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飲用水口感及影響因素分析
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導(dǎo) 讀
隨著社會(huì)發(fā)展和生活水平的提高,人們對(duì)飲用水提出了更高的要求,包括越來(lái)越關(guān)注飲用水的口感。對(duì)近30年國(guó)內(nèi)外有關(guān)飲用水口感的文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述,探究了水中主要成分與口感評(píng)價(jià)等級(jí)之間的關(guān)聯(lián)以及關(guān)聯(lián)背后的原因。飲用水的口感是由水中的無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分共同決定的。無(wú)機(jī)成分中陽(yáng)離子決定了主要味調(diào),陰離子發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,離子含量處于中低水平時(shí)口感較好。有機(jī)成分主要通過(guò)嗅覺、味覺對(duì)水味造成負(fù)面影響,產(chǎn)生不良口感的濃度從ng/L到mg/L級(jí)別,跨度較大。水味除了受成分的種類和濃度影響外,還與成分之間的協(xié)同、拮抗作用有關(guān)。我國(guó)居民在飲食習(xí)慣、身體素質(zhì)等方面與國(guó)外存在較大差別,目前國(guó)內(nèi)有關(guān)飲用水口感的研究較少,這方面工作的突破有助于指導(dǎo)水處理行業(yè)制備高品質(zhì)的飲用水,提升國(guó)民生活的幸福指數(shù),意義深遠(yuǎn)。
關(guān)鍵詞:飲用水;口感;成分;評(píng)價(jià);無(wú)機(jī)鹽;有機(jī)物
引用本文:李紅瑞,袁梓屹,王昆朋,等. 飲用水口感及影響因素分析綜述[J]. 給水排水,2022,48(2):143-151.
人類的生活離不開飲用水。作為一種特殊商品,飲用水僅符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)難以滿足消費(fèi)者的需求。在消費(fèi)升級(jí)的刺激下,人們對(duì)高品質(zhì)飲用水的呼聲越來(lái)越高。良好的感官體驗(yàn)是飲用水高品質(zhì)的重要表現(xiàn)。水的風(fēng)味(flavor)簡(jiǎn)稱水味。水味是飲水者對(duì)水的一個(gè)整體感官印象,包括味道(taste)、嗅味(odor)和口腔感受(mouthfeel)3個(gè)方面。其中,味道(taste)主要指人們通過(guò)舌頭品嘗獲得的味覺體驗(yàn),包括酸味、咸味、苦味和甜味;嗅味(odor)是人類通過(guò)鼻腔對(duì)氣味的反應(yīng),特指氣味;口腔感受(mouthfeel)主要指口腔接觸引起的刺激。在飲用水的評(píng)價(jià)中,“水味”通常被消費(fèi)者描述為“口感”,本文中的術(shù)語(yǔ)“口感”“水味”“風(fēng)味”均等同。理想的飲用水口感應(yīng)是中性、清爽的,沒(méi)有異常的氣味和味道,也沒(méi)有抜干收斂的口腔感受。
研究表明,由于凈水工藝對(duì)色度的嚴(yán)格控制,人們對(duì)飲用水的不滿主要是由水的不良口感引起的。口感差的自來(lái)水往往會(huì)引起人們的投訴,摧毀他們對(duì)公共部門的信任,最終促使其選擇包裝飲用水替代或使用凈水器對(duì)龍頭水再處理。為了達(dá)到飲用不反感的目的,世界各國(guó)在飲用水的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中限制了TDS、硬度以及個(gè)別離子的濃度,然而這些指標(biāo)數(shù)量有限而且較為寬松,對(duì)于制備可口的飲用水來(lái)說(shuō)參考價(jià)值不足。
