金文苑 胡新中

(陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，西安 710119)

苦味指由奎寧、咖啡因等物質(zhì)產(chǎn)生的一種基本味道[1]，普遍存在于食品中。天然毒素幾乎都帶有苦味，出于趨利避害的本能，人類向來(lái)抵觸苦味物質(zhì)[2]。盡管目前市場(chǎng)上如咖啡、酒類、茶等有苦味的食品很受歡迎，大多數(shù)情況下，消費(fèi)者難以接受有苦味的食品，如苦味濃烈的奶酪、杏仁、果汁等。

食品中的苦味物質(zhì)來(lái)源廣泛，且多為天然產(chǎn)物及其衍生物，如苦蕎中的槲皮素[3]，柑橘中的諾米林素、柚皮苷和檸檬苦素[4]，葫蘆科植物中的葫蘆素[5]，橄欖中的橄欖苦苷[6]等。此外，食品在加工、儲(chǔ)藏或微生物作用過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生苦味物質(zhì)，表1中列舉了一些常見(jiàn)的苦味產(chǎn)生途徑。由于食品中的苦味來(lái)源復(fù)雜，含量極低，所以在實(shí)際生產(chǎn)加工及品質(zhì)控制過(guò)程中苦味物質(zhì)的檢測(cè)極具難度。

目前，食品苦味強(qiáng)度檢測(cè)大多通過(guò)對(duì)食品體系中苦味組分的定量檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。如，苦味物質(zhì)奎寧的定量檢測(cè)通過(guò)HPLC[12]、LC-MS/MS[13]、GS-MS[14]等方法實(shí)現(xiàn)。定量檢測(cè)苦味組分要求苦味組分為已知物質(zhì)，對(duì)于未知苦味物質(zhì)，需通過(guò)其他方法檢測(cè)苦味強(qiáng)度。此外，食品體系大多成分復(fù)雜，可能同時(shí)含有多種苦味物質(zhì)，體系中不同組分的化學(xué)互作也可改變其感官特性。因此，苦味強(qiáng)度常通過(guò)感官分析等方法直接測(cè)定。本文根據(jù)苦味檢測(cè)方法的原理、適用范圍等將其大致分為：感官分析、生物評(píng)價(jià)、動(dòng)物評(píng)價(jià)和儀器評(píng)價(jià)四大類。其中，生物評(píng)價(jià)包括細(xì)胞檢測(cè)器，納米檢測(cè)器和“氣管味蕾”檢測(cè)器等；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)包括行為分析和電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)等。

1 感官分析

感官分析實(shí)驗(yàn)具有結(jié)果表述詳細(xì)，能充分反映樣品特性等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的苦味物質(zhì)分析方法。正確開(kāi)展苦味物質(zhì)的感官分析實(shí)驗(yàn)必須具備合格的感官分析實(shí)驗(yàn)室和評(píng)價(jià)員。

感官分析實(shí)驗(yàn)室對(duì)檢驗(yàn)區(qū)、樣品準(zhǔn)備區(qū)、辦公室等的布局有嚴(yán)格要求，需按標(biāo)準(zhǔn)控制溫度、濕度、噪聲、氣味、裝飾、照明等因素[15]，一個(gè)合格的感官分析室通常造價(jià)不菲。

評(píng)價(jià)員需經(jīng)過(guò)挑選和培訓(xùn)后方能參與實(shí)驗(yàn)。為讓評(píng)價(jià)員熟悉各類苦味物質(zhì)，針對(duì)苦味的感官培訓(xùn)常涉及多種苦味溶液，如硫酸鎂、水楊酸、咖啡因溶液等。硫酸鎂溶液代表苦味持續(xù)時(shí)間短的金屬類苦味物質(zhì)；水楊酸溶液代表苦味持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、主要在舌后部和喉部被感知的苦味物質(zhì)；咖啡因溶液代表苦味持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、可被整個(gè)口腔感知的苦味物質(zhì)[16]。

