江津津，贾 强，李 轩，王佳燕，梅舒茵

（1.广州城市职业学院 食品科学与美食养生学院，广东 广州 510405；2.北京盈盛恒泰科技有限责任公司，北京 100000）

益生菌（Probiotics）是一类定植于人体肠道、生殖系统内，能产生健康功效从而改善人体微生态平衡、发挥对肠道有益作用的活性有益微生物的总称。对人体有益的细菌或真菌包括酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等，目前已成熟应用于生命健康领域的益生菌主要有乳酸菌、酵母菌、罗氏拉氏杆菌、鼠李糖乳杆菌、双歧杆菌、罗伊氏乳杆菌等［1-2］。随着我国“大健康”战略的实施，居民保健意识不断增强，益生菌功能食品日益被消费者认同［3-4］。益生菌下游产品横跨发酵食品、乳饮料、休闲零食、膳食补充剂、日化用品及动物饲料等多个领域，产品品类逐渐丰富。益生菌产品的市场规模大，潜力足，其中由复合益生菌和复合膳食纤维组成的益生菌固体饮料是重要的产品形式，诸多研究表明［5-9］，益生菌固体饮料能改善肠道菌群，增强小肠蠕动能力，改善便秘症状。

一、材料与方法

（一）原料与仪器

益生菌固体饮料均购自京东商城，样品信息见表1。乙醇、氯化钾、酒石酸、氢氧化钾、盐酸均为分析纯，购自广州市丛源仪器有限公司。日本INSENT公司的味觉分析系统（TS-5000Z），配有模拟生物活体味觉感受的广域特异选择性人工脂膜传感器，通过分析各呈味物质和人工脂膜间的静电或疏水性作用产生的膜电势的变化实现对5种基本味（甜味、苦味、酸味、咸味和鲜味）和一种附加味觉“涩味”的识别。电子分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）。

（二）方法

1.样品预处理

取2g样品于烧杯中，加入100mL娃哈哈纯净水，玻璃棒充分搅拌使其溶解，浸泡10min，使其自然沉淀，取上清液用于测试。

2.样品的滋味感官量化描述分析

由36位志愿者组成感官评价小组，先对评价员进行筛选，排除味觉判断异常人员，对评价员进行滋味品评培训后开始测评，每次评定独立进行，环境一致，评定员间无干扰。对样品的甜度、酸度、鲜味、整体滋味作出评分，分数由0～10.0给出，“0”代表没感觉到此味道，“10.0”代表此种味道非常浓厚。按照差异分析评分（ANOVA）的方法，对不同样品进行感官评定，共进行3次实验。

3.电子舌味觉分析

基准液用于传感器保存液、稳定液、洗涤液，也是味觉传感器的预处理溶液。基准液的配制：30 mmol／L氯化钾＋0.3 mmol／L酒石酸；负极清洗液的配制：100 mmol／L盐酸＋30%体积乙醇；正极清洗液的配制：10 mmol／L氢氧化钾＋100 mmol／L氯化钾＋30%体积乙醇，正、负极清洗液用于对传感器的清洗。

4.传感器介绍

鲜味传感器（AAE）可评价的基本味为鲜味（氨基酸，核酸引起的鲜味），可评价的回味为鲜味丰富度（可持续感知的鲜味）；咸味传感器（CT0）可评价的基本味为咸味（食盐等无机盐引起的咸味），可评价的回味无；酸味传感器（CA0）可评价的基本味为酸味（醋酸，柠檬酸，酒石酸等引起的酸味），可评价的回味无；苦味传感器（C00）可评价的基本味为苦味（苦味物质引起的味道，在低浓度下被感知为丰富性），可评价的回味为苦味回味（啤酒，咖啡等一般食品的苦味）；涩味传感器（AE1）可评价的基本味为涩味（涩味物质引起的味道，低浓度下感知为刺激性回味），可评价的回味为涩味回味（茶，红酒等呈现的涩味）；甜味传感器（GL1）可评价的回味为糖及糖醇产生的甜味，可评价的回味无。