飲用水的口感受水中成分的影響。常見的不良口感是由有嗅味和味道問(wèn)題的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物引起的。目前,對(duì)無(wú)機(jī)物的研究以礦物離子為主。科研人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)室配置的鹽溶液確定了這些離子的味覺特征和閾值范圍,重點(diǎn)探究它們對(duì)味道的影響。然而在天然飲用水的口感實(shí)驗(yàn)中,口感滿意度與這些離子的關(guān)系卻經(jīng)常出現(xiàn)爭(zhēng)議。對(duì)有機(jī)物的研究一般以嗅味為主,許多學(xué)者把目光聚焦在氣味閾值較低的嗅味物質(zhì)上,對(duì)其他氣味不強(qiáng)但是味道不好的有機(jī)物研究較少。在水處理過(guò)程中,不同工藝對(duì)上述成分的去除效果不同,因而出水的口感通常有明顯差異,加之水處理末端投加的消毒劑本身具有刺激性氣味,同時(shí)還會(huì)引入新的有氣味的消毒副產(chǎn)物,使水味更加復(fù)雜。目前,人們多在單獨(dú)研究某種特定成分與飲用水口感的關(guān)系,而對(duì)水中不同成分之間的相互作用關(guān)注度不足。橋本津等曾經(jīng)建立飲用水適口性與幾種離子的函數(shù)關(guān)系,提出“可口指數(shù)”
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(mg/L,O index ≥2的水口感好,反之口感差),但是目前并未被廣泛采納。
除了客觀的理化性質(zhì),被試者的主觀因素也會(huì)影響水味的判斷,這無(wú)疑給飲用水口感的研究增加了更大的挑戰(zhàn)。因此,及時(shí)整理口感近期研究工作的新發(fā)現(xiàn),并將新舊成果進(jìn)行歸納總結(jié)十分必要。本文對(duì)飲用水口感現(xiàn)有的研究進(jìn)行了較為全面的梳理,對(duì)指導(dǎo)高品質(zhì)飲用水的制備具有參考意義。
1口感評(píng)價(jià)方法
飲用水口感評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)根據(jù)被試者是否具有專業(yè)背景可分成兩大類,一類是基于專家小組成員或經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的志愿者;另一類是通過(guò)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的普通消費(fèi)者。前者一般通過(guò)風(fēng)味特征分析方法(FPA)或者味道和氣味輪的標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)對(duì)飲用水的味道、氣味和口腔感受及感受強(qiáng)度進(jìn)行識(shí)別和描述,后者則更適合通過(guò)分級(jí)量表對(duì)水樣整體的接受度或偏好進(jìn)行打分。兩類測(cè)評(píng)人員在口感實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)各具特色,專業(yè)人員比普通消費(fèi)者的感官識(shí)別能力更強(qiáng),普通消費(fèi)者的評(píng)價(jià)更能反映出多種感官的綜合作用。當(dāng)成分相同或接近時(shí),兩類人員對(duì)樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果并無(wú)顯著差異。