國(guó)際上量化苦味強(qiáng)度的方法主要有閾值檢驗(yàn)和標(biāo)度法兩種。閾值檢驗(yàn)通常以評(píng)價(jià)員感知到的樣品最低濃度為最低閾值，以不能讓感官評(píng)價(jià)員感知到的樣品最高濃度為最高閾值，實(shí)驗(yàn)前均需通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定待測(cè)溶液的濃度范圍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也需重復(fù)測(cè)定1～2次，最后將所得最低閾值和最高閾值的均值作為每個(gè)評(píng)價(jià)員對(duì)該溶液的閾值檢驗(yàn)值[17]。標(biāo)度法一般以不同濃度的苦味溶液作對(duì)照，通過(guò)數(shù)字或表述程度的詞描述苦味強(qiáng)度[17]。如Liu等[8]以15分為標(biāo)度，將質(zhì)量比為0.03%、0.08%和0.15%的咖啡因水溶液的苦味強(qiáng)度分別定為2、5和10，以此為對(duì)照檢測(cè)樣品苦味強(qiáng)度。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性和可靠性，通常要求實(shí)驗(yàn)遵循下述兩點(diǎn)要求：1) 標(biāo)度應(yīng)覆蓋所有味覺(jué)強(qiáng)度，并讓樣品分布相對(duì)離散，體現(xiàn)出樣本之間味覺(jué)強(qiáng)度的差異[17]。2) 確保評(píng)價(jià)員不對(duì)某個(gè)樣本產(chǎn)生心理預(yù)期，且評(píng)價(jià)員始終以相同的方法評(píng)價(jià)樣品[17]。標(biāo)度法在實(shí)際操作中依然面臨諸多問(wèn)題。例如，評(píng)價(jià)員會(huì)下意識(shí)避開(kāi)標(biāo)度最小或最大的刻度，使各樣品得分集中在中間刻度，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確體現(xiàn)出樣品間的差異[17]。表2列出了一些利用感官分析量化苦味強(qiáng)度的案例。

表2 感官分析在苦味物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

影響感官分析結(jié)果準(zhǔn)確性的因素較多，包括基因型，生理因素，心理因素等。人對(duì)苦味物質(zhì)的感受取決于基因，人的苦味受體基因基本相似，但存在差異，這些差異導(dǎo)致了人對(duì)某些苦味物質(zhì)的感受不一致。典型的例子有丙基硫尿嘧啶(PROP)，由于基因型的差異，一部分人天生對(duì)PROP很敏感，他們難以接受咖啡因、柚皮苷等苦味物質(zhì)。同時(shí)，他們對(duì)西柚汁、十字花科的蔬菜、茶等的接受度也低于常人，而對(duì)PROP不敏感的人則沒(méi)有這些體驗(yàn)[24-26]。此外，感官分析的結(jié)果也受到生理因素和心理因素的雙重影響，生理因素主要包括適應(yīng)現(xiàn)象、感官增強(qiáng)、感官抑制等，心理因素則包括期望錯(cuò)誤、刺激錯(cuò)誤等[17]。若評(píng)價(jià)員身體不適，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不同程度的影響[17]。為提高感官結(jié)果的準(zhǔn)確度，Susanne等[27]建立半舌測(cè)試法，即評(píng)價(jià)員僅使用半側(cè)舌頭來(lái)接觸被測(cè)溶液，而另外半側(cè)舌頭接觸空白對(duì)照。此法應(yīng)用廣泛：如測(cè)定可可豆中有苦味的黃烷-3-醇及糖苷類物質(zhì)的閾值[28]；測(cè)定3種花青素(原花青素、沒(méi)食子單寧、鞣花丹寧)的澀味閾值[29]等。

滋味稀釋分析(Taste dilution analysis，TDA)是一種利用感官分析確定食品中滋味物質(zhì)閾值的方法[30]。為研究食品中苦味物質(zhì)的具體成分，常將此法與分離、提純、鑒定等操作結(jié)合：先將食品中的各組分分離、提純，再利用此法評(píng)價(jià)各組分的苦味強(qiáng)度，篩選出有苦味的組分后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。但是，利用此法評(píng)價(jià)分離、提純的食品組分具有一定安全隱患，因?yàn)榉蛛x提純操作大多使用有害化學(xué)試劑，如Liu等[8]在小麥蛋白水解物苦味肽的分離純化中以甲醇作為制備液相的流動(dòng)相，Güntherjordanland等[31]用正己烷、甲醇、甲酸等提取分離燕麥中的苦味生物堿和苦味皂苷。提取物濃縮后，試劑中的不揮發(fā)性雜質(zhì)在濃縮物中富集，埋下安全隱患。因此，一般需對(duì)濃縮物進(jìn)行核磁共振和色譜鑒定，確保樣品中不含有害物質(zhì)后再進(jìn)行感官分析[31]。

