肖作兵， 胡雨夢(mèng)， 牛云蔚， 朱建才， 張鳳梅， 張 靜，*

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 食品香料香精技術(shù)與工程學(xué)院， 上海 201418；2.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240； 3.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心， 云南 昆明 650231)

食品加工中糖的比例較大會(huì)提高齲齒的發(fā)病機(jī)率，糖過(guò)多也會(huì)導(dǎo)致血液中胰島素含量增加[1]。胰島素的升高使人體內(nèi)脂肪含量增加，并引發(fā)肥胖以及慢性病發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)，其中2型糖尿病本身就是人們過(guò)早死亡的主要風(fēng)險(xiǎn)。

目前常見的減糖方法是使用非營(yíng)養(yǎng)性甜味劑(高倍甜度的非糖甜味劑或者帶有甜味的糖醇)代替，主要有糖精鈉、阿斯巴甜、三氯蔗糖等[2]。盡管目前市場(chǎng)上的甜味劑普遍無(wú)毒，甚至有些天然甜味劑宣稱具有抗過(guò)敏、抑制肝細(xì)胞損傷等功能[3]。但自從1970年美國(guó)FDA證明甜蜜素致癌，而禁止其作為食品添加劑，關(guān)于人工甜味劑與某些癌癥、自閉癥等多種疾病之間的關(guān)系就一直飽受爭(zhēng)議[4-5]。目前有研究認(rèn)為糖精鈉、阿斯巴甜、三氯蔗糖等人工甜味劑長(zhǎng)期攝入會(huì)改變腸道菌群的組分和功能，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生葡萄糖耐受不良[6-7]。因而尋求一種對(duì)人體無(wú)害且不影響食品本身感官性質(zhì)的降糖方法極為迫切。

感官科學(xué)家們一直在研究氣味和味覺(jué)之間的相互作用，以便更多地了解它們自身的感官特性，以及香與味相互作用的具體方式[8]。目前，氣味增強(qiáng)甜味感知的研究越來(lái)越多，查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)添加帶有甜味屬性的香氣，如焦糖香氣、香草香氣或水果香氣等，均可以增加食品的甜度[9]。本研究首先從氣味物質(zhì)種類、甜味劑濃度2個(gè)方面總結(jié)了對(duì)香氣增甜作用有重要影響的因素；其次，從嗅覺(jué)感受機(jī)制、腦神經(jīng)及味覺(jué)感受機(jī)制、心理感受機(jī)制3個(gè)方面闡述了香氣增甜的作用機(jī)制；再次，歸納了評(píng)價(jià)香氣增甜作用大小的感官分析方法；從次，對(duì)香氣增甜作用在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了匯總；最后，對(duì)香氣增甜研究方向以及分析氣味增強(qiáng)味覺(jué)作用機(jī)制的方法提出展望，以期為香氣減糖的研究提供新思路。

1 香氣增甜的影響因素

1.1 氣味物質(zhì)的影響

研究證實(shí)，味覺(jué)與嗅覺(jué)間存在相互作用，焦糖香氣、香草香氣和水果香氣都可以增強(qiáng)溶液的甜味感知。Liu等[10]對(duì)紅糖的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，共得出了37種香氣物質(zhì)，主要包括酮類、吡嗪類、烷烴類、酚類和醇類，它們使紅糖具有焦糖香氣、甜香和果香；并分別在正鼻及后鼻2種氣味感知情況下，評(píng)價(jià)有無(wú)香氣物質(zhì)對(duì)蔗糖溶液的甜味感知強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明糠醛、苯乙醛、2，3-丁二酮、β-大馬烯酮、2-甲氧基苯酚、2-甲基四氫呋喃-3-酮、2-呋喃甲醇和γ-丁內(nèi)酯等香氣物質(zhì)具有焦糖香氣，它們可以在一定程度上增強(qiáng)甜味溶液的甜度。具有增甜作用的氣味物質(zhì)種類見表1。

表1 具有增甜作用的氣味物質(zhì)

香草香氣也被認(rèn)為能夠增加食品的甜味感知，同時(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的香草香氣或甜味劑對(duì)食品的甜味感知增強(qiáng)效果都相對(duì)較弱，而香草香氣和甜味劑的組合使用可達(dá)到更強(qiáng)的增甜效果[36]。目前，對(duì)于香草香氣能夠增強(qiáng)食品甜味感知的研究最為廣泛，同時(shí)也會(huì)將香草香氣的增甜效果作為對(duì)照組來(lái)研究其他氣味的增甜效果[18]。在研究減糖對(duì)益生菌巧克力味牛奶的動(dòng)態(tài)感官和消費(fèi)者喜好程度的實(shí)驗(yàn)中，研究人員評(píng)估了2種替代品(香草香氣和索馬甜)所引起的甜味感知變化，2種替代品都可以增強(qiáng)減糖牛奶的甜味感知，從而盡可能降低由于減糖所帶來(lái)的口感上的變化，研究發(fā)現(xiàn)糖減少的程度也會(huì)影響2種替代品的增甜效果[16]。在研究降糖蛋糕時(shí)，研究人員評(píng)價(jià)了香草香氣和草莓香氣對(duì)甜味感知的影響，與除去這些氣味氣流的蛋糕相比，含有香草香氣和草莓香氣的蛋糕甜度明顯增強(qiáng)[28]。

