食品感官質(zhì)構(gòu)評定的研究進展

許凱希，郭元帥，劉書來

（浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，浙江杭州 310014）

食品感官質(zhì)構(gòu)評定的研究進展

許凱希，郭元帥，劉書來

（浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，浙江杭州 310014）

食品在口腔中所呈現(xiàn)的感官質(zhì)構(gòu)特性對消費者選擇食物具有重要的指導(dǎo)作用，對食品進行感官質(zhì)構(gòu)評價很有必要。從感官質(zhì)構(gòu)評價方法、口腔動力學(xué)特性、影響食物口感因素（食物種類及狀態(tài)、食物力學(xué)特性、生理學(xué)及心理學(xué)因素）、口中過程及營養(yǎng)與健康的關(guān)系等方面進行介紹，旨在通過對口腔結(jié)構(gòu)與食品間的相互作用以及食品特性的闡述，明晰食品質(zhì)構(gòu)與感官認識間的聯(lián)系，以期為開發(fā)營養(yǎng)健康、口感較佳的新型食品提供參考。

口腔活動；咀嚼；感官質(zhì)構(gòu)；物理性質(zhì)

食品通過牙齒的咬合分解成小塊，并經(jīng)唾液的潤滑，與口腔表面進行接觸，通過中樞神經(jīng)的信息處理，人們會對該食品滋味、質(zhì)構(gòu)等方面做出評定。感官質(zhì)構(gòu)的認知決定食品的攝取與否，因此，良好的感官質(zhì)構(gòu)對于評價食品品質(zhì)具有重要作用。

食品感官質(zhì)構(gòu)的研究始于一個多世紀以前，營養(yǎng)學(xué)家Flecher率先提出了健康攝食的概念，對攝食狀態(tài)以及咀嚼頻率提出了建議。20世紀，對質(zhì)構(gòu)的認知多數(shù)僅建立在食品原材料的分析上，例如對于馬鈴薯脆片脆性的研究，未將質(zhì)構(gòu)與感官特性聯(lián)系起來［1］。直到20世紀末期，Hutchings等［2］提出食品不應(yīng)只作為一種原材料來研究其質(zhì)構(gòu)，而應(yīng)置于口腔環(huán)境中進行研究。在1999年的食品專題討論會議上，食品質(zhì)構(gòu)被定義為感官認知和儀器評價兩部分，這標志著食品口中過程成為一個獨立的科學(xué)體系［3］。在后來的研究中，多位學(xué)者提出了理解食品質(zhì)構(gòu)特性需結(jié)合感官科學(xué)、口腔生理學(xué)、物理學(xué)（包括流變學(xué)、斷裂學(xué)、微觀結(jié)構(gòu)）、化學(xué)（唾液成分與食物微粒作用）等學(xué)科知識［4］。本文將從不同學(xué)科角度，對食品在口腔中感官質(zhì)構(gòu)性質(zhì)、口中過程的影響因素及其與營養(yǎng)健康的關(guān)系進行闡述。

1 感官質(zhì)構(gòu)評價方法

食品感官質(zhì)構(gòu)是食品的一種物理特性，由人體通過觸摸、觀察或咀嚼而感知。根據(jù)國際標準化組織定義，食品感官質(zhì)構(gòu)為食品所有流變學(xué)和結(jié)構(gòu)（幾何和表面）的屬性，它們由力、觸覺，有時是視覺和聽覺的接收器所感知［5］。

Szczesinak［6］將食品能被感知的質(zhì)構(gòu)分為3類：機械特性、幾何特性和其他特性，具體如表1所示。

表1 感官質(zhì)構(gòu)的分類

根據(jù)食品感官質(zhì)構(gòu)的分類，在開發(fā)新產(chǎn)品時，對于食品感官質(zhì)構(gòu)的評定可分為感官評定法與儀器法。

1.1 感官評定法

感官評定法可分為時間強度（TI）法和感官短時主導(dǎo)法（TDS）。在TI法中，可以獲取峰值強度、總持久度、強度與時間曲線的范圍、升高和降低的范圍及斜率、峰值時間等與感官質(zhì)構(gòu)有關(guān)的信息［7］。Lorido等［8］將TI法應(yīng)用于肉類產(chǎn)品的感官評價，獲得了肉制品食物感官質(zhì)構(gòu)等方面的信息，為肉制品的加工提供了新的見解。在TDS法中，小組成員從預(yù)先給定的感官特性中挑選主導(dǎo)感官。與TI法相比，TDS法可以在一次評定中同時獲取多種感官特性信息［9］。常玉梅等［10］采用TDS法，分析豆腐干的感官質(zhì)構(gòu)，同時得到表面油感、凝聚性、硬度、成團性、咀嚼次數(shù)5個主要的感官屬性。