感官分析是苦味物質(zhì)檢測(cè)最常用的方法，此法結(jié)果表述詳細(xì)，能充分反映樣品特性。樣品適用范圍廣，能檢測(cè)幾乎所有對(duì)健康無(wú)害的物質(zhì)。但此法成本高，不適用于快速檢測(cè)或大規(guī)模檢測(cè)，且實(shí)驗(yàn)開(kāi)展時(shí)需要考慮安全性等問(wèn)題。

2 生物評(píng)價(jià)

2.1 細(xì)胞檢測(cè)器

苦味受體(T2Rs)是一類在口腔中表達(dá)的負(fù)責(zé)苦味傳導(dǎo)的G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)，有25種亞型[32]。當(dāng)苦味物質(zhì)進(jìn)入口腔后，會(huì)與味蕾中相應(yīng)的苦味受體結(jié)合，引起苦味受體構(gòu)型改變從而激活胞內(nèi)異源三聚體G蛋白，導(dǎo)致G蛋白中的Gα味蛋白與β3γ13二聚體相互分離；其中，Gα味蛋白激活磷酸二酯酶從而降低cAMP含量，β3γ13二聚體激活磷脂酶Cβ2(PLCβ2)；PLCβ2催化磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)分解為肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)；產(chǎn)生的IP3激活I(lǐng)P3特異性受體(IP3R)，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子，鈣離子濃度升高打開(kāi)了瞬時(shí)受體電位離子通道蛋白5(TRPM5)，使細(xì)胞發(fā)生去極化，釋放神經(jīng)遞質(zhì)，從而將刺激傳遞給大腦[33]。見(jiàn)圖1。

圖1 人體苦味傳導(dǎo)機(jī)制圖

基于人體苦味傳導(dǎo)機(jī)制，將苦味受體TAS2Rs和Gα質(zhì)粒DNA共轉(zhuǎn)染HEK293細(xì)胞即得到了可識(shí)別特定苦味物質(zhì)的細(xì)胞，利用熒光染料對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣離子染色后，一旦此細(xì)胞接觸特定苦味物質(zhì)，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度即發(fā)生變化，引起細(xì)胞熒光強(qiáng)度變化，分析熒光強(qiáng)度可得到苦味物質(zhì)的濃度。一種苦味受體能特異性識(shí)別一部分苦味物質(zhì)，若要鑒定所有苦味物質(zhì)，需將25種苦味受體基因全部轉(zhuǎn)入細(xì)胞中。但是，隨轉(zhuǎn)染物質(zhì)增多，轉(zhuǎn)染效率下降，故目前多數(shù)案例僅將一個(gè)苦味受體轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)。表3列出了細(xì)胞檢測(cè)器的一些構(gòu)建實(shí)例。

表3 細(xì)胞檢測(cè)器在苦味物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

細(xì)胞檢測(cè)器在體外模擬了人的苦味傳導(dǎo)通路，準(zhǔn)確度和靈敏度與感官評(píng)價(jià)法接近。與感官評(píng)價(jià)法相比，此法的優(yōu)點(diǎn)是：1) 由于細(xì)胞檢測(cè)是體外實(shí)驗(yàn)，故可檢測(cè)毒性未知且不適合感官評(píng)價(jià)的物質(zhì)；2) 細(xì)胞檢測(cè)器可實(shí)現(xiàn)高通量檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率；3) 此法是微量檢測(cè)法，節(jié)省樣品，適用于檢測(cè)食品中分離提純得到的單一組分。此法的缺點(diǎn)是：1) 細(xì)胞檢測(cè)器的制作過(guò)程復(fù)雜，技術(shù)要求高，成本高；2) 若要全面檢測(cè)苦味物質(zhì)，需構(gòu)建全套25個(gè)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞；3) 需考慮待檢測(cè)物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的毒性。目前，該技術(shù)多應(yīng)用于醫(yī)藥等高附加值研究領(lǐng)域，在食品領(lǐng)域的應(yīng)用尚少。相信隨著一些技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，這一高靈敏度的苦味檢測(cè)手段會(huì)逐漸在食品領(lǐng)域普及。