為了保證實(shí)驗(yàn)的可靠性,測(cè)試人員的數(shù)量應(yīng)達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。在正式實(shí)驗(yàn)之前測(cè)試人員需要進(jìn)行預(yù)測(cè)驗(yàn)和培訓(xùn),確認(rèn)沒(méi)有感冒或過(guò)敏,味覺狀態(tài)正常,測(cè)試開始前30 min內(nèi)不得抽煙、吃東西或使用香水。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫度應(yīng)維持在一定水平,盛放的容器要無(wú)色無(wú)味,樣品的溫度應(yīng)與實(shí)驗(yàn)要求相同。測(cè)試開始后,測(cè)試人員將適量樣品含在口中品嘗,品嘗后吐出并對(duì)評(píng)測(cè)結(jié)果做記錄,對(duì)評(píng)測(cè)結(jié)果不確定時(shí)可以反復(fù)進(jìn)行幾次直至確定最終答案。品嘗下個(gè)樣品之前宜用純水漱口并適當(dāng)停歇,全程避免對(duì)評(píng)測(cè)結(jié)果進(jìn)行交流。
2無(wú)機(jī)成分對(duì)口感的影響
2.1 單鹽體系
大量研究認(rèn)為飲用水口感滿意度與水中的礦物質(zhì)直接相關(guān),人們對(duì)水的接受度受到水中無(wú)機(jī)鹽含量的驅(qū)動(dòng)。在飲用水的無(wú)機(jī)離子中,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4和HCO-3最為常見。這些陰、陽(yáng)離子總是成對(duì)出現(xiàn),以無(wú)機(jī)鹽的形式調(diào)整水的味道。
已有的研究表明,陰、陽(yáng)離子在無(wú)機(jī)鹽的味感上扮演著不同的角色。陽(yáng)離子是刺激味覺的主要興奮劑,決定了無(wú)機(jī)鹽的基本味調(diào)。文獻(xiàn)交叉對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)具有相同陽(yáng)離子的無(wú)機(jī)鹽的味道具有相似性。在探究陽(yáng)離子鹽的味道特征和味覺閾值時(shí),不同文獻(xiàn)對(duì)于同一種陽(yáng)離子的味覺結(jié)論基本上是一致的。鉀、鈣、鈉、鎂這4種陽(yáng)離子鹽的典型味道分別是苦、苦咸、咸、苦。在這個(gè)基礎(chǔ)上,陰離子對(duì)陽(yáng)離子起到調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)主要體現(xiàn)在兩方面:①在陽(yáng)離子本味之外增加了其他味道。鈣鹽和鎂鹽都有苦味,還會(huì)因具體的陰離子不同表現(xiàn)出咸味、酸味或澀味。同樣的,鈉鹽雖然都是咸的,但是氯化鈉只有咸味,Na2SO4是咸酸的,NaHCO3除了咸味,還有金屬味和苦味。②陰離子調(diào)節(jié)了陽(yáng)離子味的強(qiáng)度。陰離子像是陽(yáng)離子味覺天平上的一個(gè)有正反方向的砝碼,通過(guò)協(xié)同、屏蔽作用決定鹽味道的強(qiáng)弱,使陽(yáng)離子鹽的味覺閾值出現(xiàn)差異。已有研究發(fā)現(xiàn)陰離子的屏蔽作用可能與其相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)。較大的陰離子會(huì)使某些陽(yáng)離子在跨細(xì)胞擴(kuò)散進(jìn)入味覺受體時(shí)受到阻礙,導(dǎo)致陽(yáng)離子的刺激效果變差,味覺反應(yīng)降低。在Cl-、HCO-3和SO2-4的鹽溶液中,分子質(zhì)量最大的SO2-4對(duì)陽(yáng)離子的屏蔽作用最強(qiáng):在相同的濃度下,咸度NaCl>NaHCO3>Na2SO4;鎂鹽的味覺閾值硫酸鎂(約360 mgMg2+/L)>硝酸鎂(240 mgMg2+/L)>氯化鎂(約150 mgMg2+/L)。這種規(guī)律在陰離子元素處于同一主族的情況下有相反的表現(xiàn)。Na+和K+與負(fù)1價(jià)的鹵族陰離子結(jié)合時(shí),鹵化物鹽的咸味、苦味和酸味都隨著陰離子相對(duì)分子質(zhì)量的增加而更加明顯。
2.2 混合鹽體系