1.2 儀器法

儀器法分為經(jīng)驗法、模擬法和基礎(chǔ)法［11］。經(jīng)驗法測定食品的物理特性，儀器中力的作用方式有針入、剪切、壓縮、切割或多種方式聯(lián)合作用，測定結(jié)果與感官評定有較好的相關(guān)性，但缺乏明確的物理意義，僅限于某些食品的評定。模擬法事實上還是經(jīng)驗主導(dǎo)的，主要是模擬口腔的咀嚼運動?；A(chǔ)法測定一個或多個與食品有明確意義的物理性質(zhì)，在測定中一般假設(shè)食品只發(fā)生小形變，而且食品材料是連續(xù)、均相的，試樣的形狀、尺寸一致，但實際很難同時滿足上述條件，所以與感官評定相關(guān)性較差。

孫海濤等［12］對即食玉米的感官質(zhì)構(gòu)進行了感官評定以及儀器法評定，對即食玉米進行TPA（texture profile analysis）評價、剪切測試、穿刺測試，通過感官評定以及儀器法測定，利用統(tǒng)計學(xué)方法尋找相關(guān)性，使儀器法測定能夠較好的代替感官評價。

2 口腔動力學(xué)特性

2.1 食品與口腔作用

在攝食過程中，口腔是具有多種功能的生理器官，可對食品實現(xiàn)咀嚼、分解、混合、運送等功能。對于不同質(zhì)構(gòu)的食品，口腔所起到的功能是不同的，口腔僅對液態(tài)食品進行運輸和吞咽的作用；半固體／軟固體食品首先由舌頭分解，食品置于舌頭和硬腭間被壓緊形成小塊，食品被分解成合適的小塊，繼而進行吞咽；固體食品通過牙齒咬合分解，再需舌頭的參與進行與半固體食品類似的行為后進行吞咽。圖1是攝食過程VFG圖［13］，展示了攝食過程中口腔的連續(xù)行為，圖1中A為口腔打開為食物提供空間；B為食物進入到口腔，舌頭立即壓緊食物，然后放松；C為下巴閉合并咬下部分食物，同時舌頭前端將食物撈起；D為下巴完全閉合，食物被舌頭壓緊至硬腭，發(fā)生形變，繼而垂直置于咬合表面；E為下巴打開，食物與舌頭發(fā)生第二次作用，隨后被平行置于咬合平面。

圖1 口腔結(jié)構(gòu)及攝食過程

2.2 口腔生理機制

食品與口腔的相互作用過程中，需要唾液腺、口腔表面、下巴等多個部位協(xié)同參與，但不同部位的功能是不同的。

2.2.1 唾液

在食品色香味的刺激下，唾液腺會分泌唾液。唾液是多組分的電解質(zhì)液，其中含有黏性成分、酶以及抗菌物質(zhì)等［14］。唾液與食品的相互作用在整個口中過程中是非常重要的，主要有4個作用：食品風味物質(zhì)釋放和擴散的媒介；食品的潤滑劑，促進食品在口腔的移動；食品結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)的轉(zhuǎn)變；可濕潤食品，促進食品微粒形成小塊。

2.2.2 口腔表面

口腔表面由嘴唇、臉頰、上顎、牙齒、舌頭等組成，它們有不同的味覺和觸覺作用［15］。嘴唇非常敏感，用于感知食品表面粗糙程度及溫度。臉頰部位的咀嚼肌是咀嚼過程中力量的主要來源。上顎作為口腔中的堅硬構(gòu)造，可以與舌頭共同作用對食品進行壓縮。牙齒是分解食品的工具，牙齒的個數(shù)、咀嚼面形狀以及咀嚼面積是影響食品分解程度的重要因素。舌頭與食品間的相互作用對于感官認識有重要作用，可對食品進行攪拌和分解［16］；舌頭上的小突起可以感知物理質(zhì)構(gòu)變化，例如大小、形狀、粗糙程度、堅硬程度之間的微小差異，起到明確食品是否可以進入吞咽階段的作用。

