人的味覺敏感性測定方法研究進展

邱慧敏，廉嘉欣，程巧芬，許行新，侯 帥，陳 軍，趙 立,

（1.淮陰工學院生命科學與食品工程學院，江蘇淮安 223003；2.英國雷丁大學食品與營養(yǎng)科學系，英國雷丁 RG6 6DZ）

味覺感知因人而異，影響人們的飲食習慣[1]，這種個體間味覺感知的差異稱為味覺敏感性的不同。早在1997 年就有學者試圖探究不同味覺敏感性的人群與甜味喜好之間的聯(lián)系[2]。盡管結(jié)果顯示不同味覺敏感性的人對甜味喜好并無顯著關(guān)聯(lián)，但這種區(qū)分味覺敏感性的測定方法引起了廣泛關(guān)注。研究人員證實高血壓、肥胖癥患者、阿爾茲海默病患者、腎臟病患者的鹽攝入量與他們的味覺敏感性有顯著相關(guān)性[3?6]。Li 等[7]通過分析不同敏感人群對各類咖啡的喜好，從而制定適合消費者群體的營銷策略。近年來，由飲食引起的健康問題日益增多，相關(guān)的醫(yī)療費用數(shù)額巨大，越來越多的學術(shù)團體致力于該問題的研究。了解味覺敏感性與食物消費行為之間的關(guān)系一直被認為是最具創(chuàng)新性的策略之一，而測量人的味覺敏感性是建立這種關(guān)系的關(guān)鍵。關(guān)于人類味覺感知的研究主要集中在味覺敏感性、飲食習慣、慢性疾病以及身體健康指標如體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI）和血壓之間的廣泛聯(lián)系[8]。目前對于味覺敏感性的測定方法尚沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標準。本文將結(jié)合國內(nèi)外運用的味覺敏感性測定的方法進行綜合論述。將心理物理測定法、生物電位測定法、菌狀乳頭計數(shù)法和基因分型法分別展開討論，介紹其原理、測定過程及應用情況。

1 心理物理測定法

心理物理測定法是通過味覺溶液刺激人舌頭產(chǎn)生不同的感官體驗，受試者對溶液的感知強度產(chǎn)生差異，進而區(qū)分人的味覺敏感性。在測定味覺敏感性的眾多方法中，基于心理物理法的有閾值法和6-n-丙基硫脲嘧啶（6-n-propylthiouracil，PROP）溶液測定法。心理物理測定法受人的主觀因素影響很大，因此在測定人的味覺敏感性之前，要盡量排除具有味覺或嗅覺功能障礙、吸煙、有重大疾病、正在服用藥物的個體。女性若處在生理期，則應在生理期開始后第六天接受測試，以免激素不穩(wěn)定影響味覺敏感性。測試前應禁止飲食或服用口腔護理產(chǎn)品，并且在測定之前通常要對受試者進行味覺訓練[9]。

1.1 閾值法

在對味覺閾值評估過程中，主要考察察覺閾和識別閾。GB/T 12312-2012《感官分析味覺敏感度的測定方法》中給出了明確定義：察覺閾—引起感覺所需要的感官刺激的最小值；識別閾—感知到的可以對感覺加以識別的感官刺激的最小值[10]。Keast 等[11]以圖的形式清晰地表明了溶液濃度與察覺閾和識別閾之間的關(guān)系（圖1）。左軸的一側(cè)表示溶液從0 mol/L到飽和的化學濃度，另一側(cè)表示不同感知強度。右軸代表通用標簽量值刻度尺（general labeled magnitude scale，gLMS），刻度尺上列出了從無味覺感知到感知最高強度的值。受試者根據(jù)自身對溶液的感知在gLMS 上相應位置標記強度，而得到相應的量化數(shù)值。

閾值法測定味覺敏感性的過程如下。設置10 個濃度依次遞增（0.025～0.4 mol/L）的待測溶液（NaCl 溶液），以等體積的蒸餾水為對照組。受試者依次將樣品含在口中停留幾秒品嘗其味道，直到能感覺出味道差異，將該溶液濃度記為察覺閾。繼續(xù)品嘗，直到能準確描述樣品味道，將該濃度記為識別閾。察覺閾值和識別閾值越大表明受試者味覺敏感性越弱，閾值越小表明受試者味覺敏感性越強[12?15]。

