椒麻風味休閑食品的麻感物質含量及麻度關聯分析

宋丹　趙鐳　史波林　汪厚銀　鐘葵

摘要：選取市面上常見的椒麻風味休閑食品為研究對象，對其麻感物質含量、麻度及其關聯性進行了分析。分別采用高效液相色譜法和15 cm線性標度法對食品中主要酰胺類物質含量以及感官椒麻感強度進行了測定，分析了食品中主要物質成分與麻度之間的相關性，進一步利用Stevens 函數解析了麻感風味物質含量與感官椒麻感強度的關聯性。研究結果表明，市面上常見的椒麻休閑食品的麻感物質含量與椒麻感強度均存在顯著差異，麻度主要分布在“微麻”到“麻”強度范圍內。食品成分對冪函數參數和麻感響應規律存在顯著影響，酰胺物質含量是影響麻度感知的最主要因素。構建了不同類型椒麻休閑食品體系下椒麻感官強度與物理量之間的Stevens 函數模型，解析了食品成分對函數參數的影響。該研究結果為不同麻度的休閑食品的質量控制以及椒麻風味休閑食品的開發等提供了參考依據。

關鍵詞：休閑食品；椒麻風味；麻感物質；麻度；Stevens模型

中圖分類號：TS207.3文獻標志碼：A 文章編號：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

基金項目：中國標準化研究院院長基金重點項目（562022Y-9417）

作者簡介：宋丹（1996－），女，碩士，研究方向：生物與醫藥。

*通信作者：鐘葵（1979－），女，副研究員，博士，研究方向：感官分析與消費喜好。

椒麻休閑食品是具有中國特色風味的一類食品，廣受消費者的喜愛。食品中的椒麻風味主要來自輔料花椒類物質，花椒是我國特色辛香料，辛麻感是花椒的重要風味[1]。以山椒素為代表的鏈狀不飽和脂肪酸酰胺是辛麻感的主要成分，具有較強的刺激性[2]。此外，山椒素具有抗菌消炎、鎮痛、影響腸蠕動、抗癌、驅蛔蟲、減肥以及降血糖等多種藥理作用[3]。獨特的麻風味以及特有的生物活性賦予麻辣風味休閑食品美味和營養雙重性質，帶給消費者生理和心理上的愉悅感，滿足了消費者的需求。

目前麻度感官測量方法以斯科維爾指數法為主。這是一種間接感官測量方法，其原理是通過不斷稀釋直至感受不出來麻感刺激存在時，以稀釋倍數作為麻度值[4-5]。該方法目前用于花椒原料、花椒油樹脂等高麻產品的麻度測量，并根據斯科維爾指數值給出了花椒原料的麻度分級。此外，線性標度法也是一種常見的感官麻度測量方法，評價員直接評價產品麻感強度并給出麻度值，常用于花椒調味油、菜肴等中、低麻度食品評價[6]。

食品中的椒麻風味主要由花椒中酰胺類物質提供，包括羥基-山椒素（包括羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-ε-山椒素）等物質[7]。近年來也有研究通過測定山椒素類物質含量來判定椒麻食品的麻度[8]。山椒素類物質測量方法主要有高效液相色譜法、紫外分光光度法、紅外光譜法、比色法[9-10]。其中，高效液相色譜法具有準確性高、快捷方便、適用范圍較廣、應用較廣的特點[11-12]。研究表明，水溶液體系中，麻味物質含量與感官麻度之間呈現良好的心理物理學 Stevens 數學模型關系[13]。但真實食品體系下，由于食品中成分復雜，麻味物質含量與感官麻度之間的關聯尚需進一步研究[14]。

本研究擬對市面上具有不同椒麻強度的椒麻休閑食品展開研究，采用理化與感官分析方法對樣品中椒麻風味物質含量與椒麻強度特性進行分析，分析食品主要成分對麻度感知的影響，進一步采用Stevens 函數對椒麻風味物理量與心理感覺強度進行關聯性分析，構建椒麻休閑食品麻味物質含量與麻度之間的預測模型。研究結果旨在為不同麻度的椒麻休閑食品的麻度評價和新產品研制提供理論和數據參考依據以及可能的策略和應用思路。

