基于电子舌智能感官评定与人工口尝评价相结合的山苓荷甘粉矫味技术研究

瞿昊宇，刘玥含，刘恒杰，饶 智，谢梦洲，5，陈光宇，5*

(1.湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410208；2.湖南中医药大学 中医诊断学湖南省重点实验室，湖南 长沙 410208；3.湖南中医药大学 中医心肺病证辨证与药膳食疗重点研究室，湖南 长沙 410208；4.湖南中医药大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410208；5.湖南中医药大学 中医学院，湖南 长沙 410208)

山苓荷甘粉处方来自湖南中医药大学著名的中医药膳学及药食同源功能性食品研究专家谢梦洲教授创制的药食同源中医药膳方，由山楂、山药、茯苓、荷叶、甘草5味具有降血脂功效的药食同源中药组成，经动物试验证明，该方经提取、浓缩及干燥制成干浸膏粉对高脂血症模型大鼠具有显著的降血脂功能(P<0.05)，而且呈量效关系，实验结果提示该处方可望开发成辅助降血脂功能的保健食品。因保健食品需要长期食用，该处方中虽有5味药食同源中药，但若不加调味剂，则可能因口感不佳导致食用者顺应性差，难以坚持食用。中药的掩味常常采用“抑苦、加香、增甜”三种手段，通过加入不同的掩味剂以达到掩蔽药物不良气味的目的[1-2]，故口感调节成为功能食品研发的技术瓶颈，关系到市场应用前景，而不同的调味剂及用量对本品口感或滋味的影响有很大差别，过去采用人工口尝作为筛选调味剂的评价方法，由于人工口尝味道因个体差异多具有主观性，在很大程度上影响了结果的可信性。电子舌(Electronic-Tongue)是一种主要由交互敏感传感器阵列、信号采集电路和基于模式识别的数据处理方法组成的现代化智能感官定性定量分析检测仪器，能够利用具有独特选择性和广域选择性的人工双层脂质膜，直接输出样品液的酸味、甜味、苦味、涩味、鲜味、咸味、苦味回味、涩味回味、丰富度(鲜味回味) 等味觉数值，根据响应值的高低量化味道，具有客观性强、重复性好、检测响应快、标准化控制、对人健康危害小等优点[3-5]，已被广泛应用于食品、调味品、中药及中成药等领域[6-7]，故本研究采用电子舌智能感官评定与人工口尝评价相结合的方法评价本品加入不同矫味剂的感官特性差别，对本品口感进行定性和定量评价，以寻找口感最优的矫味剂[8-10]。

1 仪器与材料

1.1 仪器设备及试液

SA-402B型电子舌(日本Insent公司)，实验中使用AE1涩味传感器(可测涩味及涩味回味)、AAE鲜味传感器(可测鲜味及鲜味回味)、CTO咸味传感器、COO苦味传感器(可测苦味及苦味回味)、CAO酸味传感器、GL1甜味传感器；ME204E型电子分析天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)；TCS-100型电子台秤(上海乾峰电子仪器有限公司)；DD5型离心沉淀机(长沙英泰仪器有限公司)；电子舌所需的正极清洗液、负极清洗液及参比液自行配制。

1.2 药材、食材、辅料与食品添加剂

山楂、山药、茯苓、荷叶、甘草(药材皆购自湖南中医药大学第一附属医院药剂科的合格药材库，皆为已炮制的饮片)；山苓荷甘提取物(自制)；β-环糊精(批号：20180514，河南万邦实业有限公司)；乳糖(批号：20180319，河南万邦实业有限公司)；甜菊素(批号：20171107，曲阜香州甜菊制品有限责任公司)；甘露醇(批号：20181106，山东天力药业有限公司)；木糖醇(食用级，批号20170603，山东福田药业)；水为纯化水。

