

JAR分析說明了兩個樣品在4個測試中的甜味、酸味、橙味和苦味中“太多”“正好”和“太少”的百分比。根據JAR的數據可以得到每個屬性的TPS。但明顯的是，幾乎所有的TPS都有不同程度的下降。在VR環境下，含半糖量樣品甜度的TPS為從0.97下降到0.64，全糖樣品的TPS下降至0.2。說明在VR環境下，兩種樣品的可接受程度有所提高，尤其是全糖產品的甜味TPS一直低于0.5，表明VR虛擬環境對產品的甜度指標起到積極作用。此外，酸味、苦味和橙味項目呈現相同的趨勢，尤其是酸味指標中，含半糖量樣品的TPS從實驗室環境0.64降至VR環境中的0.48、苦味中含半糖樣品的TPS從0.76（實驗室環境）降至VR環境中的0.42（VR環境）、苦味中全糖樣品的TPS從0.85（實驗室環境）降至VR環境中的0.48，說明VR對這兩個樣品在苦味、酸味和甜味指標中的對測試者的可接受程度都有所提高（TPS在0.5以下表示可接受性），詳見圖6、圖7、圖8、圖9。

圖6 4項甜味屬性的TPS研究圖

圖7 4項酸味屬性的TPS研究圖

圖8 4項橙味屬性的TPS研究圖

圖9 4項苦味屬性的TPS圖

2.3 購買意向

為了分析VR技術的應用前景和市場潛力，以使用全糖和半糖樣品對消費者的購買意向進行測試。當兩個樣品分別在VR和實驗室測試完畢后，進而告知測試者兩款樣品的甜味均來自于甜味劑而非真正的糖時，測試者是否會改變其購買意向做分析。表4說明測試者購買意向的改變，對于兩個樣品被告知是否含糖，是否存在顯著差異。同時采用Cochran Q檢驗（用于多個實驗之間的比較）和McNemar檢驗（用于確定向消費者提供含代糖信息前后購買意向的統計差異）進行分析，結論見表4。

表4 干預前后在VR和實驗室環境下對半糖樣品和全糖樣品的購買意向對照表

由表4知，對于兩個樣本，VR環境對測試者購買意向沒有顯著影響，對于半糖樣本，在實驗室環境下想購買該物品的測試者百分比與在VR環境下想購買該物品的測試者百分比相同。在全糖樣品中，VR環境中的比例（27%）超過了實驗室環境中的比例（23%），但并無太大差別。此時VR對于產品的購買意向幾乎沒有任何促進或消極作用。然而當測試者被告知兩種樣品均不含糖時，甜味是因為添加了代糖的緣故，在實驗室環境下，半糖樣品購買率由11%上升到18%（P≥0.05）。全糖樣品的購買率在實驗室和VR環境下的變化分別為23%～62%和27%～68%（P<0.05）。因此，無糖對很大一部分人的購買意向有促進作用，在食品口感和受眾度較高時（總體喜好分值較高），健康方面是消費者在購買產品時會考慮到的主要因素之一。

2.4 情緒術語的對應分析

圖10顯示了CATA問題中情緒術語的對應分析，此分析要求測試者指出這些術語是否適合4個線索中的兩個樣本。根據測試者的描述，約有10個詞擁有較高的頻率。從圖10來看，VR環境下的兩個樣本都與“happy, joyful, peaceful, pleased”相關，而實驗室環境下的測試結果則與“sad, worried, bored, choking, interesting and tight”有關。此外，幾乎所有的測試者都描述了一個相同的情況，即9分享樂測驗的總體喜歡得分越高[（全糖組為（6.07±0.79）>（5.89±0.79）；半糖組為（4.66±0.55）>（4.60±0.55）]，則越多提到快樂、喜悅等積極詞匯，反之消極情緒則越多。

