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        【感官前沿】人工感官評價技術與應用研究進展

        放大字體  縮小字體 發布日期:2024-05-23
        核心提示:食品感官評價技術是通過收集由視覺、嗅覺、味覺和聽覺而感知到的食品感官數據,利用科學的分析方法,對食品實行定性、定量的檢驗
        食品感官評價技術是通過收集由視覺、嗅覺、味覺和聽覺而感知到的食品感官數據,利用科學的分析方法,對食品實行定性、定量的檢驗與分析的技術。自1975 年起,陸續有學者開始研究香氣和組織的評價,但感官評價在食品中的大量應用是在20世紀90年代末。后續又經過近50年的發展,感官評價方法變得更直觀、簡便且實用性強,現已受到了各國檢驗機構的認可和使用。
         
        最早出現的感官評價技術為人工感官評價,目前主要參考國標和權威文獻使用;電子舌作為一種模仿嗅覺的設備,在食品領域發揮了重要作用,包括保質期、質量控制和監控、安全檢測、摻假和真實性、食品監管原產地識別等,目前,感官評價技術已由單一的手段發展到人工感官評價與電子舌等儀器分析相結合的感官評價。近幾年根據人因工程學開發的面部表情分析技術也在食品評價領域得到初步應用,但是由于表情采集方法的不同和個體的差異,該領域的研究有待深入。
         
        前言
         
        人工感官評價技術即用人的感官對食品、化妝品等的感官屬性進行評判的研究方法。人工感官評價始于20世紀初,在20世紀下半葉得到了快速發展,并且日益完善。食品的人工感官評價主要通過品評員對產品進行感官評定,品評結束后收齊品評員的品評數據,再經統計、分析總結出產品的量化特征,最終得到產品的科學評價結果。
         
        在進行人工感官評價時品評員就如同“測量儀 器”,品評的結果依賴于每一位品評員的認真配合,規范評價和準確表達,因此篩選符合品評要求的口腔與味覺狀態的品評員以及了解品評員對于食物的偏好十分重要。
         
        針對不同的品評任務和方法應篩選擁有相應能力的品評員,例如色彩辨別能力不正常的品評員不適合做顏色對比和判斷的任務;嗅覺味覺缺失或極度不靈敏的品評員不適合做食物配方或工藝優化過程中的品評員;牙齒缺失的、品評員不適合做質地描述的任務。具體的品評員篩選方法和流程可以參考國標中選拔、培訓與管理評價員一般導則來進行。
         
        口腔狀態的要求
         
        食物從進入口腔到咽下會經歷一個十分復雜的過程,其中牙齒、舌頭、唾液是必不可少的,盡管它所需時間很短,但該感知過程對于消費者是否喜愛這一食物至關重要。牙齒作為咀嚼時的重要工具會因年齡的增長而引起一定的損失。牙齒一旦出現缺失或破損就會使食物無法被充分咀嚼,這既不利于進食,還會影響營養物質的吸收。舌頭與食品的質構感官評價也密切相關,口腔中的食品對舌面造成的多種機械性刺激使舌面的機械感受器興奮,由三叉神經末梢通過三叉神經節傳遞給大腦皮層感覺中樞,最后產生對食品的質構評價。唾液在咀嚼和吞咽食物過程中也起著很大的作用,因為唾液具有潤滑、緩沖、抗菌、保護以及風味感知等多種功能。
         
        綜上可知良好的口腔狀態會提升飲食的愉悅感,所以在挑選評價員時需要篩選出合適本次品評的口腔狀態的人。對于口腔狀態的評估現有口腔健康評估指南、簡明口腔健康檢查表、口腔健康評估表、整體口腔評估工具和 Beck口腔評估表等工具,這些量表目前主要應用于臨床、護理、食品等領域。如劉登勇等在研究唾液分泌是否對咀嚼和吞咽紅燒肉有影響時就特別篩選了口腔健康、無牙疾、不挑食且自身情況不影響咀嚼能力、吞咽能力和唾液分泌能力的品評員。盡管現有文獻并未提出可以通過各種量表或者問卷篩選品評員,但是通過對口腔狀態評估表的填寫結果可以初步推斷品評員的基本情況并 剔除不適合的品評員。
         
        味覺狀態的要求
         
        味覺是一種很重要的感覺,可以用來評估食物的含量,支持食物的選擇和攝入,并識別和防止攝入潛在的有毒物質。味覺狀態出現差異可能會導致對食物的感知發生變化,從而導致食欲不振、食物攝入量減少、體重的變化等負面影響,由此可見了解品評員味覺的狀態在感官品評相關的研究中非常重要,可能直接影響感官品評的結果。
         
