滿足用戶需求的直飲水感官評價方法的研究

方雯 周海昕 陳東坡 張開川 姜胡玲 陳天

杭州老板電器股份有限公司 浙江杭州 311100

0 引言

近年來，隨著社會生活和技術的不斷發展，人們對飲用水的質量越來越關注，特別是一些水污染事件的發生，讓人們意識到飲水環境存在潛在危險，家庭凈水機成為用戶解決家庭安全飲用水的首選。從事飲水安全工作及研究的科學工作者、設備廠家、供水廠家等均在不斷探索，在技術研究、標準建設等方面持續提升飲水安全及質量。如中國家用電器研究院在2016年推出凈水器A+認證[1]，用以提升凈水機質量水平。飲用水的感官評價標準也逐步完善，比如GB/T 5750.4-2006《生活飲用水標準檢驗方法感官性狀和物理指標》[2]，色度、渾濁度、pH值等維度的評價方法，實施便利，應用方便。但飲用水感官指標還是會出現不能滿足用戶實際使用需求的情況。目前市面上凈飲水機、管線機類家庭供直飲水的品類繁多，功能不一，搜索此類產品差評信息，會有“塑料味”等多類感官負面評價的反饋。用戶反饋的直飲水聞到塑料氣味、口感發澀等，參考GB/T 10221-2021《感官分析術語》[3]，塑料氣味、口感分別為嗅覺器官和味覺器官所感受到的感官特性，后文中簡稱“嗅和味”。目前“嗅和味”評價尚無較明確的標準，且由于水中導致異味的物質復雜多變，在衛生安全國標指標范圍以外，很難直接通過化學物質檢測分析得出結論[4]，因此本文研究建立直飲水感官評價方法，聚焦嗅覺和味覺的評價。因在企業中定量的標準便于做質量監控與管理推進，但定量的感官評價過程較繁瑣，如對人員質量及數量要求、環境要求、樣品一致性的要求等，落地實施的難度較大。兼顧標準管控及可落地性，探索一種小樣本的感官評價方法，介于定性評價與定量評價之間，稱為半定量感官評價方法。

1 感官評價方法對比

感官評價在食品、白酒、化妝品、汽車等各個行業均有應用，但家庭用凈飲水機、管線機類產品缺乏定量感官評價方法。本文采用桌面研究方式，收集前人在飲用水類感官評價的研究經驗。主要從兩方面著手：一是從感官評價相關標準中學習，如在GB/T 10221-2021《感官分析術語》了解感官評價相關的術語，感官分析中涉及到的關鍵詞：“感官評定員”“對照樣”“閾值”“一致性”……同時了解到感官評價涉及到嗅覺、味覺、口感等不同維度定義；二是檢索感官評價在各個行業的應用研究，以及在飲用水行業的應用研究。強相關的桌面研究內容與收獲點如表1所示。

表1 桌面研究內容與輸出

總之，感官評價在一定程度上無法被儀器替代，在檢測與評估環節起到重要作用；感官評價范圍較廣，不同領域均需要有具備特定特征的感官評價人員參與評估，在環境/被測樣品/評價方法上，均要根據感官評價的目標要求來設計。

2 直飲水的感官評價標準研究

2.1 直飲水感官評價要素的分析

目前市面上為家庭飲水提供的產品多種多樣，例如：

飲水機：加熱大桶水供家庭使用，工作原理示意圖，如圖1所示；

圖1 飲水機工作原理示意圖

凈飲機：機器帶濾芯和加熱體，達到過濾、加熱效果，如圖2所示；

圖2 臺面式凈飲機工作原理示意圖

凈水機+管線機：搭配凈水機使用，凈水機過濾的RO水進入管線機中加熱，為用戶提供直飲水，如圖3所示。

圖3 管線機工作原理示意圖

不僅不同產品工作原理上有差別，涉水部件上的材質也有較大差異，隨著技術的不斷變化，新材料也在不斷被應用。在國標規定的衛生安全指標以外，很難通過指定的化學試劑、儀器檢測等方法去檢測、控制水的感官質量。

對飲用水來說，現行標準在安全、視覺上已有較成熟的標準要求，但在水質口感、嗅覺上仍有差異，也經常看到市面一些產品用戶評論中描述“出水有異味，塑料味”；選取多個管線機、凈飲機等產品，邀請感官靈敏的人員來品嘗，有提出“有點澀味”“有塑料味”“不夠軟”等負面描述。參照國標GB/T 10221-2012，涉及到氣味、味道、口感三大感官指標，氣味由嗅覺感知，有鼻前嗅覺和鼻后嗅覺；味道由味覺感知，在某可溶物質刺激下，味覺器官感知的感覺，一般分為酸、甜、苦、咸、鮮、金屬味等；口感是指刺激的物理和化學特性在口中產生的混合感覺，通常食物在人們口腔內，由觸覺和咀嚼而產生的直接感受，是獨立于味覺之外的另一種體驗，針對飲用水而言，有清涼、澀和干等描述。