圖10 兩個樣本在4種情境下CATA情緒術語的對應分析圖

3 討論與結論

通過TPS分析、PI和情緒術語分析，結果均表明少糖樣品的可接受性和偏好遠低于全糖樣品。雖然在實驗室或VR環境中的顯著差異沒有出現很多次，但VR環境增加了兩個樣本中每個屬性的平均分數。此外，JAR和TPS分析指出，同一樣本在不同環境下的總可接受性發生了變化，在VR環境中有所增加，表明VR促進了飲食環境的偏好，這與之前的觀點一致。情景感官測試提高了參與度，對消費者更具吸引力[7]。最終，情緒術語分析指出情景感官測驗與測試者情緒和喜好有關。VR中與食物項匹配度更相關的測試環境會對應越高的總體喜歡分數。

情緒上，更多積極的詞匯和更高接受性的描述與被測樣本有關，這可能證明了KING[5]的說法，即測試者可能對不熟悉的設備或者更與食物相匹配的環境產生好奇情緒，這可能獲得消極或積極的結果。此外，實驗過程的順序也可能導致不同的結果。在整個測試中，第一個被測試的樣品是半糖樣品，較少的糖會導致一些不愉悅的感覺，最終導致產品具有較低的9分享樂分數，雖然有大約30 s的時間讓他們平靜下來，適應溫度和實驗環境。此外，在整個測試后，測試者從口頭問卷中列出了VR技術和本實驗的幾個局限性。幾乎所有的測試者都提到，VR技術中的環境沒有包含的與之匹配的活物，例如人類、飛禽、魚等，感覺更像一個孤立的、沒有生命和精神的島嶼。而且當天室溫為21 ℃，與VR場景并不高度匹配。因此，這些因素可能會影響實驗結果。更重要的是，在整個實驗過程中，沒有聲音的參與，可能加劇了對實驗結果的負面影響。正如WANG等[12]指出的，和諧的音樂會增強人們的感知能力，比如增強人們對甜味的偏好程度，但不協調的畫面和聲音會加劇情景感官的負面結果。同時，VR技術在感官測試中的應用也有一些負面的結果。一些測試者提到，他們在喝樣品時戴護目鏡并不方便，如果VR技術可以將眼鏡設計得更小更輕，類似人們戴眼鏡時的方便程度，情況將會好很多。因此，基于所有這些因素，兩個樣本在9分享樂實驗及感官屬性分析中并未得到太高的分數，然而，對于全糖樣本，VR似乎呈現出一種更樂觀的趨勢，較匹配的實驗場景和VR設備大大增加了測試者的好奇心，比對著實驗室的墻壁做感官測試更具有趣味性，更能極大地影響測試者對于VR環境的接受程度。雖然總體喜好得分和感覺屬性之間沒有顯著差異，但增強了測試者的購買意向（PI）及兩個樣本的酸味、苦味和橙味的可接受性。因此，這一結果與PETIT[6]所指出的結果是一致的。他們聲稱，在環境研究中，自然環境中測試比大多數時候的實驗室測試評分更高。

4 兩個樣本中的健康問題

然而，當涉及到與健康相關的因素時，結果差異很大。在被告知兩個樣本中都添加了甜味劑（代糖）后，測試者極大地改變了意向。結果顯示，全糖樣品均在實驗室環境中和VR環境中有較高的購買意向，購買人數百分比分別從23%漲至62%和27%漲至68%（p＜0.05），即使是得分和可接受度較低的半糖產品，購買意向也有不同程度的提升。因此，測試者在涉及健康相關的問題時，無糖飲料往往更被偏愛，即使樣本的可接受性和總體喜好程度較低。這幾乎與TARANC′ON等[13]的結論相同，當對食品進行篩選時，消費者會更本能地關注到健康本身。

5 VR技術在食品行業中的應用前景

VR技術在食品情景感官測試實驗中的前景較為樂觀。情緒術語的對應分析還表明，VR情境感官測試與一些積極情緒存在聯系，這種情緒會積極地影響消費者的期望和體驗，因此，消費者行為可以被一些無意識的情境因素所改變，與在實驗室枯燥的環境進行感官測試有顯著性差異[14]。正如JAEGER等[8]提到的，由于其特殊的經驗和感覺，基于VR技術與食品感官評估相結合的情景感官測試技術在食品行業中具有廣闊的發展前景，且這項技術將成為未來的一個新興產業。