1 材料與方法

1.1 原料

收集市面上常見的椒麻風味休閑食品，食品品類主要包括肉類休閑食品、辣條類休閑食品和素食類休閑食品。其中，肉類樣品12個、辣條類樣品6個、素食類樣品6個，樣品具體信息見表1。花椒油樹脂購自利和味道（青島）食品產業股份有限公司，食品級原料。

甲醇（色譜級）、乙腈（色譜級） Fisher實驗器材（上海）有限公司；甲醇（分析級） 現代東方（北京）科技發展有限公司；乙醇（分析級） 北京市通廣精細化工公司；冰醋酸 北京化工廠有限責任公司；色譜測試中所用水均為超純水。

1.2 儀器與設備

Agilent 1200系列高效液相色譜儀；KQ-300DE型數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；SC-3610型低速離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；BT25S型分析天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DC-0515節能型智能恒溫槽 寧波新芝生物科技股份有限公司；0.45 μm有機溶劑過濾膜；Cary 100型紫外分光光度計；FW100型萬能粉碎機；ZORBAX 300 SB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm） 美國安捷倫科技公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 麻感物質含量測定

酰胺類麻感物質含量測定及計算方法參考方正等[7]的方法。取適量樣品，破碎后置于低溫冷凍干燥機中進行冷凍干燥。干燥后的樣品粉碎、攪拌均勻后，置于干燥皿中保存待用。準確稱量并記錄低溫冷凍干燥前后樣品質量。

精密稱量1.000 0 g樣品（精確到0.000 1 g）于50 mL錐形瓶中，加入25 mL乙醇（分析純）于超聲波清洗機內進行提取。超聲時間20 min，超聲頻率70 Hz，提取溫度20 ℃。超聲提取完成后，將混合液轉入離心管中，用少量乙醇（分析級）潤洗錐形瓶，將洗液一并轉入離心管中。2 000 r/min離心5 min，上清液倒入50 mL容量瓶（漏斗輔助）中，離心管中殘渣再加入適量乙醇（分析級）進行潤洗，潤洗3次，將3次上清液合并于50 mL容量瓶中并定容。搖勻備用，作為母液。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（色譜級）加入容量瓶中。用1 mL無菌注射器吸取1 mL母液溶液，通過0.22 μm有機系濾膜進行過濾，轉移到液相進樣小瓶中，濾液采用HPLC測定分析（每個樣品3個平行樣）。

1.3.1.1 色譜條件

色譜柱：ZORBAX-300 SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：乙腈-1%乙酸水溶液； 流速：0.85 mL/min；檢測波長：270 nm；進樣量：10 μL；洗脫條件：梯度洗脫，見表1。

1.3.1.2 結果的計算

采用外標法計算樣品中羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-γ-山椒素含量。花椒樣品中羥基-β-山椒素含量計算公式如下：

M1=m1×M×Vm0。

式中：M1為樣品中羥基-β-山椒素含量，μg/g；m1為上機測試樣品中羥基-β-山椒素濃度（依據標準曲線計算得到），μg/mL；M為母液稀釋倍數；V為母液體積，mL； m0為樣品質量，g。

1.3.2 感官評價

1.3.2.1 麻感評價小組組建及培訓

篩選對麻感具有較高敏感性和分辨力的評價員組建椒麻評價小組，篩除對麻感具有強烈嗜好性或排斥感的評價員。小組成員應滿足GB/T 16291.1－2012《感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則 第1部分：優選評價員》[15]的基本要求。最終篩選出一支由16位優選評價員組成的麻度感官評價小組。采用 15 cm標記線性標度，由經驗豐富的感官分析師對評價員進行標尺使用及參比樣強度培訓。建立15 cm線性標尺的5點麻度標度值：1.5 cm表示可感覺到麻，3.7 cm表示微麻，6.3 cm表示較麻，10 cm表示麻，12.9 cm表示非常麻（見圖1）。以花椒油樹脂稀釋溶液作為麻度參比樣，質量濃度分別為0.026，0.043，0.093 mg/mL，分別對應圖1中的微麻、較麻和非常麻3個強度。對評價員進行培訓，確定使其能夠很好掌握麻感標度值及對應語義后再開展樣品麻度評價。