2 方法与结果

2.1 山苓荷甘干浸膏粉的制备

处方中山楂、荷叶及甘草醇提、山药、茯苓水煎，合并醇提液和水煎液，减压浓缩，喷雾干燥即得干浸膏粉。

2.2 山苓荷甘干浸膏粉加入不同矫味剂的处方设计

山苓荷甘药材提取的干浸膏粉作为原料占每次食用量的48%，允许加入矫味剂的最大量占每次食用量的52%，因甜菊糖苷常用量在0.15%～1.5%，故甜菊糖苷与其他兼矫味作用的辅料配伍使辅料总量达52%。本研究通过选择甘露醇、乳糖、木糖醇、β-环糊精与甜菊糖苷配伍，比较不同辅料与同等量甜菊糖苷配伍的矫味作用及味觉特性的差异和同种辅料与不同量甜菊糖苷配伍等共20个样品的矫味作用及味觉特性的差异，见表1。

表1 山苓荷甘干浸膏粉矫味剂配伍的处方设计 (%)

2.3 电子舌测定基本方法

2.3.1 正极清洗液配制 准确称量7.46 g氯化钾，用500 mL蒸馏水搅拌溶解，然后准确加入300 mL无水乙醇溶液，边搅拌边加入准确称量的0.56 g氢氧化钾，溶解完毕后，转移到1 000 mL的容量瓶，定容[18-20]。

2.3.2 负极清洗液配制 准确量取300 mL无水乙醇，与500 mL蒸馏水震荡混合，然后加入 8.3 mL的浓盐酸，搅拌混合后转移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.3 参比液配制 精密称定2.24 g氯化钾和0.045 g酒石酸，用500 mL蒸馏水溶解，转移到1 000 mL的容量瓶，定容。

2.3.4 电子舌测试方法 首先在清洗液中清洗90 s，接着用参比液清洗2次，传感器在平衡位置归零30 s，达到平衡条件后，开始测试，测试时间为30 s；在两组参比液中分别短暂清洗3 s，传感器插入新的参比液中测试回味30 s，循环测试4次，去掉第一循环，取后3次平均数据作为测试结果。每次清洗、平衡和测试回味的液体均分布在不同样品杯中。

2.3.5 电子舌测定用供试液的制备 取山苓荷甘干浸膏粉，加入纯化水250 mL，加热至95 ℃搅拌使其充分溶解分散，自然冷却，二层滤纸抽滤，滤液加入矫味剂及辅料配成的液体，定容至600 mL，即为供试品溶液。

2.4 不同娇味剂组合的电子舌智能感官评定味觉测定结果

将每个样品的供试液倒入电子舌测试专用塑料小杯中，每杯25 mL，每个供试品溶液倒2杯，按“2.3.4”项下方法进行测试，记录AE1涩味传感器(可测涩味及涩味回味)、AAE鲜味传感器(可测鲜味及鲜味回味)、CTO咸味传感器、COO苦味传感器(可测苦味及苦味回味)、CAO酸味传感器、GL1甜味传感器的响应值，收集3次平行测定数据，求得平均值，数值越大，说明传感器越灵敏，该味道越浓。因酸味、咸味皆为负值，表明传感器检测不到酸味和咸味，亦不必列出数据，故舍去酸味和咸味的响应值，测试结束清洗各传感器，结果见表2。

表2 不同娇味剂组合的味觉电位差响应值均值及95%可信区间

2.5 甜菊糖苷用量对味觉的影响

2.5.1 甜菊糖苷与甘露醇配伍 随着甜菊糖苷用量的增加，甜味增加，但1.05%与1.5%无统计学差异(P>0.05)；甜菊糖苷用量对苦味的影响无规律可循，用量为0.6%与1.05%可降低原料的苦味，虽然0.6%比1.05%苦味响应值要低，但若兼顾甜味结果，应取1.05%为佳；同样甜菊糖苷用量在1.05%时苦味回味响应值最低(P<0.05)；对涩味的影响，亦是随着甜菊糖苷用量的增加涩味降低，兼顾甜味结果，取1.05%为佳；甜菊糖苷用量在1.5%时，涩味回味响应值最低(P<0.05)。综合分析，1.05%甜菊糖苷与甘露醇配伍时，改善味觉效果最佳。