當(dāng)多種無(wú)機(jī)鹽混合時(shí),無(wú)機(jī)離子之間會(huì)產(chǎn)生協(xié)同、拮抗作用,因此混合鹽溶液的味道并不總是按照鹽濃度疊加的規(guī)律發(fā)展。實(shí)際上,天然飲用水就是一種無(wú)機(jī)鹽混合體系,多種離子同時(shí)存在。人們對(duì)這些離子組成的綜合指標(biāo)(如總?cè)芙庑怨腆w、硬度等)與口感的關(guān)系進(jìn)行了大量研究???cè)芙庑怨腆w(Total Dissolved Solids, 縮寫TDS)主要由Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO2-4、HCO-3、CO2-3和NO-3等礦物離子組成,通常用來(lái)表征水中無(wú)機(jī)鹽的含量。根據(jù)水中TDS含量的高低可以將飲用水的礦化程度分成高(251~500 mg/L)、中(101~250 mg/L)、低(<100 mg/L)3種水平。在全球范圍內(nèi),人們喜歡喝的飲用水礦化程度處于中低水平。TDS過(guò)低會(huì)讓人產(chǎn)生寡淡、微苦的感覺。當(dāng)TDS>100 mg/L時(shí),飲用水口感的滿意度隨著TDS含量的增加而降低。TDS>250 mg/L時(shí)人們可以嘗出礦物質(zhì)味道。水中TDS超過(guò)450 mg/L時(shí)通??诟胁患?,超過(guò)800 mg/L后往往會(huì)產(chǎn)生咸、澀、苦等不良口味,讓人難以接受。除了TDS,硬度與口感的關(guān)系也十分密切。天然水的硬度主要由鈣、鎂離子組成。硬度過(guò)低的水味道平淡,硬度適量的水清冽可口,硬度過(guò)高的水口感苦澀、渾厚、不滑潤(rùn)且有異味,好喝的水的總硬度(以碳酸鈣計(jì))在10~100 mg/L。
盡管人們就這些綜合指標(biāo)對(duì)口感的影響可以達(dá)成普遍共識(shí),但是天然飲用水的口感和水中具體離子的關(guān)系卻爭(zhēng)議不斷。以陽(yáng)離子為例,人們對(duì)K+和Mg2+影響水味的分歧比Ca2+和Na+大。對(duì)于K+和Mg2+,不同文獻(xiàn)分別報(bào)道了它們對(duì)水味積極、中性和消極的影響,3種結(jié)論在數(shù)量上沒(méi)有明顯傾向性。而對(duì)于Ca2+,盡管部分研究認(rèn)為它有負(fù)面影響,多數(shù)研究堅(jiān)持它有助于提升水的口感。同樣地,對(duì)Na+而言,盡管一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)支持Na+被中性或正面感知,多數(shù)研究一致認(rèn)同Na+不利于獲得良好的口感。此外,影響口感的關(guān)鍵離子的討論也十分激烈。早期的生理研究發(fā)現(xiàn),鉀、鈣、鈉、鎂4種離子刺激產(chǎn)生的味覺強(qiáng)度由高到低依次為:鈣≈鎂>鈉>鉀。然而,在影響水味的主成分研究中,4種離子都有各自的支持者。
考慮到爭(zhēng)議的產(chǎn)生與單個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量不足或?qū)嶒?yàn)中被試者的主觀偏差有關(guān),本文對(duì)近年來(lái)已發(fā)表的探究無(wú)機(jī)物影響口感的文獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),選擇了那些要求被試者經(jīng)過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目诟袦y(cè)評(píng)流程,在室溫條件下隨機(jī)品嘗水樣并打分的實(shí)驗(yàn)。水樣中不含自由氯或經(jīng)過(guò)脫氯處理后余氯接近0,對(duì)應(yīng)的離子含量由各實(shí)驗(yàn)按照物理化學(xué)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法得到,不同實(shí)驗(yàn)的水樣評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)一換算,將口感劃分成“好喝”“一般”和“不好喝”3種級(jí)別,分析口感評(píng)價(jià)與水中離子含量的關(guān)系。