5.统计方法

采用SPSS12.0和Excel进行数据处理，差异性分析（ANOVA）被用来检查各个不同结果的平均值间的显著性差异，采用3个平行，取95%置信度（P＜0.05）。

二、结果与讨论

（一）益生菌粉样品情况及样品的感官量化描述分析

结果见表1。

表1 益生菌粉样品情况及样品感官分析评分

（二）益生菌粉样品的电子舌分析数据

样品的电子舌分析数据见表2。

表2中的无味基准即为“无味点”，代表参比溶液的输出，参比溶液由氯化钾和酒石酸构成味觉值，酸味的无味点为-13，咸味的无味点为-6［10］，以此为基准，当益生菌样品的味觉值低于无味点时说明样品无该味道，反之则有。表中的丰富性（Richness）是鲜味的回味，反映了样品鲜味的持久性，又称为鲜味持久度。苦味回味（Aftertaste-B）反映了苦味的残留程度，涩味回味（Aftertaste-A）则是反映了涩味的残留程度。

（三）筛选有效味觉指标

以参比溶液的输出为零点，除了酸味和咸味，其他指标的无味点均为0，将大于无味点的味觉指标作为评价对象。由于基准液是氯化钾与酒石酸配制而成，故基准溶液中含有少量的酸和盐，酸味和咸味的无味点分别为-13和-6［10］。

从表2中可见9种益生菌固体饮料样品的咸味和涩味均为无味点以下，有些样本的酸味和甜味也低于无味点，9个益生菌粉固体饮料的苦味回味和涩味回味值均接近无味点。故可见苦味、鲜味、丰富性（鲜味回味）均是益生菌固体饮料有效的味觉指标，有些样本还具有明显的酸味和一定的甜味。

表2 益生菌粉样品的电子舌实验数据

将益生菌粉的有效味觉指标制成雷达图见图1。从图1中可见9个不同品牌的益生菌粉固体饮料在酸味、苦味、鲜味和甜味上存在明显的差异，但在苦味回味、涩味回味和丰富性方面差异不大。

图1 以参比溶液为基准的益生菌粉样品雷达图

（四）益生菌固体饮料的味觉指标智能分析

1.益生菌粉固体饮料的聚类区分

主成分分析（PCA）法是一种常用的统计分析方法，分别以主成分一、二为横、纵坐标轴，做出益生菌固体饮料样品的PCA主成分分析图，见图2。图2和表3中显示方差贡献率分别为87.99%和7.73%，基于所有的味觉指标，对9个样品进行酸味和甜味的聚类分析，结果如图3所示。

图2 益生菌固体饮料样品的PCA主成分分析图（软件中截取）

表3 PCA的味觉指标贡献率表

从表3味觉指标贡献表中可见，对第一主成分贡献最大的是酸味，其次是甜味、苦味、咸味和鲜味，对第一主成分有一定的贡献，对第二主成分贡献较大的是甜味和咸味，另外酸味和涩味也对其有一定的贡献，可见9个品牌的益生菌固体饮料滋味上的差异也主要来自于上述味觉指标。其中样本2、3、8的整体味道很是接近，另外则是样本1和9整体味道也非常相似。

2.酸味和甜味的比较

酸味的无味点为-13，甜味的无味点为0，图3中坐标轴交叉点为酸味和甜味无味点。9个益生菌粉样品分布在四个象限中，其中样本4、5、6具有明显的酸味但没有甜味，样本7、3没有酸味但有明显的甜味，而样本1、9、2、8四个样本既没有酸味也没有甜味。