2.5.2 甜菊糖苷与乳糖配伍 随着甜菊糖苷用量的增加，甜味增加，但甜菊糖苷用量在1.05%与1.5%之间，甜味响应值无统计学差异(P>0.05)；甜菊糖苷用量对苦味的影响，无规律可循，用量为0.6%与1.05%可降低原料的苦味，虽然0.6%比1.05%苦味响应值要低，但兼顾甜味结果，故取1.05%为佳；同样甜菊糖苷用量在0.6%与1.05%时，苦味回味响应值皆最低(P<0.05)，兼顾甜味结果，取1.05%为佳；对涩味的影响，0.6%、1.05%、1.5%三者可信区间重叠(P>0.05)，兼顾甜味结果，故取1.05%为佳；甜菊糖苷用量在1.5%时，涩味回味响应值最低(P<0.05)。综合分析，1.05%甜菊糖苷与乳糖配伍时，改善味觉效果最佳。

2.5.3 甜菊糖苷与木糖醇配伍 甜菊糖苷用量在0.6%与1.05%之间，甜味响应值无统计学差异，两者甜味相同，都有增甜作用；甜菊糖苷用量在0.6%时，苦味响应值最小(P<0.05)，兼顾甜味结果，取0.6%为佳；同样甜菊糖苷用量在0.6%、1.05%及1.5%时，苦味回味响应值皆最低，兼顾甜味和苦味结果，取0.6 %为佳；对涩味的影响，0.6%、1.05%、1.5%三者可信区间重叠(P>0.05)，兼顾甜味及苦味结果，取0.6%为佳；甜菊

糖苷用量在1.5%时，涩味回味响应值最低(P<0.05)。综合分析，0.6%甜菊糖苷与木糖醇配伍时，改善味觉效果最佳。

2.5.4 甜菊糖苷与β-环糊精配伍 甜菊糖苷用量为0.6%与1.05%时，甜味响应值之间无统计学差异(P>0.05)，都可显著增加原料的甜味；甜菊糖苷用量为0.6%与1.05%时，苦味响应值皆最小，两组差别无统计学意义，与其他组样品相比，差异有统计学意义；甜菊糖苷用量为1.5%时，苦味回味响应值皆最低；对涩味的影响，0.6%、1.05%、1.5%三者可信区间重叠(P>0.05)；甜菊糖苷用量为1.5%时，涩味回味响应值最低(P<0.05)。综合分析，0.6%～1.05%甜菊糖苷与β-环糊精配伍时，改善味觉效果最佳。

研究结果还显示，甜菊糖苷几种用量对鲜味及鲜味回味皆无改善作用。综合考虑，甜菊糖苷与4种辅料配伍时，根据不同用量的味觉测定结果，用量在0.6%～1.05%时，改善味觉效果较好。

2.6 辅料用量相同种类不同甜菊糖苷用量相同对味觉的影响

2.6.1 甜菊糖苷用量0.6% 乳糖和木糖醇增甜作用皆最好；β-环糊精抑苦作用最好；β-环糊精抑制涩味作用最好；几种辅料对苦味回味的影响无统计学差异；β-环糊精抑制涩味回味作用最好；几种辅料对鲜味及鲜味回味的影响无统计学意义。

2.6.2 甜菊糖苷用量1.05% 四种辅料皆有增甜作用，但四种辅料之间无统计学差异；β-环糊精抑苦作用最好；β-环糊精抑制涩味作用最好；β-环糊精抑制苦味回味作用最好；β-环糊精抑制涩味回味作用最好；几种辅料对鲜味及鲜味回味的影响无统计学差异。综合评价，β-环糊精与1.05%甜菊糖苷配伍矫味最好。

2.6.3 甜菊糖苷用量1.5% 乳糖增甜作用最佳；对苦味没有改善作用；β-环糊精抑制涩味作用最好；β-环糊精抑制苦味回味作用最好；β-环糊精抑制涩味回味作用最好；四种辅料对鲜味及鲜味回味的影响无统计学意义。