圖1是文獻(xiàn)中不同口感的飲用水主要離子含量分布圖。其中,水樣的離子濃度范圍用箱形圖表示,幾種陽(yáng)離子(K+、Ca2+、Na+和Mg2+)的味覺閾值范圍用半透明方框標(biāo)出。從整體上看,不好喝的水TDS和陰、陽(yáng)離子含量高,波動(dòng)幅度大;好喝的水與之相反;口感一般的水介于兩種情況之間??诟袕牟缓煤鹊胶煤?,TDS和陰、陽(yáng)離子的含量明顯下降。在陽(yáng)離子區(qū)域,不好喝的水中Ca2+、Mg2+和Na+的濃度多數(shù)達(dá)到甚至超過(guò)其味覺閾值;口感一般的水中只有Na+的含量大多超過(guò)了味覺閾值;好喝的水K+、Ca2+、Na+和Mg2+含量幾乎都小于其味覺閾值的下限。這說(shuō)明濃度高(即接近或超過(guò)其味覺閾值)的陽(yáng)離子數(shù)量越多,水的口感越差。這可能是因?yàn)殛?yáng)離子奠定了水的基本味調(diào),當(dāng)其濃度接近或超過(guò)味覺閾值時(shí),人們能直接嘗出陽(yáng)離子的不良味道。這樣的陽(yáng)離子越多,不良味道越明顯。
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圖1 文獻(xiàn)中不同口感的飲用水中主要離子含量分布

此外,將不同口感級(jí)別的水兩兩比較后發(fā)現(xiàn):不好喝的水其離子含量(平均TDS=1430.4 mg/L)明顯高于口感一般的水(平均TDS=417.8 mg/L),此時(shí)離子總量對(duì)兩類水的口感差異發(fā)揮了重要作用。相比之下,好喝的水其離子含量(平均TDS=238.4 mg/L)整體小于口感一般的水(平均TDS=417.8 mg/L),礦化水平相對(duì)接近。值得注意的是,如圖2所示,陰、陽(yáng)離子的比重在兩類水中有明顯區(qū)別。與口感一般的水相比,口感好的水中Ca2+在陽(yáng)離子中的比重明顯增加,從56%上升至63%,Mg2+的比重從11%略微上升至15%,Na+的占比從31%明顯下降至20%,K+幾乎不變。HCO-3在陰離子中的比重從60%大幅上升至77%,SO2-4和Cl-的比重從28%和12%分別降至16%和7%。這說(shuō)明當(dāng)離子總量接近時(shí),離子的比例對(duì)水的口感有重要影響,即Ca2+在陽(yáng)離子中的比重以及HCO-3在陰離子中的比重越高,水的口感越好。一個(gè)可能的解釋是在陰離子中,HCO-3對(duì)陽(yáng)離子苦、咸等不良味道的屏蔽作用較強(qiáng),Cl-屏蔽效果較弱,因此Cl-的比重下降,HCO-3的比重上升有助于提升口感。前文提到當(dāng)陽(yáng)離子的含量低于味覺閾值下限時(shí),Ca2+可以提升口感,Na+則會(huì)破壞口感,此時(shí)陽(yáng)離子中的Ca2+比重增加,Na+的比重降低,水更好喝。
因此,從無(wú)機(jī)物的角度提升口感可以從兩方面著手:①控制水中離子含量的水平,②調(diào)節(jié)個(gè)別離子的比重。因離子濃度整體偏高(接近或超過(guò)其味覺閾值)而導(dǎo)致的不良口感可以通過(guò)降低離子總量(如TDS)改善,這種方法在過(guò)去的研究中已經(jīng)得到大量驗(yàn)證。當(dāng)離子含量已經(jīng)降至中等水平但是口感仍不令人滿意時(shí),適當(dāng)調(diào)節(jié)個(gè)別離子的比重有助于獲得更好的水味。
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圖2 口感一般與好喝的飲用水中陰、陽(yáng)離子比重