2.2.3 下巴

在食品與口腔作用過程中，下巴中豐富的肌肉群活動會產(chǎn)生腭的移動并使食物分解成小塊。在攝取脆性食物時，與開口運動有關(guān)的下巴肌肉主要是翼外肌；與閉口運動有關(guān)的下巴肌肉主要是顳肌、咬肌、翼內(nèi)肌［17］。下巴肌肉活動絕大部分在咀嚼早期出現(xiàn)，其目的是克服來自于食品的阻力，僅小部分的肌肉活動會產(chǎn)生下巴的移動。因此，對于不同質(zhì)構(gòu)的食品，下巴肌肉群所需克服的阻力是不同的，下巴的運動屬性也不同。圖2是攝入巴西松子下頜運動掃描以及咀嚼肌電圖，在一個咀嚼周期內(nèi)，下巴上升／下降的持續(xù)時間僅為1 s，下巴上升／下降的高度為20 mm［15］。

3 影響食品口感的因素

3.1 食品種類及狀態(tài)

圖2 下巴移動軌跡及面部閉合肌肌電圖

對不同的食品而言，感官質(zhì)構(gòu)所起的作用或所占的地位也是不同的［18］。對肉類、馬鈴薯脆片以及水產(chǎn)品中的海蜇皮而言，它們的感官質(zhì)構(gòu)性質(zhì)是決定品質(zhì)的重要因素；對大部分的水果、蔬菜、面包、糖果等而言，食品感官質(zhì)構(gòu)性質(zhì)固然重要，但不是決定性的；而對于大部分的飲料和稀薄的湯等，感官質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的作用是極其微小的。

3.2 食品力學(xué)特性

食品的感官質(zhì)構(gòu)由食品材料特性以及食品與口腔相互作用兩方面決定。1963年，Brandt首先提出了質(zhì)構(gòu)多面剖（TPA）這一概念。TPA是將感官質(zhì)構(gòu)與食物的力學(xué)特性和幾何特性結(jié)合起來，用儀器測定客觀評價食物感官質(zhì)構(gòu)［19］。20世紀以后，Lucas等［20］提出將食品的物理特性分為內(nèi)在特性和表面特性。內(nèi)在特性包括力、形變、模量和彈性，表面特性包括食品尺寸和形狀、脆性、堅硬程度、粗糙程度等。內(nèi)在特性是通過咀嚼肌在咀嚼過程中的形變感覺到的，而表面特性與內(nèi)在特性有關(guān)。因此，可以通過測定食品流變學(xué)等信息來理解食物感官質(zhì)構(gòu)的變化。

3.2.1 流變學(xué)

食品流變學(xué)是一門獨立的學(xué)科，可以提供食品的物理參數(shù)，因而能夠較為準確地解釋食品感官質(zhì)構(gòu)的機械特性［21］。應(yīng)力、應(yīng)變、時間是其中的3個基本要素。固體和半固體食品的流變性能可通過應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系說明，應(yīng)力（σ）代表每單位面積上所受到的力，應(yīng)變（ε）代表每單位長度上的形變［22］。食品兩種極端的流變學(xué)表現(xiàn)為彈性和黏性。理想的彈性材料（如固體）適用于胡克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，黏性材料（如液體）適用于牛頓定律，即應(yīng)力與應(yīng)變改變速率呈線性關(guān)系。

圖3為4種典型的流變學(xué)試驗結(jié)果［1］。在開始時，這些食品材料應(yīng)力與應(yīng)變之間呈線性關(guān)系，此時斜率代表食品材料的彈性性質(zhì)。曲線a是脆性食物（如薯片、餅干等）應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系，食品材料在屈服點時發(fā)生斷裂，結(jié)構(gòu)破壞；曲線b是塑性材料應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系，在屈服點后存在范性流變；曲線c沒有明確的屈服點，食品材料會出現(xiàn)較小的形變；曲線d是典型的J型曲線，它是一些應(yīng)變強化食品材料的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線，如加工肉制品、奶酪等。

圖3 幾種典型食物材料應(yīng)力?應(yīng)變曲線

3.2.2 小形變

食品的小形變即測試食品的線性黏彈性區(qū)域（LVR），通過小應(yīng)變流變學(xué)測試小振幅震蕩剪切（SAOS）、瞬態(tài)試驗（蠕變?nèi)崃俊?yīng)力弛豫）。在該區(qū)域，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，且為正比例關(guān)系（圖3）。在小振幅震蕩剪切（SAOS）試驗中，在食品材料上作用正切應(yīng)力或正切應(yīng)變，以測試食品的動力學(xué)剪切應(yīng)答?？梢酝ㄟ^這些測試獲得儲能模量（G′）、損耗模量（G″）、相位角損耗角δ等參數(shù)。G′是指在測試過程中儲存在食品材料中的能量，G″是指測試過程中食品材料損耗的能量，而損耗角正切值（tanδ＝G″／G′）是食品在測試條件下的黏彈性。小形變區(qū)域測試僅可測定食品的黏彈性，不能獲取食品在口腔中斷裂以后的質(zhì)構(gòu)認知。