        引起味覺狀態產生差異的因素主要有年齡、性別、疾病等因素。Mojet等通過對青年人和老年人的氯化鈉、氯化鉀、蔗糖、阿斯巴甜、醋酸、檸檬酸、咖啡因、奎寧、谷氨酸鈉和5-肌苷的覺察閾值進行評估,發現隨著年齡的增長,味覺敏銳度和味覺敏感性的特異性會普遍下降,而且男性比女性更容易下降。Nettore 等對348 名(女性 241、男性 107) 18~80 歲健康志愿者進行風味試驗,根據風味得分的結果顯示隨著年齡的增長,風味識別能力有所下降;特別是在年齡較大的時候女性的得分略高于男性;但吸煙似乎不會影響對味道的識別。De Vries 等研究 28 名40~60 歲乳腺癌患者在化療后的食物偏好和味覺功能,并與 28 名 40~60 歲非癌癥女性進行比較,評估乳腺癌患者的味覺功能與食物偏好之間的關系,結果顯示乳腺癌患者在化療期間較少喜歡高蛋白、高脂肪、甜味和咸味的產品,并且對甜味和咸味的敏感性下降,在化療結束六個月后食物偏好和味覺功能恢復至患病前水平。因此,在篩選品評員時要根據年齡、性別和是否患有影響味覺疾病來篩選味覺靈敏度和具備風味識別能力的品評員。
         
        食物偏好的要求
         
        了解品評員對于食物的偏好有助于篩選符合特定產品的品評員,進而得出更有信度的品評結果。在篩選時首先要考慮性別、年齡、地域、收入、學歷、工作性質等影響因素。
         
        目前已有一些問卷被用來調查消費者的食物偏好。汪宏玲在研究影響消費者口感偏好產生變化的因素時提到,更多的女性消費者在葡萄酒口感上更加偏好于半甜型或甜型酒,對于起泡酒的偏好大于男性消費者,年齡較大消費者會更加偏好于陳年型葡萄酒,年輕消費者選則上更加注重于葡萄酒的狀態。宋奕穎以性別、年齡、受教育程度等為變量因素研究消費者對蔬菜加工類休閑食品的購買意愿、消費偏好,研究發現年輕消費者更傾向于經過加工的休閑食品,而年老消費者則更加喜歡食用鮮食蔬菜。因此,越是具體的食品、飲料或酒類產品,越應當根據主要消費人群的特點來制定品評員的篩選標準,這樣才能得到更準確的感官品評結果,試驗結果才越有應用價值。
         
        人工感官評價的方法
         
        目前應用于食品的人工感官評價方法主要有描述性分析方法、情態型分析方法、差異性分析方法。三種評價方法的對比見下表。
         
         
        描述性分析方法
         
        描述性分析方法是根據感官感知品評食物的各種感官特征并用專業術語進行描述的方法,有風味剖面法、質地剖面法和定量描述分析法。風味剖面法是通過描述和評估樣品的風味特性對樣品進行評級。質地剖面法是通過觀察、觸摸和品嘗感受食物質地特性的方法。定量描述分析方法是可以對樣品進行定性和定量分析的方法。陳亞珍等使用定量描述分析的方法選擇外觀、色澤、適口性、豆香、醋香和酸度為評價指標,得出有極顯著差異的是醋豆的適口性,有顯著差異的是醋豆的外觀,無顯著差異的是醋豆的色澤、酸度、豆香、醋香,又通過兩個均方的比值(F值)最終選擇適口性為醋豆品質的感官評價標準。Marvell等使用定量描述分析方法對圣羅勒茶飲料進行了完整的感官分析,通過篩選和培訓了14 名品評員并對三種圣羅勒飲料進行了評價,共生成了關于顏色、氣味和味道的 27 個感官描述詞,經過復測得出定量描述分析方法可以作為定義圣羅勒飲料輪廓的替代方法。描述性分析方法更適用于專業品評員,所需人數較少,但要求品評員具備較高的品評能力和描述能力,適用于食品原料篩選,食品配方研究,食品專業品評,甚至其品評指標和結果可以作為產品質量的穩定性指標。
         
        情態型分析方法
         
        情態型方法主要是通過消費者對產品的偏好或者喜好度進行量化的評價,有偏愛測定和接受性測定。偏愛測定通常為品評員在多個樣品中挑出喜愛的一個,或者對樣品進行評分,比較樣品的好壞。接受性測定為品評員在某一個評價指標上評估對樣品的喜好程度。Yu 等通過給受試者提供不同濃度的蔗糖溶液調查 2 型糖尿病患者的蔗糖偏好,結果為與健康人相比,2 型糖尿病患者更喜歡較低的蔗糖濃度,男性糖尿病患者比女性患者表現出更高的蔗糖偏好。謝靜使用Likert 五級量表(分別代表從“非常不滿意”到“非常滿意”的喜好程度)來作為喜好度問卷的的評分標準,調查出老人對食物色香味的追求較高,更加喜愛鮮、香的食物。情態型方法適用于調研消費者對于食品風味的喜好度,評價結果快速易得且無需招募專業品評人員,但為得到更高準確度的評價結果,該方法的樣本量需求較大。
         