混合鹽體系中常見的無(wú)機(jī)離子還有H+、OH-、NO-3、CO2-3和SiO2-3等。天然飲用水一般為弱堿性,H+和OH-的含量通常在10-8~10-6 mg/L,這種濃度級(jí)別的H+和OH-對(duì)口感的影響非常小。多數(shù)研究認(rèn)為NO-3、CO2-3和SiO2-3在天然水(尤其是地表水)中的濃度很低,對(duì)制得的飲用水口感影響微弱,一般可以忽略。此外,一些微量元素,如Fe、Cu和Zn等可能因管材的腐蝕等原因以離子的形式溶解在飲用水中,當(dāng)它們的含量超過(guò)風(fēng)味檢測(cè)閾值時(shí)會(huì)對(duì)水的感官質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。關(guān)于這些成分的研究在直飲水系統(tǒng)的國(guó)家進(jìn)行得比較多,但是基于它們?cè)趪?guó)內(nèi)飲用水中的含量和出現(xiàn)的頻率等原因,本文不做贅述。
2.3 無(wú)機(jī)消毒劑
飲用水中的無(wú)機(jī)物除了天然的礦物鹽成分,還有人為添加的無(wú)機(jī)消毒劑,如液氯、氯胺、二氧化氯、次氯酸鹽等。這些消毒劑主要通過(guò)HClO/ClO-、Cl2的氧化作用達(dá)到消毒目的,在水處理過(guò)程中的應(yīng)用非常廣泛。它們自身往往具有刺激性氣味,通常情況下濃度僅0.1~0.5 mg/L就能讓消費(fèi)者感知到刺激性的氯味。此外,這些消毒劑產(chǎn)生的無(wú)機(jī)副產(chǎn)物也會(huì)引入新的嗅味,如二氯胺、三氯胺等都有游泳池味和氯味。從飲用水中的含量、檢出率以及消費(fèi)者的可接受性的角度出發(fā),人們對(duì)余氯的研究工作做的最多。但是目前余氯是否對(duì)飲用水口感存在負(fù)面影響存在一些爭(zhēng)議。多數(shù)報(bào)道認(rèn)為消費(fèi)者不喜歡水中的氯味,游離氯的濃度高于0.15 mg/L就可能會(huì)引發(fā)消費(fèi)者的投訴。但是PLATIKANOV等在口感測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)中卻提出自由氯只能讓被試者明顯區(qū)分出瓶裝水和自來(lái)水的差異,并不影響他們對(duì)水的口感評(píng)價(jià)。這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的被試者均來(lái)自西班牙的巴塞羅那,當(dāng)?shù)厝巳粘o嬘玫淖詠?lái)水自由氯含量普遍較高(中位數(shù)為0.5 mg/L),被試者對(duì)氯味的耐受性較高所致。
3有機(jī)成分對(duì)口感的影響
飲用水的味道除了與無(wú)機(jī)離子有關(guān)外,還受到水中有機(jī)物的影響。這種影響一方面體現(xiàn)在有機(jī)物對(duì)無(wú)機(jī)物的作用,間接影響了水味。例如,一些有機(jī)陰離子對(duì)陽(yáng)離子也具有拮抗效應(yīng)。大型有機(jī)陰離子鈣鹽(如葡萄糖酸鈣,甘油磷酸鈣和乳酸鈣)比等摩爾濃度的氯化鈣具有更低的咸味和苦味響應(yīng)。研究認(rèn)為這是因?yàn)殛庪x子碳鏈越長(zhǎng),與味覺受體蛋白結(jié)合的幾率越高,占據(jù)了陽(yáng)離子與受體結(jié)合的位點(diǎn),從而使鈣鹽的味道強(qiáng)度發(fā)生變化。另一方面,一些有機(jī)物自身就帶有特殊風(fēng)味,豐富了水味。天然有機(jī)物中的腐殖質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物(蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、次級(jí)代謝產(chǎn)物等)等主要由C、H、O、N等元素構(gòu)成,分子結(jié)構(gòu)中往往含有苯環(huán)、酚基、羰基、羧基、氨基等不飽和官能團(tuán),使水的口感明顯區(qū)別于單純的無(wú)機(jī)鹽溶液。