水果香氣同樣也具有增強(qiáng)人體甜味感知的效果。Frank等[24]評(píng)估了紅色素和草莓香氣對(duì)蔗糖水溶液甜味的影響，實(shí)驗(yàn)中采用了啜飲、漱口和吞咽3種不同的嗅覺(jué)刺激方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草莓香氣能夠顯著增加蔗糖水溶液的甜味感知。Djordjevic等[33]評(píng)價(jià)了2種香味劑(草莓香氣和火腿香氣)對(duì)蔗糖溶液甜度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，與甜味一致的草莓香氣會(huì)增加蔗糖溶液的甜度，而添加火腿香氣的溶液則相反。而近幾年來(lái)對(duì)水果的研究也越來(lái)越多，Xiao等[31]發(fā)現(xiàn)香蕉中的8種與甜味相關(guān)氣味物質(zhì)(3-甲基丁酸丁酯、3-甲基丁酸乙酯、3-基乙酸丁酯、乙酸己酯、2-甲基乙酸丙酯、乙酸戊酯、2-戊酮和3-甲基己酸丁酯)可以顯著提高30g/L蔗糖溶液的甜度。

1.2 甜味劑濃度的影響

研究發(fā)現(xiàn)，食品風(fēng)味是由香氣和味道共同形成的，甜味劑濃度也是影響香氣和味覺(jué)相互作用的因素，甜味劑濃度不同香氣的增甜效果也會(huì)不同。一些香氣物質(zhì)的濃度也會(huì)影響溶液的整體甜度，如當(dāng)香氣物質(zhì)的濃度升高時(shí)，溶液的甜度也會(huì)發(fā)生變化，但這種變化可能相對(duì)較小。

早在1990年，Cliff等[23]在不同濃度的葡萄糖溶液和桃子香精溶液中，通過(guò)時(shí)間強(qiáng)度法來(lái)評(píng)估甜度和果味，研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖溶液的甜度隨桃子香精濃度的增加而顯著增加。Oliveira等[16]在含有4種蔗糖水平的牛奶中加入香草香氣和索馬甜，評(píng)估氣味物質(zhì)和甜味劑對(duì)不同蔗糖濃度的牛奶的增甜效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)牛奶中的蔗糖含量減少到原樣品牛奶中蔗糖含量的40%時(shí)，加入香草香氣和索馬甜都能減弱由于糖減少而帶來(lái)的口感上的變化，并且與沒(méi)有糖減少的牛奶樣品相比，口感上的變化很小。Bertelsen等[37]發(fā)現(xiàn)香氣對(duì)甜度的影響取決于味道的濃度，因此將香草香氣與3種不同濃度的蔗糖制成混合溶液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加香草香氣只會(huì)在w=2.5%的低蔗糖濃度和w=7.5%的高蔗糖濃度時(shí)增加甜度。水基質(zhì)中香氣物質(zhì)對(duì)不同濃度的蔗糖溶液的增甜效果存在著明顯的差距，但對(duì)在其他基質(zhì)中香氣物質(zhì)的增甜效果產(chǎn)生的影響研究的尚少。科研人員研究了香草香氣對(duì)2種基質(zhì)(水基質(zhì)和蘋果花蜜基質(zhì))的3種蔗糖濃度增甜效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)香草香氣只在低濃度的水溶液基質(zhì)中顯著增加了甜度，而在蘋果花蜜基質(zhì)中香草香氣顯著增加了溶液的甜味強(qiáng)度，但并不受蔗糖濃度的影響[18]。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)香草味牛奶甜點(diǎn)的含糖量減少到原樣品的20%時(shí)，人們對(duì)香草味的感知也會(huì)下降，氣味所帶來(lái)的增甜效果也會(huì)隨之下降。一般來(lái)說(shuō)，蔗糖溶解在水中剛好感受到甜味的濃度為蔗糖溶液的閾值濃度[17]。Labbe等[38]在使用亞閾值濃度氣味劑的模型溶液中，探索了氣味對(duì)甜度的影響，丁酸乙酯(草莓香氣物質(zhì))以氣流的形式通過(guò)亞閾值水平的蔗糖溶液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)丁酸乙酯能顯著提高蔗糖溶液的甜味感知。這些研究發(fā)現(xiàn)甜味劑的濃度會(huì)顯著影響氣味的強(qiáng)度，從而影響氣味對(duì)食品的增甜效果[39-42]。