2.2 納米檢測(cè)器

苦味物質(zhì)進(jìn)入人口腔中后，選擇性結(jié)合苦味受體，而細(xì)胞檢測(cè)器并沒(méi)有考慮這一過(guò)程。為了充分模擬苦味物質(zhì)進(jìn)入人體口腔后發(fā)生的一系列變化，Kim等[38]以單壁碳納米管為材料制成了一種可檢測(cè)苦味物質(zhì)強(qiáng)度的場(chǎng)效應(yīng)晶體管檢測(cè)器。單壁碳納米管是一種由單層石墨片沿六邊形軸向的不同取向卷曲形成的無(wú)縫、中空的一維碳納米材料，按導(dǎo)電性不同可以分為金屬性和半導(dǎo)體性單壁碳納米管，其中，半導(dǎo)體性的單壁碳納米管可用作場(chǎng)效應(yīng)晶體管的傳導(dǎo)通道[39]。場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種具有電子開(kāi)關(guān)功能的電子元件，廣泛應(yīng)用于傳感器、信號(hào)發(fā)射器等裝置[40]。Kim等[38]將人苦味受體蛋白TAS2R38和脂質(zhì)膜固定在單壁碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管上，制成了可選擇性檢測(cè)苦味物質(zhì)的檢測(cè)器。當(dāng)此裝置接觸到特定苦味物質(zhì)時(shí)，TAS2R38與苦味物質(zhì)結(jié)合，引起TAS2R38結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致單壁碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管與金屬電極間的接觸電阻發(fā)生變化，引起電信號(hào)改變，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換可得到該物質(zhì)的苦味強(qiáng)度。

除單壁碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管外，其他納米材料也被應(yīng)用于苦味檢測(cè)器的制備。與上述方法類似，Song等[41]將TAS2R38以共價(jià)結(jié)合的方式固定在羧基化聚吡咯納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管上，制成一種苦味檢測(cè)器，利用此檢測(cè)器檢測(cè)多種呈味物質(zhì)(阿斯巴甜、蔗糖、谷氨酸、糖精、PTC、PROP、尿嘧啶、苯脲等)后發(fā)現(xiàn)，此檢測(cè)器的選擇性與人類相似，且靈敏度高。此外，Wu等[42]將苦味受體蛋白TAS2R4固定在經(jīng)過(guò)修飾的石英晶體微天平上，并發(fā)現(xiàn)苦味物質(zhì)苯甲地那銨在檢測(cè)器上的響應(yīng)值表現(xiàn)出劑量依賴性。

納米檢測(cè)器與細(xì)胞檢測(cè)器的原理相同，故適用范圍一致。兩種方法的主要區(qū)別在于：納米檢測(cè)器模擬了口腔對(duì)苦味物質(zhì)的選擇性，但細(xì)胞檢測(cè)器未考慮此過(guò)程。

2.3 “氣管味蕾”檢測(cè)器

苦味受體除了存在于口腔中，還存在于其他組織中。Deshpande等[43]發(fā)現(xiàn)特定的苦味物質(zhì)可誘發(fā)氣道平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加，進(jìn)而引起氣道平滑肌細(xì)胞的舒張和氣道擴(kuò)張。通常細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞收縮，故認(rèn)為是大電導(dǎo)鈣激活型鉀通道開(kāi)放引起了上述現(xiàn)象。Zhang等[44]發(fā)現(xiàn)Deshpande等[43]在實(shí)驗(yàn)中使用的苦味物質(zhì)氯喹可以阻斷大電導(dǎo)鈣激活型鉀通道，此通道開(kāi)放引起氣道平滑肌細(xì)胞舒張和氣道擴(kuò)張的猜想被推翻。目前針對(duì)該現(xiàn)象普遍認(rèn)可的觀點(diǎn)是：苦味受體在氣道平滑肌中能激活兩個(gè)相反的鈣離子通路[33]。

人體氣道平滑肌細(xì)胞中，除苦味受體基因外，與味覺(jué)有關(guān)的其他基因皆不表達(dá)[43]。氣道平滑肌中表達(dá)量最高的是第10、14、31號(hào)苦味受體；而第4、5、19號(hào)苦味受體也會(huì)選擇性表達(dá)[45]。基于此，朱友偉[46]通過(guò)提取豬氣道平滑肌苦味受體構(gòu)建了“氣管味蕾”苦味檢測(cè)器，此檢測(cè)器可根據(jù)苦味受體與苦味物質(zhì)的結(jié)合量推測(cè)物質(zhì)苦味強(qiáng)度。此外，該檢測(cè)器還檢測(cè)了掩味劑磷脂酸、苯甲地那銨等對(duì)苦味受體與鹽酸奎寧結(jié)合的影響，發(fā)現(xiàn)部分掩味劑效果不顯著。

