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云无心

 
 
 

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用电子舌头尝味道  

2014-03-04 10:05:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在人们选择食品的时候,味道是至关重要的因素。所以,在加工食品的开发中,味道也就关键的控制因素这一。

要控制,就必须要有监测的手段。然而 味道实在有点复杂。即使不考虑“气味”,仅仅考虑“味道”——甜、咸、苦、酸、鲜,要进行监测控制就已经很不容易。目前,最可靠直接的方法就是训练一批人,让他们去尝,然后进行量化分析。

但这种方法很不方便。一方面,每个人对味道的感知能力不同,偏好不同,要得到具有代表性的数据,不仅要对这些品尝者进行培训,还要用比较多的人一起来尝,然后进行统计分析。真正用起来,实相当有点劳民伤财。另一方面,人作为“品尝仪器”,很快就会“味觉疲劳”——一般而言,连着品尝四五个样品,舌头的灵敏性就会受到影响。

在医药领域,用人来尝就有更大的局限。虽然说“良药苦口”,但味道太糟糕还是会影响到药物的被接受程度。所以,制药公司会根据药物的味道,加入一些“掩盖剂”来改善味道。但是,不管是药物本身还是掩盖剂,都要经过药监部门的许可才可以让人品尝。而申请许可本身也是费时费钱的事情,不到万事俱备,只是为了品尝而去申请许可,自然是很不划算。

如果能用仪器来进行品尝,就可以克服这些局限了。这样的仪器,就是“电子舌头”。

人的舌头上布满了味蕾。食物成分被味蕾感知,就形成了“味道”。这个“感知”的实质,就是“味道成分”与味蕾上的“味道受体”结合,产生电信号,通过神经传递到大脑,经过大脑的处理而形成不同的味道。人的舌头上大约有10000个受体,每个受体由40100个细胞所组成。

不同的味道由不同的物质产生,与受体作用的方式也不尽相同。目前,科学家们对各种味道的产生机理虽然还不能说“很清楚”,但也有了相当深入的认识。比如咸,是由钠离子穿过离子通道而产生电信号。而酸,除了氢离子穿过离子通道,还有封锁钠和钾的离子通道来产生信号。甜和鲜,则分别是糖类分子和谷氨酸盐与各自蛋白受体结合的结果。苦,则是咖啡因、奎宁等苦味物质与特定蛋白受体结合而产生——复杂的是,人类的舌头上大约有80种苦味受体。

而我们感知到的味道,是各种“味道信号”的组合。所谓的“电子舌头”,就是用电子仪器来模拟这个过程,“尝出”食物的味道来。

核心是各种电极,每一个电极探测一种或者一类成分。在目标物质与电极上的特定分子结合之后,产生电信号,而电信号的强弱跟目标物质的浓度成正比。通常的探测仪器都希望特异性好,也就是只跟特定的分子结合,而不受其他“干扰物”的影响。而电子舌头的探头则反其道而行之,希望特异性低、选择性差,能跟多种类似的分子结合。这是因为,我们尝味道的时候,并非只尝某种特定分子,而是各种能够产生那种味道的所有分子的总和。比如甜味,不仅是蔗糖,葡萄糖、果糖等等也都能产生甜味,都需要被探测到。否则,只能尝到蔗糖是甜的,而蜂蜜就不甜,这样的仪器就与“舌头”相去甚远了。

一个电子舌头上会有大量各种各样的电极。除了酸、甜、苦、咸、鲜这物种基本味道,其他的一些由舌头上的化学反应决定的“口味感知”,比如涩等,也可以加入进去。在用仪器来分析一种混合物组成的时候,往往需要把样品进行比较繁杂的处理,使之符合仪器的工作要求。而电子舌头对样品准备的要求很低,只需要溶解在水中就可以了。

把许多个电极组成的“舌头”放进样品液体中,电极就产生电信号就传到软件里。几分钟后各个电极产生的电信号稳定下来,就形成了该样品的特征信号。再用软件对这些信号进行解析,就得到了这个样品的“味道”。这样的“舌头”,工作效率高而且不会疲劳,能使得品尝样品的速度大大加快。

当然,在正式测量之前,还是要对“电子舌头”进行培训。也就是,把用人品尝出来的味道跟电子舌头产生的信号相比较,建立数学模型。再用它去“尝”新样品,把得到的电信号用建立的数学模型解析回去,就得到了相应的“味道”。

电子舌头的准确性和可靠性取决于探头电极的设计,以及解析软件的仿真程度。虽然这种技术有了很大的进展,也有了一些产品问世,但味道的感知实在太过复杂,电子舌头至少在目前还无法代替人的舌头。在评价最终产品的味道时,还依然需要人来品尝。但是在产品开发的过程中,电子舌头就可以发挥其速度快、成本低、一致性好的优势,加速产品开发进度。

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