高職院校的學(xué)生是體格和智力趨向成熟的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)又承擔(dān)著繁重的學(xué)習(xí)任務(wù)，營(yíng)養(yǎng)狀況直接影響其體格發(fā)育、學(xué)習(xí)能力和效率，所以在校期間，充足、全面的營(yíng)養(yǎng)及體育鍛煉是其體格生長(zhǎng)發(fā)育、獲取知識(shí)、提高綜合技能的保證。高職院校的學(xué)生基本不吃早餐；午餐基本都是在學(xué)校食堂解決，如恰逢下課高峰期，有些學(xué)生甚至僅僅買份快餐快速解決午餐；至于晚餐，很多學(xué)生則是吃的比較晚，甚至還有些學(xué)生為了減肥而盲目地不吃主食。這些不良的飲食習(xí)慣，使得高職院校學(xué)生的健康問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。高職院校學(xué)生每日需要的能量和各種營(yíng)養(yǎng)素一般高于從事輕體力活動(dòng)的成年人，尤其是能量、蛋白質(zhì)、脂類、鈣和鐵等，必須按照膳食指南供給[2]。

2 香氣增甜的作用機(jī)制

香氣作為“減糖”工具，其機(jī)制可能是利用人們先前對(duì)甜味與特定香氣組合獲得的美好體驗(yàn)，給大腦提供了積極信號(hào)，增強(qiáng)了對(duì)甜味的感受。多年來(lái)，感官科學(xué)家們一直在研究氣味和味覺(jué)之間的相互作用機(jī)制。本文從嗅覺(jué)感受機(jī)制、腦神經(jīng)及味覺(jué)感受機(jī)制和心理感受機(jī)制3方面進(jìn)行闡述。

2.1 嗅覺(jué)感受機(jī)制

氣味可以通過(guò)正鼻途徑和后鼻途徑2種形式進(jìn)行感知[43](見圖1)，黃色部分是正鼻途徑，藍(lán)色部分是后鼻途徑。正鼻途徑是指氣味直接吸入到鼻腔中所產(chǎn)生的嗅覺(jué)感知；后鼻途徑則是氣味化合物在食物被口腔加工(咀嚼和吞咽)過(guò)程中釋放到口腔中，通過(guò)口咽途徑揮發(fā)到鼻子中的嗅覺(jué)上皮，氣味化合物與嗅覺(jué)上皮的嗅覺(jué)受體相結(jié)合產(chǎn)生嗅覺(jué)感知[43]。后鼻氣味一直以來(lái)都被視為來(lái)自口腔，氣味物質(zhì)在甜味劑溶液中溶解，可能會(huì)刺激口腔中的味覺(jué)感受器和鼻腔中的嗅覺(jué)感受器，因而后鼻氣味常被歸結(jié)于味覺(jué)感知[44]。Sakai等[15]為了證實(shí)氣味誘導(dǎo)的味覺(jué)增強(qiáng)不是由刺激口腔中的受體引起的，正鼻刺激時(shí)香草香氣通過(guò)管道直接輸入到受試者的鼻腔中，將氣味刺激與味覺(jué)刺激同時(shí)呈現(xiàn)，后鼻途徑時(shí)將含有香草香氣的阿斯巴甜溶液通過(guò)管道直接輸送到口腔，結(jié)果表明香草醛氣味通過(guò)后鼻路徑或正鼻路徑呈現(xiàn)時(shí)均能增強(qiáng)阿斯巴甜溶液的甜味感知。Kakutani等[13]模擬正鼻和后鼻2條路線的嗅覺(jué)傳遞系統(tǒng)，使用2根管道分別通入鼻腔和口腔，口腔和鼻腔2條路線與評(píng)估人員的呼吸同步呈現(xiàn)氣味刺激，2條路線的氣味強(qiáng)度相同，結(jié)果表明蔗糖溶液的甜度增強(qiáng)僅在后鼻區(qū)明顯，而在正鼻區(qū)氣味不明顯。

黃色部分是正鼻途徑，藍(lán)色部分是后鼻途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，正鼻和后鼻2種途徑能夠引發(fā)不同的嗅覺(jué)感知[45-46]。人類神經(jīng)成像研究還發(fā)現(xiàn)嗅覺(jué)對(duì)口腔的影響，有證據(jù)表明鼻腔后向與鼻腔正向傳遞的氣味會(huì)優(yōu)先激活大腦中與口腔相關(guān)的區(qū)域[43]。Isogai等[42]研究后鼻氣味對(duì)味覺(jué)的調(diào)節(jié)是否依賴于時(shí)間連續(xù)性，己酸乙酯被選為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖懔?，氣味呈現(xiàn)的開始時(shí)間從味覺(jué)釋放開始前2 s到味覺(jué)釋放后2 s，香氣物質(zhì)氣流以1.7 mL/s的流速逐漸遞增，結(jié)果表明味覺(jué)和氣味同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，蔗糖溶液的甜味感知最大。這些數(shù)據(jù)表明，味道和氣味的來(lái)源如果是來(lái)自同一個(gè)物體，其中一個(gè)成分影響另一個(gè)成分的能力就越大，發(fā)生增強(qiáng)神經(jīng)反應(yīng)等綜合效應(yīng)的可能性就越大。