1.3.2.2 樣品麻度評價

3個強度的參比樣溶液各20 mL，參比樣溶液現配現用。評價員將20 mL溶液全部倒入口中，秒表計時30 s后吐出溶液，閉口感受麻感強度，并對應其15 cm標尺上強度值，熟悉麻感強度。

取5.0 g椒麻樣品，分裝至帶有隨機編碼的蓋具品評杯中。評價員對椒麻樣品進行麻度評價。評價員將5.0 g樣品都放入口中，充分咀嚼后感受口腔中麻感強弱，在15 cm標尺上進行評分。待口腔中麻感完全消失后，再進行下一個樣品的評價，樣品評價期間可用純凈水或蘇打餅干進行清口。每個樣品重復3次。樣品順序遵循平衡隨機原則。24個樣品共分為4個輪次，每個輪次6個樣品。

Stevens 定律是美國心理學家史蒂文斯提出的函數，認為感覺強度和物理刺激強度之間呈現冪函數關系。其主要參數如下：

S=kIn或者lgS=nlgI+lgk。

式中：S為感覺強度；I為物理強度；n為冪指數；k為常數。

1.4 數據分析

使用Origin 2021進行繪圖，IBM SPSS Statistics 26統計軟件分析處理數據，所有試驗均重復3次。

2 結果與分析

2.1 麻度感官評價結果

由圖2可知，不同椒麻休閑食品的麻感強度感官測評結果存在顯著性差異（P<0.05）。24個樣品的麻度值分布范圍為1.43（A3）～9.99（B1），即從“可感覺到麻”到“麻”的強度范圍，表明市售大部分椒麻休閑食品均未到“非常麻”程度。其中，“可感覺到麻”強度的樣品有2個，“微麻”、“較麻”和“麻”強度范圍內的樣品數量分別為7，8，7個，表明樣品中的麻度分布較均勻，基本涵蓋了從“可感覺到麻”到“麻”的所有麻度分布范圍。

不同類別樣品的麻度分布范圍較廣，如肉類樣品的麻度分布范圍為1.43（A3）～8.72（A11），辣條類樣品的麻度分布范圍為1.47（B2）～9.99（B1），素食類樣品的麻度分布范圍為2.44（C3）～7.10（C2），基本涵蓋了從“微麻”到“麻”的強度范圍，進一步表明了樣品篩選的代表性和適用性。

2.2 麻感物質含量分析

通過高效液相色譜法對24個椒麻休閑食品麻感物質含量進行測定，結果見圖3。不同椒麻休閑食品的麻感物質含量存在顯著性差異（P<0.05）。其中，鴨舌（A1）和金針菇（C3）樣品的麻感物質含量最低，僅為0.17 mg/100 g；小魚干（A12）和辣條（B1）麻感物質含量最高，分別為9.85，11.35 mg/100 g。不同類別樣品的麻感物質含量分布范圍較廣，如辣條類樣品的麻感物質含量分布范圍為0.67（B2）～11.35（B1） mg/100 g，素食類樣品的麻感物質含量分布范圍為0.17（C3）～5.39（C6） mg/100 g。有14個樣品（約60%）的麻感物質含量集中在約2～5.5 mg/100 g的范圍內，7個樣品的麻感物質含量低于1 mg/100 g。

2.3 感官麻度和麻感物質含量的關聯分析

2.3.1 影響麻度感知因素分析

復雜食品體系和組分會影響產品的麻度感知。麻辣休閑食品類型多元，成分復雜多變，進一步采用PLS法分析麻度感知的影響因素，結果見圖4。

t1貢獻率為22.7%，t2貢獻率為31.7%，表明變量解釋率為54.7%，且模型Q2達87.6%，表明模型具有較好的預測能力。由圖4可知，酰胺含量與麻度呈現強正相關，蛋白質與麻度呈弱正相關，而脂肪、碳水化合物與麻度基本不相關。因此，進一步對酰胺物質含量與麻度的關聯性展開分析。