2.7 综合分析

1.05%甜菊糖苷与乳糖或木糖醇或β-环糊精配伍，改善甜味作用最优；1.05%甜菊糖苷与β-环糊精配伍改善甜味、苦味、涩味作用最佳，即表1中的16组、17组、18组，而2组、19组与16组、17组、18组之间95%可信区间重叠(P>0.05)，故这5组最优。

2.8 人工口尝味觉感官评定

2.8.1 人工口尝味觉感官评定志愿者筛选 从湖南中医药大学中医学院2018级中医学八年制拔尖班学生招募志愿受试者，从味觉敏感度，身体健康状况，2周内未服用过中、西药物等方面进行严格筛选，最终确定100名健康志愿者(男46名、女54名)作为受试对象，随机分成5组，每组20人；再由每组中的20人通过口尝品味评定一种样品，评价结果包括好、较好、一般、差4个等级。

2.8.2 人工口尝味觉感官评定试验方法 按“2.7”项下电子舌选出的5组加入矫味剂与辅料，加沸水600 mL，搅拌使充分溶解，自然冷却置口尝杯中，由学生评价员含于口中，计时15 s，此间口腔做漱口动作，以使舌根及舌测的味觉感受区能够感受到样品的味道，隔15 min后再同法测2次，每人根据3次品尝结果进行评价及选择，结果见表3。

表3 电子舌智能感官评定初筛的娇味剂组合 (%)

对表4中的等级资料数据采用DPS统计软件进行分类数据统计，采用单向有序列联表项下秩和检验统计分析方法，结果见表5、表6。

表4 人工口尝味觉感官评定筛选结果

表5 人工口尝味觉感官评定筛选秩和检验统计分析

表6 各统计参数及两两比较结果

由表6可知，2组与18组、16组与18组、17组与18组、18组与19组皆有统计学意义，其他组皆无统计学意义，由差异性检验结果可知，18组优于2组，18组优于16组，18组优于17组，18组优于19组，故判定18组为山苓荷甘粉最佳的矫味剂与辅料组合——即山苓荷甘粉干浸膏占48%，β-环糊精占50.95%，甜菊素占1.05%。

2.9 加入最佳矫味剂与辅料组合前后电子舌味觉响应值比较

将山苓荷甘粉原料干浸膏与加入最佳矫味剂与辅料组合后的电子舌味觉响应值进行比较，结果见表7。

表7 加入最佳矫味剂与辅料组合前后电子舌味觉响应值比较

由表7可知，山苓荷甘粉原料干浸膏加入适合的矫味剂与辅料组合，可增加甜味、降低苦味和涩味，但未增加鲜味，反而还降低了鲜味。

3 讨论

如何科学合理地筛选口服制剂矫味剂是长期困扰食品、保健食品、药品研究人员的一个亟待解决的难题，电子舌技术是一种智能识别味觉的电子系统，可将人类的味觉系统包括甜味、苦味、酸味、咸味、涩味、鲜味进行定性与量化，极大提高了矫味技术的研发水平。本研究结果表明运用电子舌技术可以从大量的备选矫味剂中找到最佳的配伍组合，减少了人工口尝味觉评价的误差。

本研究还发现，原料与不同的矫味剂配伍，会导致味觉差别，矫味剂与辅料配伍亦会导致味觉差别，此与矫味剂和辅料的配比有关，无规律可循，只有在原料、矫味剂、辅料配比达到特定值时才能获得最优的口感。

本研究中筛选的每一组矫味剂里都有甜菊糖苷，这是因为甜菊糖苷用量少、甜味正、来源天然，且安全性好、价廉，但甜菊糖苷用量少达不到增甜效果，用量大则苦味感增加，因此甜菊糖苷与原料配伍时有一最佳用量，且不适合单用，所以每一组矫味剂皆为甜菊糖苷与常用的一种辅料配伍组合，结果可知，甜菊糖苷与不同的辅料配伍组合，在得到味觉佳的样品时用量截然不同，若想获得味觉好的样品，确定合适的甜菊糖苷与辅料配比及用量十分关键。