2.2 腦神經(jīng)及味覺(jué)感受機(jī)制

功能性核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)是一種利用磁振造影來(lái)測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)的血液動(dòng)力改變的技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，味覺(jué)感知依賴于發(fā)生在大腦感知區(qū)域的神經(jīng)過(guò)程，有明確證據(jù)表明腦島是嗅覺(jué)和味覺(jué)信息的第一個(gè)匯合點(diǎn)[47-48]。除腦島外，其他幾個(gè)大腦區(qū)域?qū)ξ队X(jué)和氣味整合呈現(xiàn)的超加性刺激起到了重要作用，包括眶額皮層(orbitofrontal cortex，OFC)、前扣帶皮質(zhì)(anterior cingulate cortex，ACC)和額蓋。Veldhuizen等[49]使用fMRI研究氣味甜度是在梨狀皮層還是在腦島上，讓受試者嗅聞食物和花香，并品嘗2種濃度的蔗糖溶液，通過(guò)fMRI的神經(jīng)影像學(xué)分析氣味和味覺(jué)整合期間大腦的處理方式，發(fā)現(xiàn)嗅聞?dòng)袣馕兜目諝鈺?huì)導(dǎo)致梨狀皮層、OFC和腦島的激活(見圖2)，但在這些區(qū)域中，只有腦島對(duì)甜味有反應(yīng)。

圖2 腦島、梨狀皮層和眶額皮層對(duì)食物和花香氣味與無(wú)味空氣的神經(jīng)反應(yīng)

甜味劑受體是C類G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)，是包含T1R2和T1R3亞單位的異二聚體，圖3是分子模擬構(gòu)建T1R2模型[50]。圖3(a)是T1R2的全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)域包括淺灰色的跨膜結(jié)構(gòu)域(TMD)、橙色的維納斯捕蠅器(VFT)結(jié)構(gòu)域和淺橙色的富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域(CRD)；圖3(b)是T1R2的拉式圖。Miao等[50]通過(guò)分子對(duì)接評(píng)估了28種甜味劑，并選擇8種典型甜味劑構(gòu)建甜味劑T1R2膜系統(tǒng)，分析受體和甜味劑之間的相互作用，可以觀察到圖3(c)甜味劑的結(jié)合位點(diǎn)是上葉和下葉的中間部位；甜味劑的釋放可以分為3個(gè)階段，在第1階段中，甜味劑與T1R2緊密結(jié)合；在第2階段，VFT結(jié)構(gòu)域逐漸打開，甜味劑移動(dòng)到開口處；在第3階段，甜味劑完全從結(jié)合袋中釋放。Acevedo等[51]建立了hT1R2和hT1R3亞基的比較模型，在分子水平上表征它們與天然非熱量甜味劑的相互作用，為不同類型的甜味劑的甜度強(qiáng)度差異提供了分子基礎(chǔ)。然而使用分子模擬研究氣味物質(zhì)增強(qiáng)甜味感知的方法尚未報(bào)道，或許在未來(lái)可以使用分子模擬等手段理解氣味物質(zhì)的作用機(jī)制，從而能夠更好地預(yù)測(cè)氣味物質(zhì)的增甜效果。

圖3 分子模擬構(gòu)建T1R2模型

2.3 心理感受機(jī)制

氣味- 味覺(jué)組合的一致性可以解釋氣味誘導(dǎo)的味覺(jué)增強(qiáng)，氣味- 味覺(jué)組合被定義為“2種刺激在食品中組合的適合程度”。例如，研究者一直認(rèn)為香草氣味是“甜”的，因?yàn)樗ǔＥc甜味同時(shí)出現(xiàn)[52]。在進(jìn)食過(guò)程中，人們所感知到的食物的風(fēng)味通常包括氣味和滋味2個(gè)方面，香草香氣誘導(dǎo)甜味感知的增強(qiáng)，味覺(jué)受體無(wú)法察覺(jué)到香草香氣，而2種感知的適配度較高，可以解釋為香草香氣和甜味是一致的[53]。

研究發(fā)現(xiàn)，氣味誘導(dǎo)味覺(jué)增強(qiáng)效應(yīng)僅在一致的味道和氣味混合物中明顯，不一致的組合中不明顯[25]。例如，一致的(香草)氣味和不一致的(牛肉)氣味都能顯著提高甜牛奶的甜度，與香草氣味相比，牛肉香氣對(duì)牛奶的甜度提高較少[34]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，味覺(jué)增強(qiáng)效果取決于特定的香味，即使它們均具有一致性的甜味感知。Bertelsen等[32]篩選出5種與甜味一致的香氣添加到蔗糖溶液中，評(píng)價(jià)5種香氣的增甜效果，發(fā)現(xiàn)添加香草香氣、蜂蜜香氣和香蕉香氣的樣品比添加接骨木花香氣或覆盆子香氣的樣品更甜。Tournier等[54]發(fā)現(xiàn)用苯甲醛(杏仁香氣物質(zhì))調(diào)味的奶油蛋糕甜點(diǎn)的甜度增強(qiáng)作用大于用己酸烯丙酯(菠蘿香氣物質(zhì))調(diào)味的奶油蛋糕甜點(diǎn)。此外，氣味和某種味道之間的一致性水平很難定義，因?yàn)橥粴馕犊梢耘c多種味道屬性相關(guān)，例如許多水果氣味與甜味和酸味相關(guān)[55]。Boakes等[9]在探究焦糖溶液和檸檬醛溶液對(duì)蔗糖溶液和檸檬酸溶液的味覺(jué)增強(qiáng)效果時(shí)，發(fā)現(xiàn)檸檬醛氣味可以增強(qiáng)甜味和酸味。綜上所述，味覺(jué)感知可以通過(guò)與目標(biāo)味覺(jué)具有高度一致性的氣味來(lái)增強(qiáng)。然而，某些氣味與某種味覺(jué)屬性的一致程度較低，也可能會(huì)引起味道增強(qiáng)效應(yīng)。