有機(jī)物一般通過(guò)嗅味(Odor)或味道(Taste)影響水的口感。目前對(duì)有機(jī)物的研究以嗅味為主,相應(yīng)的研究成果較多。水體中常見的不良嗅味,如土霉味、藥味、魚腥味等,主要是由一些痕量級(jí) (ng/L級(jí)) 有機(jī)化合物造成的。徐斌等認(rèn)為對(duì)水味影響最大的 一類有機(jī)物是以2-MIB、Geosmin、2,4,6-三氯苯甲醚(2,4,6-trichloroanisole)、甲氧基吡嗪(methoxypyrazines)、2-異丙基-3-甲氧基吡嗪(2-isopropyl-3-methoxypyrazine)和 2-異丁基-3-甲氧基吡嗪(2-isobutyl-3-methoxypyrazine)等為代表的嗅味物質(zhì)。它們通常是放線菌、藍(lán)細(xì)菌等微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物,具有令人反感的土腥味和霉味,人類對(duì)它們極為敏感,往往在0.4~10 ng/L的濃度下就能明顯感知。這些物質(zhì)在地表水中很常見,季節(jié)性爆發(fā)帶來(lái)的嗅味問(wèn)題容易遭致消費(fèi)者的反感和投訴。此外,消毒過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生一些有嗅味(Odor)的有機(jī)消毒副產(chǎn)物破壞口感。氯消毒法產(chǎn)生的三鹵甲烷類副產(chǎn)物一般都有藥味,以氨基酸和肽作為前體物產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物通常具有沼澤味或游泳池味。臭氧氧化或消毒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生低分子量非鹵化醛,在0.1~50 μg/L范圍內(nèi)就具有令人不悅的果味。實(shí)際上,除了上述氣味明顯的有機(jī)物,飲用水中還有一些氣味不強(qiáng)但是破壞口感的有機(jī)成分,如能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)、疏水性的氨基酸等,這些成分是不同水源的飲用水口感存在差異的重要原因,但是目前人們對(duì)這類有機(jī)物的關(guān)注很少。
研究有機(jī)物對(duì)口感影響的挑戰(zhàn)比無(wú)機(jī)物要大的多。一方面,有機(jī)物降解過(guò)程產(chǎn)生的中間產(chǎn)物成千上萬(wàn),將每一種有機(jī)物對(duì)口感的影響盡數(shù)研究幾乎難以實(shí)現(xiàn)。另一方面,有機(jī)物的嗅味閾值跨度非常大。在影響水味的有機(jī)物中,有氣味特征的有機(jī)物僅在ng/L級(jí)別就能引起強(qiáng)烈反感,而一些沒(méi)有明顯氣味的有機(jī)物濃度達(dá)到μg/L甚至mg/L級(jí)別才會(huì)被察覺,由于人們對(duì)不良?xì)馕兜拿舾谐潭冗h(yuǎn)高于不良味道,因此將不同敏感程度的有機(jī)物分開研究非常必要,目前我們?nèi)鄙僖恍╊愃朴赥DS的綜合指標(biāo)來(lái)分別表征它們的含量。此外,在天然飲用水中有機(jī)物不是孤立存在的,不同的有機(jī)物混合后,其氣味或味道也會(huì)出現(xiàn)協(xié)同或拮抗效應(yīng)。之前的報(bào)道發(fā)現(xiàn)不同氣味的有機(jī)物混合后,氣味強(qiáng)度往往會(huì)發(fā)生變化。因此,僅從閾值加和的角度難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)混合有機(jī)物對(duì)水味的真實(shí)影響,探究有機(jī)物含量與口感評(píng)價(jià)之間的函數(shù)關(guān)系將是今后有機(jī)物口感研究的重難點(diǎn)。
4其他影響因素
水溫是影響味覺強(qiáng)度的重要的因素之一,人們感知水中溶解的礦物質(zhì)的能力隨溫度變化而變化。歐美國(guó)家的多數(shù)研究認(rèn)為將水冷卻會(huì)顯著降低人們對(duì)水中異常味道和氣味的感知。無(wú)機(jī)鹽的味道強(qiáng)度在低于體溫或者室溫的情況下會(huì)變?nèi)酰粚?duì)于揮發(fā)性物質(zhì),溫度升高導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),人們更容易感知到它們的不良口感。理想的飲用水溫度比人體溫度低,約為15~25 ℃。