苦味受體除在氣管平滑肌中表達(dá)外，還在人和動(dòng)物的其他器官組織中有表達(dá)。表4中列舉了一些檢測(cè)到苦味受體表達(dá)的組織或器官。目前，將非口腔組織中的苦味受體應(yīng)用于苦味檢測(cè)的案例較少：僅Hu等[51]用小鼠睪丸細(xì)胞構(gòu)建了苦味檢測(cè)器，該檢測(cè)器對(duì)不同濃度的苦味溶液響應(yīng)信號(hào)呈劑量依賴性，且該檢測(cè)器對(duì)酸、甜、咸、鮮味的溶液無(wú)響應(yīng)。此類檢測(cè)器與細(xì)胞檢測(cè)器相比，省去了將苦味受體基因轉(zhuǎn)入細(xì)胞的過(guò)程，降低了實(shí)驗(yàn)的操作難度，且適用于幾乎所有物質(zhì)的檢測(cè)，故有良好的市場(chǎng)前景。

表4 苦味受體表達(dá)部位

3 動(dòng)物評(píng)價(jià)

苦味檢測(cè)的相關(guān)動(dòng)物評(píng)價(jià)方法可分為不涉及手術(shù)的行為分析和涉及手術(shù)的電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[52]等，其中，行為分析可分為雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)[53]和簡(jiǎn)短攝取實(shí)驗(yàn)[54]。

雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)即一種通過(guò)測(cè)定動(dòng)物對(duì)苦味溶液的舔舐次數(shù)[55]或攝取量與總量的比值[56]對(duì)苦味程度進(jìn)行定量分析的方法。此方法雖然被普遍采用，但具有低通量和針對(duì)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)。每次實(shí)驗(yàn)需要大量的準(zhǔn)備時(shí)間，且此類實(shí)驗(yàn)的干擾因素頗多，無(wú)法針對(duì)性說(shuō)明被測(cè)溶液的某一特定感官特性[57]。

苦味物質(zhì)的簡(jiǎn)短攝取實(shí)驗(yàn)即一種通過(guò)反復(fù)對(duì)小鼠進(jìn)行苦味刺激(5～30 s)，用特制的味覺(jué)計(jì)記錄小鼠的反應(yīng)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得到該刺激味覺(jué)特性的方法[58]。與雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)相比，該法可檢測(cè)到溶液體積的微小變化，每只小鼠在每一次實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)都能被詳細(xì)記錄，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反應(yīng)指標(biāo)有多個(gè)，這些都有助于減少實(shí)驗(yàn)中異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生[57]。Jr等[59]用雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)及簡(jiǎn)短攝取實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究小鼠舔舐次數(shù)與蔗糖濃度的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，理論上小鼠對(duì)蔗糖的舔舐次數(shù)應(yīng)隨著蔗糖溶液濃度的增大而增加，但是在24 h雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)中，量效關(guān)系曲線卻呈現(xiàn)出倒U型，即小鼠的舔舐次數(shù)在中間濃度時(shí)達(dá)到峰值，而簡(jiǎn)短攝取實(shí)驗(yàn)結(jié)果則與理論值相符，因此認(rèn)為簡(jiǎn)短攝取實(shí)驗(yàn)比雙瓶偏好實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確。

電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)即一種通過(guò)手術(shù)置入檢測(cè)器，測(cè)定動(dòng)物接觸苦味物質(zhì)后的神經(jīng)沖動(dòng)，將神經(jīng)沖動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而獲得苦味物質(zhì)的味覺(jué)特性[60]的方法。Qin等[61]將自制16通道微電極陣列植入小鼠的大腦皮層，獲得一種高靈敏度苦味傳感器。當(dāng)小鼠攝入苦味物質(zhì)后，其大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電生理活動(dòng)可被電位監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)，具有不同感官特性的溶液引起的小鼠大腦的不同活動(dòng)，通過(guò)分析信號(hào)，可得到各溶液感官特性。

鼠基因與人基因相似[62]，味覺(jué)系統(tǒng)差異不大，故鼠是苦味檢測(cè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中常用的動(dòng)物。另外，也有少數(shù)案例利用豬等哺乳動(dòng)物進(jìn)行苦味檢測(cè)[63]?？傮w而言，利用動(dòng)物替代人類進(jìn)行苦味檢測(cè)可在感官分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大檢測(cè)范圍，一些毒性未知的物質(zhì)亦可進(jìn)行苦味檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)類型不同則結(jié)果準(zhǔn)確性不同：動(dòng)物的行為分析法會(huì)受到動(dòng)物自身?xiàng)l件的影響導(dǎo)致準(zhǔn)確度低，電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)可克服這一缺點(diǎn)，但由于要對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行手術(shù)，故實(shí)驗(yàn)難度大，應(yīng)用少。