Stevenson等[57]認(rèn)為氣味對(duì)甜味感知的影響可以用聯(lián)想學(xué)習(xí)來(lái)解釋，即反復(fù)接觸特定的氣味- 味道組合會(huì)改變其組合味道的感知。聯(lián)想被定義為嗅覺(jué)和味覺(jué)2種不同感覺(jué)模式之間的系統(tǒng)聯(lián)系，風(fēng)味受到氣味與味道共同作用。氣味的甜度和熟悉度對(duì)味道的影響，通常是在聯(lián)想學(xué)習(xí)的框架下進(jìn)行解釋[58-59]。品嘗任何食物都會(huì)引起特定氣味和味覺(jué)的同步刺激，反復(fù)感知到1種氣味和1種味道，比如香草香氣和甜味或火腿香氣和咸味等，兩者之間就會(huì)形成聯(lián)想學(xué)習(xí)。感官的嗅覺(jué)和味覺(jué)多感官關(guān)聯(lián)相結(jié)合，決定了食物的整體風(fēng)味[60]。Stevenson等[60]讓受試者長(zhǎng)期暴露在3種氣味塊(草莓香氣、焦糖香氣、牛至草香氣)和3種味覺(jué)物質(zhì)(蔗糖溶液、生理鹽水、檸檬酸溶液)中，使用甜、咸、酸描述幾種氣味屬性，檢測(cè)氣味- 味道的組合感知，喜好程度越高的組合被定義為相似度越高，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草莓香氣、焦糖香氣和蔗糖溶液有相似的感官特征，而牛至草香氣所帶來(lái)的辣味和酸味與咸味的相似度更高，證實(shí)了某些氣味和味道可以有相同的感知特征。Djordjevic等[33]在研究香氣對(duì)蔗糖溶液的增甜效果時(shí)，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為1%草莓和火腿2種香精，實(shí)驗(yàn)前先令受試者感知熟悉2種氣味，并畫出氣味圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草莓香氣對(duì)蔗糖的增甜效果優(yōu)于火腿氣味，不難發(fā)現(xiàn)味覺(jué)的變化不僅可以通過(guò)氣味引起，也可以通過(guò)聯(lián)想學(xué)習(xí)獲得增強(qiáng)。但是，這些數(shù)據(jù)很難解釋聯(lián)想學(xué)習(xí)是氣味增強(qiáng)甜味感知的主要因素，因?yàn)楸┞逗蟮淖兓瘺](méi)有與未暴露的氣味-蔗糖組合進(jìn)行比較。在驗(yàn)證受試者共同暴露的感覺(jué)分析訓(xùn)練環(huán)境中暴露含有氣味物質(zhì)的蔗糖溶液，是否會(huì)出現(xiàn)聯(lián)想學(xué)習(xí)，結(jié)果表明在24名受試者中，只有1名顯著區(qū)分了含有香氣物質(zhì)的蔗糖溶液和無(wú)香氣物質(zhì)的蔗糖溶液，證實(shí)了在感覺(jué)分析訓(xùn)練后的共同暴露不會(huì)促進(jìn)聯(lián)想學(xué)習(xí)[61]。Fondberg等[62]在口香糖中添加羅勒和橙花2種香料，通過(guò)反復(fù)呈現(xiàn)一種氣味或該氣味與蔗糖的混合溶液，將沒(méi)有味覺(jué)暴露的影響與聯(lián)想學(xué)習(xí)的影響分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣味愉悅感的增加與氣味(羅勒或橙花)是否含有蔗糖無(wú)關(guān)，表明聯(lián)想學(xué)習(xí)的假設(shè)效果比之前認(rèn)為的要小。

3 香氣增甜的評(píng)價(jià)方法

香氣增甜相互作用的感官分析技術(shù)主要包括描述性感官分析(descriptive analysis， DA)和動(dòng)態(tài)感官分析[63]。其中，DA是一種靜態(tài)感官分析方法，其目標(biāo)是量化幾種刺激的強(qiáng)度，產(chǎn)生感覺(jué)輪廓，對(duì)不同的感覺(jué)屬性進(jìn)行評(píng)分。動(dòng)態(tài)感官分析包括時(shí)間強(qiáng)度法(time-intensity，TI)、感覺(jué)時(shí)間支配分析(temporal dominance of sensation，TDS)和時(shí)間檢查全部適用法(temporal check-all-that-apply ，TCATA)，在評(píng)估感官屬性的同時(shí)，加入了對(duì)各種屬性隨時(shí)間變化的考量。