考慮到產品技術的多樣性以及解讀市場用戶反饋的飲用水感官問題描述，鎖定建立“嗅”和“味”的感官評價標準，對直飲水產品建立“嗅和味”的感官評價標準。

2.2 直飲水嗅和味感官評定員篩選方法

感官評定員篩選是做感官評價的基礎體系要求，但是對直飲水感官靈敏人員的篩選方法，不能單純參考GB/T 12312-2012中的方法，還要考慮產品目標要求。在摸索篩選方法過程中，首先參考標準中“味覺”“嗅覺”靈敏度篩選方法，分別選擇有“金屬味”的水合硫酸亞鐵、有“澀”味的明礬，配制一定濃度作為味覺靈敏度篩選物；選擇丁酸乙酯，配制一定濃度作為嗅覺靈敏度篩選；確定實驗流程、實驗環境，招募對感官評價感興趣人員、相關檢測崗位人員等進行味覺和嗅覺靈敏度篩選，發現80%以上人員均能正確識別。但實際直飲水產品在日常評估中，控制水源、環境等變量，仍僅有少部分人能識別出有異味問題。為了能提升此類產品感官品質，在感官評定員篩選中，增加一個篩選條件：對市售“異味”退貨的管線機產品的出水，是否能較準確辨別異常。篩選步驟如下：

（1）樣品制備

①將評價瓶進行編號（如842、215等三位數隨機編號，避免使用有氣味的筆墨）。

②準備被測水：參比水為品牌純凈水（無嗅味水）；樣品水為同一品牌純凈水（同參比水一樣）在一品牌管線機浸泡24小時后放出的常溫水。

③分別取參比水0 mL、100 mL、130 mL于250 mL燒杯中，樣品水200 mL、100 mL、70 mL，分裝到50 mL玻璃燒杯中。

④為避免嗅覺慣性，可以采用兩種方式進行：a. 引入一個參比作為樣品（如標號A），排在第一位，如ABCD，（其中BCD為上述樣品）；b. 取上述三種濃度的樣品任何一個，作為第四個樣品，排序位置在其相應濃度之后，如AABC，ABBC，ABCC。

（2）評價程序

①將已經制備好的樣品瓶交給每一位評定員，首先呈現參比水，其次是最稀的樣品，然后濃度依次升高。且給每位評定員提供一杯漱口水（無嗅味水），讓其在每兩個樣品評價之間清洗口腔。

②測試者將樣品水溶液含半口（約15 mL），并且在嘴里移動樣品，保持幾秒鐘，然后在不吞咽的情況下把它吐出來，記錄所感知的鼻后嗅覺，記錄表格如表2所示。

表2 閾值識別答案表

（3）結果評價

將評定員提供《閾值識別答案表》逐一進行評價，參比和樣品評價錯誤（定性）一個得0分，評價正確一個得2分；樣品識別出，但強度等級錯誤的得1分。

除以上篩選維度外，還增加其他味覺和嗅覺的篩選，綜合計算每個參與感官評價用戶的最后得分。根據確定的一個合格線和優選線篩選出感官評定員。

2.3 直飲水嗅和味感官評價方法確定

為了能獲取量化的用戶感官評價數據，且盡量降低用戶主觀意識的影響，同時觀察到用戶對飲用水的品嘗，在喝的過程中產生嗅覺與味覺的刺激反應，借鑒TON法[6]及FTT法[7]建立直飲水的半定量評價方法。選取的指標定義：

異味閾值：樣品按照一定方式稀釋，感官評定員在一稀釋的濃度下或未被稀釋的樣品下能區分出與參比水的差異，且高于該濃度也識別出異味，低于該濃度識別不出異味，則該濃度下，按照2.3.2章節的公式（1）計算，對應的閾值為異味閾值。

因實際被測樣品異味閾值與用戶接受水平暫無參考依據，故參考異味閾值形式，增加“不可接受度閾值”指標。

不可接受度閾值：類似異味閾值，感官評定員在一稀釋濃度下或未被稀釋的樣品下，區分出異味且表示不可接受，且高于該濃度也識別出異味且不可接受，低于該濃度為可接受，則該濃度下，按照公式（1）計算，對應的閾值為不可接受閾值。

