基于gLMS与时间-强度法探究基质依赖性甜-酸交互心理物理学：液态与片剂中糖醇-酸混合物的感官调控

《Food Science & Nutrition》：Matrix-Dependent Sweet–Sour Psychophysics: gLMS and Time-Intensity of Sugar Alcohol-Acid Mixture in Liquids and Tablets

本文通过广义标识性量值标度（gLMS）和时间-强度（TI）分析，系统量化了木糖醇、赤藓糖醇、山梨糖醇与柠檬酸、苹果酸在液态和片剂基质中的甜-酸心理物理学交互。研究发现，基质显著影响感官标度，片剂中酸感指数（Stevens幂律指数n）提升>79%，导致酸感增长更陡；甜酸味存在双向抑制，且抑制程度因糖醇种类、酸类型和基质而异。该研究为精准调控减糖产品风味、优化配方以兼顾消费者接受度与产品稳定性提供了关键数据与预测框架。

　　

引言

在食品工业减糖设计的背景下，精确控制甜味与酸味的交互作用至关重要。糖醇（如木糖醇、赤藓糖醇、山梨糖醇）和酸味剂（如柠檬酸、苹果酸）常共同使用，其相互作用塑造了整体风味强度和 temporal profiles，影响消费者感知与接受度。然而，针对不同基质（液态与固态）管理甜酸平衡的定量规则仍然有限。本研究旨在通过结合静态的广义标识性量值标度（gLMS）浓度-强度分析和动态的时间-强度（TI）分析，建立可重现的、基质敏感的心理物理学参数，为基于证据的配方设计提供支持。

材料与方法

研究使用了木糖醇、赤藓糖醇、山梨糖醇以及柠檬酸和苹果酸。样品制备涵盖用于gLMS评估的单味液体样品、甜酸混合液体样品、甜酸混合片剂糖果样品，以及用于TI分析的对应样品。片剂中糖醇含量固定为95%，酸味剂含量在0.5%至4.5%之间变化。感官评价由30名经过培训的评价员进行，采用自建软件进行gLMS和TI评估。gLMS标度从0到100，并锚定了特定强度的描述词。TI评估记录从品尝开始到味感完全消失过程中强度的连续变化。

结果与讨论

3.1 糖醇与酸味剂的浓度-强度关系

通过绘制浓度与感知强度曲线发现，所有五种化合物在感知范围内趋势一致。在阈下区域，感知强度在gLMS的1到2（“勉强可察觉”）附近波动，表明评价员无法可靠区分该窗口内的浓度差异。在中高阈上区域，所有组分的感知强度随浓度增加而增加，且浓度与感知强度呈幂函数关系，符合Stevens幂律。值得注意的是，在极端阈上区域，糖醇的拟合幂律指数小于中等阈上区域，表明感知强度随浓度增加的增长速度变慢，趋向渐近线，这反映了味觉转导的饱和现象。相反，柠檬酸和苹果酸的幂律指数在极端阈上区域更高，表明酸感在高浓度下持续强劲增长，这解释了其最大感知酸度（>70）高于最大感知甜度（50-60）的原因。

3.2 酸味剂背景下糖醇的甜感响应

酸味剂对甜感存在系统性的抑制效应。对于木糖醇和赤藓糖醇，在测试浓度范围内，两种酸的存在均降低了感知甜度强度，且抑制效应呈浓度依赖性，但存在饱和点。然而，山梨糖醇的抑制模式不同：在低浓度山梨糖醇下，两种酸均抑制其甜感；但在中高浓度山梨糖醇下，低、中浓度酸的抑制效应被减弱或消失，只有高浓度酸能维持显著的抑制作用。这体现了味觉交互的化合物特异性。

3.3 糖醇背景下酸味剂的酸感响应

糖醇对酸感同样存在一致的抑制效应。对于柠檬酸，所有测试浓度的三种糖醇均抑制其感知酸度，且抑制模式随柠檬酸浓度变化。对于苹果酸，也观察到类似的抑制效应，且随着苹果酸浓度增加，所有三种糖醇的抑制效应随其自身浓度增加而增强。这证明了甜酸味之间存在双向的、浓度依赖性的味觉-味觉抑制。

3.4 糖醇—酸味剂片剂糖果的交互响应

片剂糖果的评估结果显示，糖醇甜度与酸味剂酸度之间存在相互抑制，表现为感知曲线中的特征性交叉模式。所有组分在片剂体系中的浓度-感知强度关系同样符合Stevens幂律。关键发现包括：首先，柠檬酸和苹果酸的Stevens指数在片剂配方中比在液态体系中显著增加，平均增幅超过79.05%。这表明在固体基质中，酸度随浓度增长的函数更陡峭，即对酸浓度变化更敏感。其次，酸感感知模式因糖醇基质而异：在木糖醇基质中，两种酸的指数接近1，感知相似；而在赤藓糖醇和山梨糖醇基质中，苹果酸的指数比柠檬酸高出21.26%以上，表明评价员对苹果酸浓度变化更敏感。这凸显了固体剂型中化合物特异性相互作用的影响。

3.5 糖醇—酸味剂液态混合物的时间-强度分析

TI曲线显示，所有糖醇和酸味剂的感知强度均呈现先上升、达到平台期、随后下降的趋势。统计分析表明，随着酸浓度增加，木糖醇的TI参数如最大强度（I_max）、起始时间（T_start）、衰减时间（T_dec）、结束时间（T_end）和曲线下面积（AUC）均显著下降，表现为时间轮廓压缩；赤藓糖醇的I_max、T_end和AUC显著下降；山梨糖醇则主要表现为I_max和AUC的下降。反之，随着糖醇浓度增加，柠檬酸和苹果酸的I_max和AUC也显著降低。这证实了液态体系中甜酸味的双向衰减。

3.6 糖醇—酸味剂片剂糖果的时间-强度分析

片剂糖果的TI曲线形状与液态体系相似，但曲线更陡、峰值强度更高、最大强度持续时间更短，表明尽管处于甜酸味平衡状态，片剂糖果的动态味觉感知更为显著和短暂。具体来说，酸味剂浓度增加显著抑制了木糖醇的甜感强度并延迟了其起始时间；影响了赤藓糖醇的最大强度和达到最大强度的时间；而对山梨糖醇影响较小。在95%糖醇基质下，增加柠檬酸含量显著提升了其I_max、T_max、T_dec和AUC，而增加苹果酸含量仅显著增强了I_max和AUC。这表明木糖醇、赤藓糖醇和山梨糖醇对苹果酸酸感的抑制作用弱于对柠檬酸。

结论

本研究量化了液态和片剂体系中木糖醇、赤藓糖醇、山梨糖醇与柠檬酸、苹果酸的甜酸心理物理学功能及其交互作用。浓度-强度曲线在阈上遵循Stevens幂律，并观察到双向混合物抑制。片剂糖果对酸味的心理物理学标度比液态体系更陡峭（Stevens指数平均高79%以上），且具有更高的峰值和更短平台期，表明感知敏感性增强，动态变化更短暂。TI分析进一步揭示了木糖醇甜感的时间压缩、赤藓糖醇的中间效应以及山梨糖醇 primarily 的振幅损失；苹果酸通常比柠檬酸更不易被抑制。这项工作建立的参数框架能够实现跨基质的、可预测的甜酸平衡调控，支持开发满足感官目标、法规要求及消费者接受度的减糖产品。未来的研究可扩展至更多酸味剂，并整合口腔加工测量与机理模型，以进一步提升预测能力。