3.1 描述性感官分析

在對(duì)香氣增甜作用的研究中，DA是較為常用的分析方法。使用描述性感官分析探究不同香氣類型對(duì)甜味的增強(qiáng)效果，結(jié)果表明在不同蔗糖溶液濃度下添加了香草香氣、蜂蜜香氣和香蕉香氣的樣品都被認(rèn)為比添加了接骨木花香氣或覆盆子香氣的樣品甜度更高[17]。Bertelsen等[37]在分析5種香氣對(duì)蔗糖溶液的增甜效果時(shí)，評(píng)估了15個(gè)樣本的增甜效果，讓接受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的感官小組采用DA的方法對(duì)這15個(gè)樣本進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)對(duì)甜香、酸香、香氣強(qiáng)度、甜味、酸味和味道強(qiáng)度6種屬性的評(píng)價(jià)，確定了香草香氣的增甜效果最好。該研究檢測(cè)了香氣強(qiáng)度和風(fēng)味屬性的差異，但沒(méi)有使用DA去評(píng)估不包含香氣的對(duì)照組。同年Bertelsen等[32]采用了相對(duì)參考分析(relative to reference，RR)篩選5種香氣對(duì)3種蔗糖濃度下的增甜效果，與DA相比添加了3組空白樣品，對(duì)照組的存在會(huì)改變感官小組評(píng)價(jià)時(shí)的參照標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與DA相比，RR的跨模態(tài)效應(yīng)會(huì)降低。在對(duì)比分析香草香氣對(duì)水和蘋果花蜜2種基質(zhì)下的增甜效果時(shí)，感官小組采用DA先對(duì)水基質(zhì)的甜香、香草香氣、合成水果香氣、甜味、香草味和異味6種屬性進(jìn)行評(píng)估，2周之后再次采用DA對(duì)蘋果花蜜基質(zhì)的蘋果汁香氣、香草香氣、甜香、酸香、甜味、酸味、蘋果味和香草味8種屬性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)香草香氣在蘋果花蜜基質(zhì)中對(duì)甜度的增強(qiáng)效果更好[18]。

事實(shí)上，正如Overbosch等[64]所提出的，香氣的感知是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、適應(yīng)性的過(guò)程，這種適應(yīng)性依賴于食物的分解。進(jìn)食中的氣味感知是一個(gè)不斷變化的過(guò)程，這種變化可能是由于咀嚼、唾液中化合物的增溶或溫度對(duì)揮發(fā)性化合物的影響等[65]。靜態(tài)感官僅可對(duì)某個(gè)時(shí)間段的平均感官情況進(jìn)行描述分析，缺乏對(duì)時(shí)間因素的考量，所以在感官評(píng)價(jià)中加入時(shí)間因素能夠提供更準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)感官描述。

3.2 動(dòng)態(tài)感官分析

時(shí)間強(qiáng)度法(time-intensity，TI)是根據(jù)時(shí)間變化對(duì)單一屬性強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，是記錄單一感官屬性隨時(shí)間變化的最常用方法，它可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量提供感官屬性強(qiáng)度隨時(shí)間變化的詳細(xì)情況。Cliff等[23]探究在不同濃度的葡萄糖和桃子香精溶液中，采用TI評(píng)價(jià)6個(gè)樣品的甜度及6個(gè)樣品的果味，每秒記錄4次溶液的甜度和果味，使用TI曲線來(lái)表征不同時(shí)間下甜度和果味的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)感受到最大果味的平均總時(shí)間發(fā)生在10.4 s(排痰后)，達(dá)到最大甜度的平均時(shí)間是6.6 s(排痰前)，當(dāng)葡萄糖含量較高時(shí)果味也會(huì)隨之變強(qiáng)。TI的目的是確定一個(gè)刺激的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度，是否會(huì)改變另一個(gè)變量的刺激強(qiáng)度，特別是用于食物中香氣和味道的強(qiáng)度。例如，Lethuaut等[66]利用TI研究了蔗糖和香氣相互作用，采用了相同的進(jìn)食方式評(píng)估了乳制品甜點(diǎn)的甜味感知和香氣感知，表明TI甜味感知比TI香氣感知進(jìn)行得更快、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，且甜度的變化會(huì)引起香氣感知的變化。Burseg等[30]在研究食物香氣和味覺(jué)在整體口感上跨模態(tài)作用的效果時(shí)，利用TI對(duì)氣味誘導(dǎo)甜味增強(qiáng)進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)平行運(yùn)行4個(gè)泵，將蔗糖溶液(ρ=150 g/L)和芳香溶液[乙酸異戊酯(ρ=1 g/L)]以預(yù)定比例與水混合，產(chǎn)生8種不同的芳香-味道曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙酸異戊酯能夠增強(qiáng)蔗糖溶液的甜味感知。TI的一個(gè)缺點(diǎn)是在單個(gè)評(píng)價(jià)中評(píng)估的屬性和產(chǎn)品數(shù)量很少，一次只能評(píng)估一個(gè)屬性，對(duì)多個(gè)屬性進(jìn)行評(píng)估更加耗時(shí)。此外，它不能呈現(xiàn)某個(gè)感官屬性強(qiáng)度上的任何變化，因?yàn)樵谶M(jìn)食過(guò)程中，香氣強(qiáng)度的變化引起味道的不同感知是不確定的。