        差異性分析方法
         
        差異性分析方法是檢驗待測樣品間是否存在感官差別的方法,主要通過品評員回答待測樣品間是否存在差別,再經統計分析得出結果,有成對比較檢驗、三點檢驗等方法。成對比較檢驗法和三點檢驗法皆為通過感官特性確定兩個樣品間是否具有可感知到的感官差別或相似的方法。成對比較檢驗法適用于同質類的產品,三點檢驗法適用于完全同類的樣品。趙永敢等用差別成對檢驗和定向成對比較檢驗評價兩款雞汁產品是否存在差異,結果為兩種雞汁產品的檢驗結果均具有顯著性差異,說明成對比較檢驗法可適用食品產品的辨別,還為雞汁調味產品在研發中的感官評價提供了新思路。差異性分析方法適用于產品優化、質量控制、原料篩選等方面,但該方法獨立使用時只能分辨出待測樣品之間是否存在差異,而不能具體確定差異指標和品評員對產品的喜好傾向,故而在食品感官評價中通常會與偏愛測定和定量描述分析等方法結合使用。
         
        鑒于品評員主觀因素的影響,評價結果可利用數學算法對其進行矯正。例如人工感官品評與模糊數學感官評價等數學方法進行結合,把復雜的評價指標變為數字,進而對產品做出科學的研判。崔立柱等以沙棘餅干形態、色澤、風味、口感和組織為評價指標集,根據問卷調查得出餅干的權重集,繼而通過選定的分值區域得出評語集,最終得到每款餅干的感官評分結果。
         
        人工感官評價在食品行業中的應用
         
        感官品質的好壞是消費者選購食品的第一影響因素,所以人工感官評價技術不僅可以簡單地測量產品,還可以根據評價員的喜好度有目的性地進行產品研制、改良和營銷。首先是在產品研發過程中的應用,將人工感官評價的結果視為所研究產品的評價指標,根據品評的結果確定產品的最優配方或加工工藝。張靜等在開發玫瑰花酸奶過程中,不僅考察玫瑰提取液添加量、發酵劑添加量、蔗糖添加量、發酵時間等方面,而且把感官品評指標也作為優化制備條件,為玫瑰花制品和乳制品行業的產品研發提供新思路。其次是在預測產品貨架期方面的應用,根據感 官品質是否發生變化來判斷,例如蔬菜水果等顏色由綠色、紅色、黃色等變成黑色,氣味變成臭味和口感變壞等。Li 等使用飽滿度、光澤度、粘度、玉米 風味、酸度和甜度幾個感官指標品評不同溫度、時間、包裝下的玉米,最終確定為酸度值超過8,光澤度降到 4 以下則玉米腐敗變質。
         
        將人工感官評價技術與主成分分析(PCA)方法相結合還可以建立食品的品評模型,主成分分析方法是一個很客觀的方法,它可以以每個指標數據的相關度和變異性選定權重,從而避免通過人選定權重的弊端,這種評價模型具有一定的實用性。孟祥忍等將牛肉鹵好后使用固相微萃取—氣相色譜—質譜聯用的方法測定揮發性風味物質,利用公式得出相對氣味活度值;繼而對鹵煮牛肉進行感官評定,采用主成分分析法對循環鹵煮牛肉具有貢獻的風味物質進行分析,建立循環鹵煮牛肉的風味強度評價模型,且與傳統感官評價結果具有顯著相關性,彰顯出結合 主成分分析的品評模型在牛肉的風味強度評價中的應用價值。
         
        雖然我國的人工感官評價發展晚于其它國家,但是我國的感官評價技術體系發展迅速,現階段人工感官評價技術的發展已經十分成熟,也制定并實施了從基礎用語到具體品評方法和各種食品專用的系列標準,在食品、化妝品等各大領域應用十分廣泛;特別是在新食品的研發方面,幾乎每一種食品從設計到生產售賣都經歷過感官評價。盡管人工感官評價體系已經相對完善,但僅憑這一結果判定產品的優劣存在一定的主觀、不準確性,針對這一問題衍生了一些更加客觀的技術方法,比如使用模擬牙齒咀嚼的質構儀,仿照鼻器官、舌器官的電子鼻、電子舌和類似人眼觀察的色度計等儀器,增加結果的準確性,彌補人工感官評價的不足。 
        編輯:songjiajie2010

         
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