图3 益生菌粉样品的酸味和甜味散点图

3.苦味及其回味的比较

测试结果显示，苦味是某些品牌益生菌固体饮料样品明显的味觉指标，苦味回味和涩味回味值较低，接近无味点，数值在0－1之间，各样品间差异并不大（个体间数值上的差异不超过0.5个刻度，几乎可视为没有差异）。从图4中可见1、9、5、6这四个样本的苦味和苦味回味均在无味点以下；样本7具有一定的苦味，但苦涩味回味均最小；样本4的苦味不大，但比较而言其苦涩味回味则是最大的；2、3、8几个样本则是苦味较大，并具有一定的苦涩味回味。

图4 益生菌粉样品的苦味及回味气泡图

4.鲜味和丰富性的比较

丰富性是鲜味的回味，反映了样本鲜味的持久性，又可称其为鲜味回味或鲜味持久性。测试结果显示，益生菌固体饮料均具有鲜味和丰富性。图5分析结果显示样本4、5、6的鲜味和丰富性是9个样本中偏小的，且鲜味4＜5＜6。剩余6个样本的鲜味在6-9之间，样本2、3的鲜味在6－7之间，1、9、7的鲜味在7-8之间，样本的鲜味在8－9之间，六个样本的丰富性差异较大，2和3鲜味相对小但丰富性最强，1和9的鲜味较大但丰富性最小。

图5 益生菌粉样品的鲜味和丰富性散点图

（五）数据重现性

本研究的9个样品，每个样品重复做4次，第一次循环不计而取后面3次测得数据的平均值，从图6可知，9个传感器对样品的响应较为稳定，重现性较好，判定测得数据有效。

图6 样品后三次循环折线图

（六）方差分析

统计分析结果如表4所示。

表4中，g为平均误差；s1为所有样品的平均值；s2为所有样品的标准偏差；M2用以判定不同样品的误差率，反映传感器的区分能力（值越低样品的区分性越好）；误差率（M2值）：将样品整体偏差作为100%，而后求样品测定误差与其的比率。误差率＝20%，样品最大可识别为5组，误差率＝50%，样品最大可识别为2组，误差率＝100%，g＝s2，不能有效识别［11］。由表4可见，所有的味觉传感器对该益生菌粉样品的区分性较好。“是否有效识别”的判定方法见图7所示，从图7可知，电子舌可以对益生菌固体饮料样品进行有效识别。

图7 样本有效识别判断方法

表4 样本传感器区分度分析

三、结论

通过对益生菌固体饮料样品进行电子舌和QDA测试发现，电子舌多个传感器对整体滋味偏甜的样品具有明显应答，可较好克服感官评价员感官分析时对甜度过高样品麻木不敏感的问题。本次测试的益生菌固体饮料样品涩味和咸味均在无味点以下，苦味回味和涩味回味接近无味点且个体间几乎无差异。

益生菌固体饮料样品主要的味觉指标是酸味、甜味、苦味、鲜味和丰富性；综合所有的味觉指标来看，9个样本中2、3、8的整体味道很是接近，1和9的整体味道相似，其他样本则均具有自身特色；1和9没有酸味、甜味、苦味和苦味回味，涩味回味也不大，具明显的鲜味，但丰富性偏小；4、5、6均有明显的酸味且没有甜味、苦味（4的苦味和苦味回味值均在1以下），鲜味和丰富性也相对偏小；2、3、8均没有酸味和甜味，但三者具有明显的苦味、鲜味和丰富性；样本7的甜味是9个样本中最强的，但其没有酸味，苦味、鲜味也均相对较大。电子舌味觉系统目前已经应用于饮料、酒类、调味品、果蔬、肉制品等食品各领域，在药物苦味抑制研究方面也有突出贡献，作为一种快速无损、灵敏度高的检测技术，已广泛应用于食品品质鉴别、安全测试、生命科学和材料交联密度等领域，今后也应该被更广泛地应用于食品风味的分析，尤其是高甜高盐食品的分析。智能分析结合评价员感官分析能够更好地指导益生菌产品的研发应用和市场推广，对推动益生菌产业的发展有较大帮助，有推广价值和应用前景。