2.3.1 實驗材料及原則

實驗材料：（1）使用合格未開封的某一制定品牌桶裝純凈水作為無嗅味水和參比水。（2）被測樣品水：上述無嗅味水，在被測樣機中靜置存放24 h。（3）測試設備：錐形瓶；無異味的、溫度控制精度在±1℃的恒溫浴；量筒；燒杯；樣品杯。

實驗原則：只對已知安全食用的樣品進行味覺測試。不要使用可能被細菌、病毒、寄生蟲或危險化學物質污染的樣品，這些樣品包含脫氯劑，如亞砷酸鈉，或感官指標不合格的水。不要對廢水或類似未經處理的廢水進行味道測試。使用容器前應妥善清潔及消毒。在沒有干擾背景氣味的實驗室中進行。參與評估人員通過直飲水嗅和味感官篩選測試。

2.3.2 測試步驟

（1）取被測樣機常溫出水500 mL于玻璃錐形瓶，加玻璃塞；

（2）參照表3，按實際情況進行溶液稀釋，通常會先預測試，選擇幾個稀釋的濃度梯度，每個容器共200 mL溶液。如果需要更高的稀釋倍數，可以參照表3進行，該異味閾值OTN（Off-Odor Threshold Number，簡稱OTN）的計算見式（1）；如果需要將樣品稀釋10倍，則所得結果需要乘以稀釋因子10，得到最終的結果；異味閾值（OTN）是樣品與參比水產生明顯不同結果的最大稀釋：

表3 不同稀釋度對應的異味閾值

式中：

A-樣品體積，單位為mL；

B-參考水（稀釋液）體積，單位為mL。

（3）樣品輕輕混勻，置于恒溫浴或室溫達到（25±1）℃后保持15分鐘；

（4）將樣品依次呈現給每個感官評價員（建議人數5～10人），首先呈現參比水，其次是最稀的樣品，然后濃度依次升高；為了防止感官評價員有心理上的暗示，可中間增加一個空白樣，且事前給予感官評價員一定的培訓；

（5）評價員逐個品嘗每個樣品（邊聞邊喝，評價員將樣品水溶液含半口（約15 mL），在嘴里移動樣品，保持幾秒鐘），通過嗅覺、味道、口感綜合對樣品進行異味評估，將評價結果記錄于表4。

表4 直飲水異味半定量感官分析表

2.3.3 其他說明

若需要檢測加熱水的感官品質，則取被測樣機加熱后的水，步驟同2.3.2章節中備樣，置于恒溫浴達到（40±1）℃后保持30分鐘，確保樣品溫度在（40±1）℃，保持水入口仍是溫的。

2.3.4 實驗結果及處理原則

因不同水在嗅與味上的差異是客觀存在，但用戶接受水平暫無數據可參考，故在收集嗅覺、味覺、口感的異味閾值的同時，收集“不可接受度”閾值，計算方法同公式（1）。

有時會出現異常反應，如表5所示閾值結果：在這個系列中，濃度低的稱為正，濃度高的稱為負。在這種情況下，OTN閾值為沒有進一步異常發生的點，則不計為閾值，持續2個及以上為+，該數值記錄為閾值，表5說明了一種處理異常組的方法（不包括對參考空白的反應）。

表5 閾值結果

最終整體結果計算方法：一般情況，用單個閾值的幾何平均值表示一個組的閾值，如表6所示。

表6 結果統計表

2.4 測試方法運行及數據分析

2.4.1 每種樣品單場測試數據結果

對市場銷售的樣機產生的直飲水樣品進行測試，每組收集8名感官評定員數據，每名感官評定員對每個樣品識別的異味閾值和不可接受度閾值結果分別如圖4、圖5所示，各樣品閾值幾何平均數值結果如表7所示。

圖4 每名感官評定員識別各樣品的異味閾值

圖5 每名感官評定員識別各樣品的不可接受度閾值

表7 被測樣品結果統計表

直飲水嗅覺、味覺及口感的異味閾值測試結果表明，不同感官評定員識別的結果差異較大，即使感官評定員經過篩選和統一培訓，仍會存在較大差異，差異大小分析詳見2.4.2章節中描述，且其中異味閾值為8的還需要重新進一步稀釋測試，可能閾值會更大；不可接受度閾值離散程度較小，數值基本在1～2之間，數據差異小。

從實際評定員反饋感官接受程度看：不可接受度閾值≥2，被測樣品在實際飲用中不可接受風險較高；但不可接受度閾值數據為1時，還要看閾值為1的是接受狀態還是不接受狀態。

單純從測試組的數據結果直接判定產品是否合格，偏差仍較大，仍存在一定誤判風險。

2.4.2 同樣品前后兩場測試數據結果

相同感官評定員，相同被測樣品，在不同場次下差異：統計測試數據中，同名感官評定員在前后兩次評估同個樣品得出的異味閾值差異和不可接受度差異結果如圖6所示，其中圖中“閾值差異”是參考表3中閾值所對應的梯度值（或者序號）差值絕對值；異味閾值同個感官評定員前后測試差異值平均在1.5個梯度；不可接受度閾值差異平均在0.4個梯度。