另外一種閾值測定方法是三點選配法（threealternative forced-choice，3-AFC），在GB/T 22366-2008《感官分析 方法學 采用三點選配法（3-AFC）測定嗅覺、味覺和風味覺察閾值的一般導則》中提到可以通過三點選配法確定察覺閾[16]。三點選配法檢驗是將三個樣品提供給受試者，其中一個是含有已知刺激物的待測樣品，另外兩個是盛有蒸餾水的參比樣品，受試者需要通過品嘗，從三個樣品中找出待測樣品。一般將待測樣品進行滋味稀釋分析（Taste Dilution Analysis，TDA），設置幾個濃度梯度的溶液，利用三點選配法確定受試者的察覺閾值。張啟東等[17]通過三點選配法測定初烤煙葉提取物中關(guān)鍵甜味成分的味覺閾值，從而對比甜味成分的甜度。

Bartoshuk 等[14]通過閾值法對220 名參與者味覺敏感性進行測定，其結(jié)果顯示，35 名受試者味覺不敏感，123 名受試者中度敏感，62 名受試者高度敏感。Chang 等[15]選用濃度范圍為3.2×10?6～1.0×10?2mol/L的PTC 和1.0×10?6～0.32×10?2mol/L 的PROP 溶液。結(jié)果顯示，不敏感者、中等敏感者和超級敏感者的比例分別為13%、70%和17%。Xue 等[12]的一項研究表明，冠心病患者的鹽味檢測閾值和識別閾值均高于正常人，并提出鹽味識別閾值高的人患冠心病的風險更大。鹽味閾值的測定可作為一種有效的方法來評估鈉的攝入量[18?20]。

1.2 PROP 溶液測定法

6-n-丙基硫脲嘧啶（PROP）和苯硫脲（phenylthiocarbahbmide，PTC）是一類被稱為硫脲的苦味化合物，由于其分子結(jié)構(gòu)中含有N-C=S 基團而使化合物具有苦味（圖2）[21]。大量研究證實PROP 和PTC 的苦味感知強度在個體間的差異受基因控制，而且與種族、性別、年齡相關(guān)[6,22?24]。就口腔對不同味覺物質(zhì)（如苦味、甜味、辣味和脂肪）的感知強度來說，與PROP 味覺不敏感者相比，PROP 味覺敏感者（中等和超級敏感者）能感覺到更強烈的味道[25?28]。受試者對苦味化合物PROP 的苦味感知強度差異被認為是個體間味覺差異的標志[29]。因此，將對PROP 的味覺敏感性測定作為評判人的味覺敏感性的重要手段。PTC 存在閾值靈敏度低、具有硫磺氣味、毒性大等缺點[9,22]。相比之下，PROP 具有更高的安全性，因此得到了廣泛應用。

PROP 溶液測定法是基于個體對PROP 的苦味感知強度不同來區(qū)分味覺敏感性的一種方法。PROP 溶液測定法包括三溶液測定法、單溶液測定法和浸漬紙篩選法。三溶液測定法是分別設置三種濃度的PROP 溶液和參照溶液，單溶液測定法和浸漬紙篩選法是設置一個濃度的PROP 溶液和參照溶液。由于NaCl 的味覺感知強度不會改變受試者的PROP 味覺感知狀態(tài)，故通常將NaCl 溶液作為參照溶液[31]。

在三溶液測定法中PROP 溶液的濃度分別為0.032、0.32、3.2 mmol/L，NaCl 溶液濃度為0.01、0.1、1 mol/L。圖3 所示的gLMS 是一個具有標簽描述符的準對數(shù)量值刻度尺，0 表示幾乎無法感覺到的強度，100 表示人的味覺感知到的最大強度。并且從下到上標有“沒有感覺”、“幾乎感覺不到”、“微弱”、“中等”、“強”、“非常強”、“強的難以想象”等描述詞[32]。受試者在gLMS 上標出品嘗到的每個樣品的味覺強度。通過統(tǒng)計分析gLMS 上的得分值，比較判定人群味覺敏感性。若0.32 和3.2 mmol/L PROP溶液的評分值顯著高于0.1 和1 mol/L NaCl 溶液（P<0.05）則稱為“超級敏感者”（Super-taster，ST）；若0.32 和3.2 mmol/L PROP 溶液的評分值和0.1 和1 mol/L NaCl 溶液差異不顯著（P>0.05）或兩個濃度中僅有一個PROP 溶液濃度評分值顯著高于NaCl溶液（P<0.05）則稱為“中度敏感者”（Medium-taster，MT）；若0.32 和3.2 mmol/L PROP 溶液的評分值顯著低于0.1 和1 mol/L NaCl 溶液則稱為“不敏感者”（Non-taster，NT）。