Pineau等[67]開發(fā)了感覺(jué)時(shí)間支配分析(temporal dominance of sensation，TDS)，它是記錄隨時(shí)間變化的多個(gè)感官屬性的一種感官評(píng)定方法，能夠記錄隨時(shí)間動(dòng)態(tài)地同時(shí)評(píng)估幾種感官屬性的方法。TDS要求感官評(píng)定小組評(píng)估他們?cè)谄穱L過(guò)程中感知到的主要屬性，從而可以獲得食品的“動(dòng)態(tài)感官輪廓”。它側(cè)重于在一段時(shí)間內(nèi)的“主導(dǎo)”感覺(jué)，或在評(píng)估期間某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上引起最多感知的屬性[68-69]。Khemacheevakul等[70]利用已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的TDS巧克力屬性列表初步定義本次使用的TDS屬性，實(shí)驗(yàn)利用3D打印機(jī)，將不同糖濃度的巧克力分層，就可以制作出具有理想香味和甜味的低糖巧克力，評(píng)估選擇符合的TDS屬性繪制出TDS曲線，結(jié)果表明，牛奶巧克力相關(guān)的屬性占主導(dǎo)地位，會(huì)增加評(píng)價(jià)小組對(duì)甜味的感知，而當(dāng)與黑巧克力相關(guān)的屬性占主導(dǎo)地位時(shí)，會(huì)降低整體的甜味感知。Charles等[71]采用DA和TDS分析2種香氣物質(zhì)(3-甲基乙酸丁酯和3-己烯-1-醇)對(duì)蘋果切片味覺(jué)感知的影響，結(jié)果表明DA全面描述了2種香氣對(duì)蘋果切片味覺(jué)感知的增強(qiáng)效果，TDS證實(shí)了隨著時(shí)間的推移3-甲基乙酸丁酯能夠增強(qiáng)蘋果切片的甜味感知，因此2種感官方法的結(jié)合使用可以更全面地掌握由于添加香氣而引起蘋果切片味道感知的變化。此外TDS的一個(gè)缺點(diǎn)在于，在評(píng)估過(guò)程中感官小組容易混淆多個(gè)感官屬性描述符，因此TDS中描述符的數(shù)量應(yīng)該為8到10個(gè)，與此相反的是在描述分析中沒(méi)有這樣的限制[72]。

此外，還有一種新的時(shí)間檢測(cè)方法用來(lái)研究感官相互作用，時(shí)間檢查全部適用法(temporal check-all-that-apply ，TCATA)，該方法允許對(duì)樣品的感官特征進(jìn)行連續(xù)描述分析[73]。在TCATA中，感官評(píng)價(jià)小組會(huì)得到一組對(duì)食品屬性的專業(yè)描述性術(shù)語(yǔ)列表，要求他們選擇出適用的所有感官屬性，再之后的評(píng)估中會(huì)從所選擇的感官屬性列表中選擇出對(duì)應(yīng)某時(shí)刻的屬性，某個(gè)時(shí)刻的感官屬性可以是單個(gè)也可以是多個(gè)，評(píng)估過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)的屬性可以在之后的評(píng)估中取消。Oliveira等[16]在研究減糖對(duì)益生菌巧克力味奶的動(dòng)態(tài)感官曲線和消費(fèi)者喜好的影響時(shí)，采用TCATA評(píng)估香氣和代糖對(duì)味覺(jué)的增強(qiáng)效應(yīng)，對(duì)2種替代品香草香氣和索馬甜的增甜效果分析，結(jié)果表明當(dāng)糖減少到一定程度時(shí)，添加香草香氣和索馬甜均能增強(qiáng)巧克力牛奶的甜味感知，不會(huì)對(duì)消費(fèi)者在食用時(shí)的感官變化造成強(qiáng)烈影響。TCATA在給定的時(shí)間內(nèi)可以使用若干屬性，與TDS相比TCATA在評(píng)估過(guò)程中顯然更加復(fù)雜，但從論文中的數(shù)據(jù)可以看到這種操作是可以實(shí)現(xiàn)的，并且實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能會(huì)優(yōu)于TDS。