2.3.2 Stevens模型分析

心理物理學函數是研究物理刺激量（物理強度）與心理量（感覺強度）之間關系的數學函數，常見的有Weber 定律、Fechner 定律、Beidler 定律和Stevens 定律[16-17]。通過建立心理物理學模型，可以精確描述外部的物理刺激量和由此引發的心理感知強度之間的定量關系[18]。Stevens 定律是美國心理學家史蒂文斯提出的函數，認為感覺強度和物理刺激強度之間呈現冪函數關系[19]。其主要參數為S=kIn或者lgS=nlgI+lgk，其中S代表感覺強度，I代表物理強度，n代表冪指數，k代表常數 。根據Stevens 定律的冪指數，可以明確一定強度的刺激量所引起的人對麻感強度的響應，進一步為麻感強度感官評價方法提供理論依據[20]。

團隊前期研究結果表明，水溶液體系下，花椒油樹脂中麻味物質含量與麻度之間呈現良好的冪指數相關性[21]。本研究采用Stevens 函數，研究椒麻休閑食品中的麻味物質含量與麻度之間的關系，擬合結果見圖5，冪函數方程和模型參數見表3。

由圖5和表3可知，對于所有椒麻休閑食品來說，麻味物質含量與麻度之間并不存在較好的Stevens函數擬合關系，模型擬合系數R2僅為0.696。進一步分別對肉類、辣條類和素食類3類椒麻休閑食品展開研究，圖5中B結果表明3類樣品中的麻味物質含量與麻度之間存在良好的Stevens函數擬合關系，R2分別為0.902（肉類樣品），0.971（辣條類樣品）和0.867（素食類樣品）。

Stevens 函數中，冪指數n表示物理濃度與感覺強度變化快慢的關系，n>1表示感覺增長強度比物理刺激快，n<1表示感覺增長強度比物理刺激慢，當n=1時表示兩者增長速度一致[22-24]。復雜食品體系下，產品成分不同時，感覺的n值也會隨之發生變化[25]。本研究表明，測定不同產品成分時，麻度的冪指數存在差異，與文獻報道一致。辣條類產品的n值最大，其次為肉類樣品，最后是素食類。不同類型樣品主要成分差異見圖6。

肉類樣品（A類）成分主要為肉類，成分特性表現為高蛋白質、低碳水化合物；辣條類樣品（B類）成分主要為面筋，成分特性表現為高碳水化合物和脂肪、低蛋白質；素食類樣品（C類）成分主要為蔬菜，成分特性表現為低脂肪和低蛋白質。此外，辣條類樣品（B類）的鈉含量偏高，素食類樣品（C類）的鈉含量偏低。因此，對于碳水化合物和脂肪為主成分的食品基質中，麻感感知強度隨刺激物理量濃度的變化速率最快；其次是以蛋白質為主成分的食品基質；變化速率最慢的是素食類食品基質。

除冪指數外，不同類別樣品的冪函數常數也存在差異。辣條類樣品（B類）的函數常數值最小，其次是肉類樣品（A類），素食類（C類）常數值最大。由圖7可知，盡管不同類別椒麻休閑食品的冪指數表現為B>A>C，但冪函數常數會影響到椒麻休閑食品的最終麻度。相同麻味物質含量時肉類樣品的麻度高于辣條類樣品，表明相比碳水化合物和脂肪基質，蛋白質基質下的麻度感知更敏感，即相同麻味物質含量時蛋白質基質含量高的樣品的麻度高于碳水化合物基質和脂肪基質樣品的麻度。素食類樣品在低麻度時表現出更高的麻度，但在中、高麻度時其麻度感知低于肉類樣品，高麻度時麻度感知低于辣條類樣品。

3 結論

本實驗選取24款市面上常見的椒麻休閑食品，對其麻感物質含量及麻感強度進行了測定和分析，并采用Stevens 函數對椒麻物理量和心理量數據進行了關聯分析。研究表明，市面上常見的椒麻休閑食品的麻感物質含量與椒麻感知強度均存在顯著差異。復雜的食品體系對麻度感知存在影響，但酰胺物質含量是影響麻度感知的最主要因素。不同類型椒麻休閑食品中，椒麻感官強度與物理量之間存在良好的 Stevens 函數擬合關系，符合心理物理學響應理論及規律。椒麻休閑食品的成分特性不同，椒麻Stevens 函數的參數和麻感響應規律均存在顯著差異。該研究結果為不同種類椒麻休閑食品麻度精準評價提供了理論和數據參考，對產品生產過程中麻度質控以及產業質量提升具有重要的參考價值。

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