3.2.3 大形變及斷裂力學(xué)

對于食品感官質(zhì)構(gòu)進行流變學(xué)研究，僅在食品材料發(fā)生小形變和結(jié)構(gòu)未被破壞的情況下才可實現(xiàn)，而食品在口腔中往往會發(fā)生較大的形變以及結(jié)構(gòu)破壞，因此要對大形變（非線性區(qū)域）以及屈服點以后的斷裂進行研究。

大形變試驗（如剪切、應(yīng)壓試驗、扭轉(zhuǎn)）和大振幅震蕩試驗是研究食品大形變的常見方法，以研究食品應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系為主。圖3中不同食品材料的曲線形狀是不同的，c曲線表示應(yīng)變?nèi)趸€d表示應(yīng)變強化。

當食品應(yīng)變達到較大的程度時，食品就會發(fā)生斷裂。因而，屈服點以后應(yīng)力—應(yīng)變曲線可以提供與感官認知相關(guān)的食品分解特性信息［23］。曲線的斜率表示食品斷裂傳播的速度，如果斜率較大，食品材料的斷裂即將發(fā)生。但由于食品材料是非均相的，因此食品中存在一些缺陷，食品發(fā)生形變時，這些缺陷上的應(yīng)力是最大的。缺陷可以使食品產(chǎn)生裂縫，當這些裂縫上的應(yīng)力大于食品的內(nèi)聚力和黏附應(yīng)力，且裂縫生長時釋放的儲存能量高于新的裂紋生長所需要的力時，食品的斷裂就會發(fā)生。在食品斷裂的研究中，必須將這些缺陷的尺寸、靈敏度以及異質(zhì)性考慮在內(nèi)。

3.2.4 摩擦學(xué)

食品與口腔之間的摩擦是產(chǎn)生質(zhì)構(gòu)認知的重要因素。隨著食品在口中停留時間的推移，食品質(zhì)構(gòu)認知由流變學(xué)向摩擦學(xué)轉(zhuǎn)變。食品在口腔中與口腔表面的摩擦阻力會對質(zhì)構(gòu)認知有直接的影響，例如平滑度等都是通過摩擦后感知的。

研究摩擦學(xué)的關(guān)鍵是建立斯特里貝克曲線，食品與口腔的摩擦系數(shù)可表示為ηU／W，η代表摩擦黏性，U代表夾帶速度，W代表薄膜厚度，這3個值的確定仍有待研究。首先，對于不同的個體而言，摩擦黏性是不同的，受到唾液和攝食過程的影響，因此選擇不同的個體樣本都會帶來不同的結(jié)果。有研究者嘗試以豬的舌頭組織進行體外試驗，但要考慮到組織活性對結(jié)果會產(chǎn)生較大的影響。因此，通過內(nèi)窺鏡法直接觀察口腔內(nèi)的摩擦特性是目前較為切實可行的方法。

3.3 生理學(xué)及心理學(xué)因素

3.3.1 生理學(xué)因素

食品材料特性不同導(dǎo)致食品與口腔作用過程的差異，此外，個體間的差異也會影響食品與口腔的作用過程。在咀嚼過程中，性別不同會導(dǎo)致咀嚼行為的差異，男性的口腔上下移動水平要比女性高［15］。年齡也是重要的影響因素，隨著年齡的增加，由于肌肉數(shù)量以及肌肉力量強度的降低，食品在口腔中的過程會不斷發(fā)生調(diào)整。老年人的咀嚼效率降低，因而增加咀嚼次數(shù)，所以老年人的咀嚼周期相對于年輕人來說更加長。除了性別與年齡的差異外，牙齒健康狀況對于食品在口中的過程也有較大的影響，包括牙齒數(shù)量、牙齒咬合面接觸狀況等。有缺牙、牙周病或咬合不正的人群，食品口中過程效率較低；佩戴假牙的人群在攝取食品時會減少咀嚼次數(shù)。咀嚼次數(shù)減少會導(dǎo)致咀嚼周期增加或是未咀嚼完全的食品小塊進入吞咽過程，這對于質(zhì)構(gòu)的認知都會產(chǎn)生不利影響。