圖6 同個感官評定員前后兩次評估同個樣品的異味閾值差異和不可接受度閾值差異

結果看出：即使是同樣的樣品，同一個感官評定員在不同時期測試，對異味閾值的判定差異最大能有5.0個梯度差異，平均在1.5個梯度范圍；不可接受度閾值差異較小，最大為3，平均約為0.4個梯度差異，在標準判定中可借用“不可接受度閾值”，但僅僅依據半定量的數據作為結果判定仍存在誤判風險。

2.4.3 兩組樣品同場次對比數據，前后兩次結果

考慮到每個樣品在不同場次評價，即使是同一個感官評定員，異味閾值和不可接受度閾值仍會存在不一致情況，單純從數據看，容易出現誤判情況。故考慮增加對比評估方式：每個感官評定員按照同樣的方式做兩輪評估，分別對不同樣品的水進行評估。

選擇兩個不同樣品A和樣品B，A款為吸附過塑料味的硅膠水管中儲存過的直飲水，B款為清洗干凈無異味的不銹鋼水管中儲存過的直飲水，兩種被測樣品放在同一場次對比評估；共開展2輪，2輪不安排在同一天完成，每輪均邀請8名感官評定員參與，但未完全控制為同樣人選，測試結果如表8所示，從每次測試數據結果來看，考慮到數據偏差，兩款機器無明顯差異，但2輪測試結果均是樣品A閾值高于樣品B，兩款樣品排序趨勢基本保持一致。推測：兩款產品在同一場次完成對比評估，即使感官評定員不是完全相同，兩款對比優劣的結果是穩定的。在測試方法中亦可設置為與標準樣對比方式來控制產品質量水平。

表8 不同樣品相同場次對比測試結果

2.4.4 補充說明

以上實驗步驟是經過多輪測試、數據分析與復盤輸出，如第一次稀釋4個梯度，多數人識別出，需要進一步稀釋，第二天開展稀釋的梯度，實驗結果出現矛盾情況：被測水樣沒有任何變化情況下，會出現低濃度的不可接受閾值反而劣于高濃度的閾值，如表9所示；后優化為第一次稀釋4個梯度，需要進一步稀釋的，增加重疊梯度，但結果仍有矛盾情況。與感官評定員溝通了解到，感官評定員會以更嚴苛的心態去做評價，且已經清楚樣品水濃度是逐級升高的。

表9 相同樣品分2場次完成的測試結果

后續在測試步驟中做了相應的變化：①感官測試開展前均增加感官評定員的評測前培訓，且增加空白樣，避開主觀推測結果；②一次性測試的梯度增加，從原來的4個梯度增加到6個梯度。對于新的產品不確定梯度范圍，需要提前摸底，找出合適的梯度范圍。

3 討論

隨著社會的發展，用戶需求不斷提升，為用戶提供的產品已不僅僅是性能參數的合格，更要滿足用戶的感官需求。對于為用戶提供直飲水產品的商家來說，更有必要建立滿足用戶需求的直飲水感官測試方法。直飲水感官評價相對于食物的感官評價測試來說，測試環境、感官評定員要求、測試設備控制等環節更精細。

本文研究家庭用凈水機、管線機等制出的直飲水的“嗅和味”的質量控制方法，在感官評定員篩選方法中，探索一種更嚴苛的、對直飲水敏感度高的篩選方法，為直飲水感官評價做好質控前提。借鑒TON法和FTT法，建立介于定量和定性方法之間的感官評價方法。感官評價方法的實施過程中摸索出企業內部樣品的準備、樣品閾值范圍、測試場次控制的注意事項、避開感官評定員主觀推測心理因素辦法等等。本次測試的“異味閾值”和“不可接受度閾值”具備一定的標準制訂參考性，在企業中通過控制同一測試方法，選定標準樣，能有效地控制產品質量水平。因樣本數量還不足，閾值數據還未能在行業中具有代表性，但該方法可適用飲用水“嗅和味”的感官評價控制標準的建立，增大樣本數據，可為飲用水異味閾值標準做參考。

在大力推廣以“用戶為中心”的理念下，從業人員紛紛在為飲用水質量提升做研究，以此文為載體，希望能與行業人員更多地交流經驗，為用戶的飲用水健康做出更多有效方案。