4 儀器評(píng)價(jià)

電子舌是一種由傳感器組成、利用數(shù)學(xué)方法處理信號(hào)、能識(shí)別多種味道的系統(tǒng)[64]，廣泛應(yīng)用于食品加工過(guò)程監(jiān)測(cè)、食品新鮮度評(píng)估、食品貨架期探究、食品成分鑒定和食品質(zhì)量控制等研究。

電子舌的傳感器陣列在接觸液體樣品后會(huì)產(chǎn)生信號(hào)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)后，利用多元數(shù)據(jù)分析處理，即得到該樣品的感官特性。傳感器陣列可分為電位傳感器、伏安傳感器、光學(xué)傳感器和質(zhì)量變化傳感器等[58]。傳感器的膜決定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，膜一般由無(wú)機(jī)(多晶或硫?qū)俨Ａ?或有機(jī)(類脂膜)材料制成[65]。后者易被有機(jī)溶液溶解，故不適用于高酒精度酒類中苦味物質(zhì)的檢測(cè)。此外，不溶于水的苦味物質(zhì)無(wú)法解離出離子，故不能引起探頭電勢(shì)變化，其苦味值無(wú)法被檢測(cè)。因而，若要檢測(cè)食用油等樣品中的苦味，應(yīng)將樣品在水中分散，震蕩使水溶性苦味物質(zhì)溶出后再測(cè)定。電子舌的數(shù)據(jù)處理方法主要包括主成分分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)等。

多數(shù)電子舌僅能對(duì)各物質(zhì)進(jìn)行感官特性區(qū)分，故電子舌在摻假檢驗(yàn)[66]、成分檢驗(yàn)[67]、食品產(chǎn)地區(qū)分[68]等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。也有部分電子舌能對(duì)每一種味覺(jué)特性進(jìn)行定量描述，如tala等[18]以咖啡因、奎寧水溶液為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鮮食橄欖油中的苦味程度進(jìn)行了打分，發(fā)現(xiàn)電子舌的響應(yīng)值與濃度的對(duì)數(shù)呈線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.830～0.831(咖啡因)和0.830～0.980(奎寧)。Ito等[69]將11名感官評(píng)價(jià)員對(duì)不同濃度鹽酸奎寧的評(píng)價(jià)結(jié)果與電子舌的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.962 1。表5列出了近年來(lái)利用電子舌進(jìn)行苦味檢測(cè)的一些案例，涉及苦味強(qiáng)度檢測(cè)、苦味掩蔽、產(chǎn)品品種區(qū)分等。

表5 電子舌在苦味物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

電子舌最大的局限性在于：只能給出儀器對(duì)于待測(cè)物質(zhì)的響應(yīng)值，但無(wú)法描述被檢測(cè)物質(zhì)本身的特性[64]。自電子舌概念提出后以來(lái)，電子舌逐漸向微型化、集成化方向發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)了高通量檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度均有顯著提高，尤其是區(qū)分不同樣品間的差異。但電子舌處理滋味豐富的樣品時(shí)依然存在局限性，滋味間的互作及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性依舊是困擾電子舌的難題。

5 展望

感官分析是目前苦味檢測(cè)中使用最普遍的方法，能充分反映樣品特性，但感官分析不適用于高通量檢測(cè)且不能檢測(cè)安全性未知的樣品。生物評(píng)價(jià)，如細(xì)胞檢測(cè)器、納米檢測(cè)器、“氣管味蕾”檢測(cè)器等由于技術(shù)、成本制約，目前應(yīng)用較少，若能突破檢測(cè)器制造的技術(shù)壁壘并進(jìn)一步降低成本，這些微量檢測(cè)技術(shù)將在苦味物質(zhì)的微量檢測(cè)市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。在動(dòng)物評(píng)價(jià)方法中，動(dòng)物行為分析誤差較大，動(dòng)物電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作難度大，這些缺點(diǎn)限制了動(dòng)物評(píng)價(jià)的發(fā)展。儀器評(píng)價(jià)雖存在檢測(cè)結(jié)果不全面、對(duì)某些物質(zhì)的感官特性評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確等問(wèn)題，但能實(shí)現(xiàn)高通量檢測(cè)，且操作便捷，若能研制出更接近人體味蕾的探頭材料，并開(kāi)發(fā)出能充分模擬人的味覺(jué)傳導(dǎo)過(guò)程的程序，儀器評(píng)價(jià)將成為常量苦味檢測(cè)的主流方法。