3.3.2 心理物理學(xué)因素

食品感官質(zhì)構(gòu)的認知經(jīng)歷刺激接受、信息處理、認知3個階段。認知（心理量）和物理量（刺激）存在一定聯(lián)系［24］，但是在信息處理過程中，由于喜好、文化等各方面不同的差異，導(dǎo)致個體對于食物感官質(zhì)構(gòu)的認知也有較大差異。這種差異在不同地域、不同年齡層次之間均存在。

4 口中過程與健康和營養(yǎng)的關(guān)系

食品質(zhì)構(gòu)和口中過程與健康和營養(yǎng)的關(guān)系越來越密切。隨著肥胖癥人數(shù)增加以及隨之而來的健康問題，控制食品攝入已經(jīng)成為了一個重要的研究領(lǐng)域。

食品質(zhì)構(gòu)會影響攝食后滿足感和飽足感的評估［25］，食物與口腔相互作用時間越長，飽足感持續(xù)的時間越長。Juvonen等［26］研究發(fā)現(xiàn)不同的食品質(zhì)構(gòu)、物理化學(xué)特性會影響攝食以后新陳代謝速率以及胃腸束間的激素信號傳遞。在研究中，給8名男性食用相同體積和相同質(zhì)量的食物，包括乳清蛋白（低黏度液體）、酪蛋白（高黏度液體）、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)酪蛋白（剛性凝膠）。參與試驗人員在食用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)酪蛋白后可獲得較大的滿足感，檢測發(fā)現(xiàn)血糖含量低，且胰島素含量低，這是由于以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的食品具有較高的黏性，質(zhì)構(gòu)較為堅固，在胃中食物消化速度較慢。此外，研究表明不同食品質(zhì)構(gòu)會調(diào)節(jié)攝食后膽囊收縮素釋放，可以減緩胃中食物消化速率［27］。

已有研究明確了攝食速率與肥胖癥之間的關(guān)系［28］。與普通人群相比，肥胖人群在進食時咀嚼次數(shù)和咀嚼時間相對較少，而食品口中過程持續(xù)時間較長可以減少食物消耗并增加飽腹感，所以攝取食物速度較快會增加肥胖癥的患病機率。通過改變食物質(zhì)構(gòu)，進食的速率也會發(fā)生變化。與液態(tài)食品相比，固體和半固體食品能產(chǎn)生較強的飽腹感［29］，這表明食品在口腔中的停留時間長短對飽腹感的形成有非常重要的作用。由于進食的速度較快，食品在口腔中作用的時間較短，口腔中所產(chǎn)生的信號不能及時傳遞給大腦，并且不能及時產(chǎn)生飽足感，因而會導(dǎo)致食品攝入的增加。

食品質(zhì)構(gòu)及食品與口腔作用過程對食品營養(yǎng)利用的作用也是應(yīng)該考慮的問題，這需要考慮營養(yǎng)物質(zhì)的生物有效性和生物利用度［30］，生物有效性是指將營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)從食品釋放到胃腸道的能力，生物利用率是指這些物質(zhì)釋放后被身體吸收和利用的程度。在食品從口中到最終被人體排出的過程中，經(jīng)歷了各種物理、酶、生物化學(xué)作用［31－44］。以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的食品質(zhì)構(gòu)較為堅硬，在胃中消化速度慢，營養(yǎng)物質(zhì)釋放速度也相對較慢，對于消化能力較弱的人群而言，營養(yǎng)物質(zhì)的利用率會降低。因而從營養(yǎng)學(xué)角度來說，開發(fā)具有良好質(zhì)構(gòu)的食品對于消化吸收是非常重要的。

5 小結(jié)

感官質(zhì)構(gòu)是評價食品品質(zhì)的重要因素，它與健康和營養(yǎng)也有較大的關(guān)系。使用儀器法分析食品質(zhì)構(gòu)的客觀評定仍然與食品質(zhì)構(gòu)的感官評價有較大的差距，為了更好地了解食品的感官質(zhì)構(gòu)，在以后的研究中要充分考慮感官認知的生理學(xué)以及心理物理學(xué)因素，通過統(tǒng)計學(xué)方法尋求儀器法分析與感官評定間的相關(guān)性，更好地為開發(fā)營養(yǎng)、健康、口感較佳的新產(chǎn)品提供依據(jù)。

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（責任編輯：侯春曉）

TS 201

A

0528?9017（2015）11?1766?06

文獻著錄格式：許凱希，郭元帥，劉書來.食品感官質(zhì)構(gòu)評定的研究進展［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（11）：1766－1771.

DOI 10.16178／j.issn.0528?9017.20151120

2015?09?09

許凱希（1992－），女，浙江溫嶺人，碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品。E?mail：564968600＠qq.com。