TDS在概念上與TI共享時(shí)間性，與DA共享多維性，而TI與DA共享強(qiáng)度。這3種方法中的每一種都位于這個(gè)三角形的一個(gè)頂點(diǎn)(見圖4)，這也間接地說(shuō)明了為什么沒(méi)有一種方法可以完全替代另一種方法[74]。目前，使用TDS的研究是最多的，大部分的感官分析軟件也都包含了TDS。Charles等[71]采用了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的感官方法來(lái)研究蘋果中香氣對(duì)味道和質(zhì)地的作用，結(jié)果表明TDS證實(shí)了2種香味都減弱了對(duì)硬度和多汁性的感知，香蕉香氣會(huì)改變?nèi)藗儗?duì)甜味的感知；而DA的結(jié)果不太相同，2種香味都降低了脆度或沙瓤的強(qiáng)度。因此，當(dāng)靜態(tài)感官分析與動(dòng)態(tài)感官分析結(jié)合時(shí)，能夠更準(zhǔn)確地描述感官之間的相互作用，DA的分析性和客觀性更強(qiáng)，TDS的綜合性和主觀性更強(qiáng)，2種方法結(jié)合提供了不同的結(jié)果和互補(bǔ)的觀點(diǎn)。

圖4 描述性感官分析、時(shí)間強(qiáng)度法和感覺(jué)時(shí)間 支配分析的概念差異

4 香氣增甜的應(yīng)用

高糖攝入已被確定為兒童超重和肥胖的主要因素之一，也會(huì)增加非傳染性疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)[75]。采用傳統(tǒng)方法減少糖分的攝入并未達(dá)到預(yù)期的效果，因而必須采用一種新的方法促進(jìn)降糖食品的開發(fā)，本文以期從感官的角度發(fā)展降糖增甜食品。

研究發(fā)現(xiàn)，與正常體重的受試者相比，身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)不同的青少年識(shí)別味覺(jué)的能力存在差異[76]。從感官的角度考慮，在食品中添加揮發(fā)性化合物誘導(dǎo)甜味感知增強(qiáng)，以此獲得更強(qiáng)的感官屬性。Proserpio等[21]在研究正常體重和超重青少年的跨模態(tài)感覺(jué)相互作用中，采用“味覺(jué)條”評(píng)估不同BMI青少年的味覺(jué)感知差異，再根據(jù)受試者的喜好向布丁中添加香草香氣或黃油香氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常體重的受試者相比，超重的青少年認(rèn)為布丁的甜味感知較低，證實(shí)了BMI較高的青少年對(duì)味覺(jué)感知能力較弱；此外，香草香氣能夠增加布丁的甜味感知，并且對(duì)BMI較高的受試者有顯著影響。文獻(xiàn)報(bào)道超重和肥胖的受試者對(duì)食物中令人愉悅的氣味更敏感，如肥胖人士認(rèn)為巧克力氣味是令人愉悅的氣味，他們對(duì)這種味道也更為敏感[77]。開發(fā)創(chuàng)新食品時(shí)減少糖的含量，用增味劑或芳香劑等添加劑部分替代蔗糖，能夠調(diào)節(jié)對(duì)食物的味覺(jué)感知，提高理想感官特征(如甜味)的感知強(qiáng)度，改變我們的感官在味覺(jué)屬性方式上的感知欺騙，從而潛在地減少熱量攝入，有助于解決由于高糖攝入帶來(lái)的肥胖癥等疾病。

5 總結(jié)與展望

本研究首先從氣味物質(zhì)種類、甜味劑濃度2個(gè)方面總結(jié)了對(duì)香氣增甜作用有重要影響的因素；其次，從嗅覺(jué)感受機(jī)制、腦神經(jīng)及味覺(jué)感受機(jī)制、心理感受機(jī)制3方面闡述了香氣增甜的作用機(jī)制；再次，歸納了評(píng)價(jià)香氣增甜作用大小的感官分析方法；最后對(duì)香氣增甜作用在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了匯總，分析了氣味增強(qiáng)在治療由高糖攝入引起肥胖癥的可行性。目前關(guān)于氣味誘導(dǎo)的味覺(jué)增強(qiáng)的評(píng)價(jià)方法仍有不足之處，已經(jīng)報(bào)道的研究結(jié)果多基于研究香氣對(duì)水溶液的增甜效果，僅有部分研究會(huì)放在真實(shí)的食品中去探究香氣對(duì)味覺(jué)感知的增強(qiáng)。雖然已經(jīng)對(duì)香氣在不同甜味劑濃度下的增甜效果進(jìn)行了眾多實(shí)驗(yàn)，但仍未對(duì)香氣能夠增強(qiáng)甜味的最大效果做出解釋。與甜味相關(guān)的揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類眾多，它們與甜味劑相結(jié)合產(chǎn)生的甜味感知亟待被研究。另外，氣味物質(zhì)和滋味物質(zhì)之間是否存在某種相互作用尚未可知、嗅覺(jué)和味覺(jué)的跨模態(tài)相互作用的神經(jīng)機(jī)制研究也較少。未來(lái)可以采用分子對(duì)接等計(jì)算機(jī)模擬手段對(duì)呈味物質(zhì)及受體等多元體系的作用過(guò)程進(jìn)行探究。此外，可進(jìn)一步研究氣味增強(qiáng)味覺(jué)神經(jīng)影像學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，探討氣味對(duì)其他腦部結(jié)構(gòu)的影響，精準(zhǔn)剖析氣味誘導(dǎo)味覺(jué)增強(qiáng)的作用機(jī)制也是未來(lái)研究的重點(diǎn)。