口感也與受試者的飲水習(xí)慣有關(guān)。前面的研究已經(jīng)表明,接受度高的水TDS通常處于中低水平,實(shí)際上TDS在全球范圍內(nèi)的偏好表現(xiàn)存在一定差異。歐洲地區(qū)的水質(zhì)偏硬,荷蘭、法國(guó)、西班牙等地區(qū)進(jìn)行的口感實(shí)驗(yàn)中好喝的水的TDS分別在190~350 mg/L、300~350 mg/L和200~400 mg/L范圍內(nèi),屬于中等偏高的礦化水平。日本不同地區(qū)被公認(rèn)的美味水的TDS屬于中等水平,濃度在100~180 mg/L。而在美國(guó)加州的實(shí)驗(yàn)中,TDS<80 mg/L的水比其他礦化程度的更好喝。中國(guó)內(nèi)陸也表現(xiàn)出了南方與北方、東部與西部地區(qū)的礦化偏好差異。之前的研究表明,不同飲水習(xí)慣的受訪者更偏好與其平常飲水水質(zhì)接近的包裝飲用水。在魁北克自來(lái)水滿意度調(diào)查中,自來(lái)水的口感好評(píng)主要來(lái)自于以自來(lái)水作為唯一水源或主要水源的家庭。通常情況下,一個(gè)人如果適應(yīng)喝某種水,他對(duì)這種水或接近這種水質(zhì)的水接受度較高。
5總結(jié)
在居民消費(fèi)不斷升級(jí)的今天,高品質(zhì)飲用水也是人們向往美好生活的體現(xiàn)。目前的研究已經(jīng)表明,水中無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分共同決定了水的口感。在主、客觀因素的作用下,天然飲用水的水味比較復(fù)雜。
(1)受到離子濃度以及離子間的協(xié)同、拮抗作用的影響,不同礦化程度的水口感不同。盡管關(guān)于無(wú)機(jī)離子是否對(duì)口感造成正(或負(fù))影響以及影響強(qiáng)弱的討論還存在爭(zhēng)議,越來(lái)越多的學(xué)者贊同陽(yáng)離子決定了主要味調(diào),陰離子發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,消費(fèi)者普遍喜歡喝離子含量處于中低水平的水。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)適當(dāng)降低反映離子含量的綜合指標(biāo)(如TDS、硬度等)、調(diào)節(jié)個(gè)別離子的比重等方式可以改善飲用水的口感。
(2)目前有關(guān)有機(jī)物影響口感的研究以嗅為主,大部分工作集中在人類比較敏感的有氣味的有機(jī)物上,對(duì)氣味不明顯但是味道不佳的有機(jī)物的研究非常有限。由于影響水味的有機(jī)物種類多、嗅覺和味覺閾值跨度大,因此宜將不同敏感級(jí)別的有機(jī)物分開研究,探究有機(jī)物含量與口感評(píng)價(jià)之間的函數(shù)關(guān)系將是今后有機(jī)物口感研究的重難點(diǎn)。
(3)氯系消毒劑和有刺激性氣味的消毒副產(chǎn)物對(duì)水味的影響較大。多數(shù)研究表明余氯能夠使消費(fèi)者明顯區(qū)分自來(lái)水和瓶裝水,但是就它是否會(huì)影響被試者的偏好存在爭(zhēng)議。這些爭(zhēng)議可能與消費(fèi)者飲水習(xí)慣、對(duì)余氯的耐受性等有關(guān)。
(4)好喝的水一般有機(jī)物含量少,無(wú)機(jī)物濃度處于中低水平。除了飲用水自身成分的影響之外,其他因素(如水溫、飲水習(xí)慣等)也會(huì)左右被試者對(duì)水味的感知。歐美國(guó)家的研究普遍認(rèn)為冷水的口感較好,而國(guó)內(nèi)消費(fèi)者卻更偏好溫?zé)崴?,這可能與居民的飲水習(xí)慣有關(guān)。通常一個(gè)人如果適應(yīng)了喝某種水,他對(duì)接近這種性質(zhì)的水的接受度較高。目前關(guān)于飲水習(xí)慣對(duì)口感影響的研究比較少。
對(duì)原文有修改。原文標(biāo)題:飲用水口感及影響因素分析綜述;作者:李紅瑞、袁梓屹、王昆朋、王小