圖3 gLMS[32]Fig.3 General labeled magnitude scale[32]

通過三溶液測試，大量數(shù)據(jù)表明中度味覺敏感人群所占的比重最高，不同味覺敏感人群的測試差異主要集中在PROP 和NaCl 兩種較高濃度（0.32、0.1 mol/L 和3.2、1.0 mol/L）的溶液之間的評分差異[33?35]。

單溶液測定法只需測定一種濃度的PROP（0.32 mmol/L）和NaCl（0.1 mol/L）溶液，利用gLMS評分值鑒定味覺敏感性。單溶液試驗的受試者通過臨界值進行獨立分類，該臨界值通過計算不敏感者、中度敏感者和超級敏感者對PROP 感知強度的95%置信區(qū)間所得。Tepper 等[31]的一項試驗數(shù)據(jù)表明，高度味覺敏感者的PROP 評分范圍為大于51，在gLMS 上相當于“非常強”的范圍；味覺不敏感者的PROP 評分一般小于15.5，大約在gLMS“中等”位置；評分在15.5～51 之間是中度味覺敏感者。Dinnella等[34]根據(jù)Fischer 等[35]和Hayes 等[36]的方法，將受試者分為高度味覺敏感者（PROP 的gLMS 評分值>53），中度味覺敏感者（17

浸漬紙篩選法是借助濾紙片吸附PROP 溶液和NaCl 溶液，放置在舌頭上感知味覺強度，通過個體間gLMS 的評分值差異來區(qū)分味覺敏感性的一種心理物理測定法。與三溶液測定法和單溶液測定法相比，濾紙片浸漬法所用的PROP 溶液濃度更大，通常選用的PROP 濃度為50 mmol/L[37]。

浸漬紙篩選法檢測過程如下：將一個直徑為1.5 cm 的圓形濾紙片放置在濃度為50 mmol/L 的PROP 溶液中，用0.5 cm 左右的硅膠管分隔開，浸泡30 s 后取出，去除多余的PROP 溶液，121 ℃下烘干1 h。同樣的方法制備1.0 mol/L NaCl 溶液濾紙片，將未浸漬的紙片作為空白對照，所有制備好的濾紙片在室溫下單獨存放于密封塑料袋中。測試時，將紙片放在舌尖上直到唾液完全浸濕，然后吐出。在此過程中受試者將感受到的味覺強度標記在gLMS 上。通過此實驗方法，味覺不敏感者的PROP 評分值小于15 而NaCl 評分值較大，兩者分值差距一般為30 左右。高度味覺敏感的人PROP 評分值一般大于67，而NaCl 評分值較小，中等味覺敏感者評分值介于15～67 之間，PROP 評分值和NaCl 評分值相近[37?38]。這與單溶液試驗結(jié)果大致相同但略有差異，高度味覺敏感者的PROP 評分值相對較大。

浸漬紙篩選法與單溶液測定法類似，都是借助三溶液法作為參考，推測不同敏感人群的濃度范圍。但是浸漬紙篩選法的一個弊端是使用的溶液濃度較高，已知在高濃度下NaCl 會影響三叉神經(jīng)產(chǎn)生刺激，這種刺激對PROP 高度敏感者來說更為明顯，導致高度敏感者對NaCl 的感知強度高于其他受試者，從而影響判定結(jié)果的準確性[38]。

Alessandra 等[33]對75 人的測定結(jié)果顯示，27%的受試者味覺不敏感，37%的受試者中度敏感，36%的受試者處于高度敏感狀態(tài)。Sollai 等[39]用三溶液法測定了35 人的味覺敏感性，有12 人（34.29%）是味覺不敏感者，13 人（37.14%）是中等味覺靈敏者，另外10 人（28.57%）是味覺高度敏感者。PROP 溶液測定法操作簡單、容易實現(xiàn)，但在實際的操作過程中容易產(chǎn)生主觀評估和測量誤差，該誤差可能占表型方差的20%[40]。澳大利亞研究人員通過PROP 溶液測定法，發(fā)現(xiàn)味覺敏感性高的人對茶偏好度高，而對咖啡和酒精的偏好度較低[23]。PROP 味覺敏感性高的人更偏好清淡食物，對高脂食品、辣味食品和苦味食品等接受性較低[23]。PROP 感知特性被認為是衡量人類食物選擇和營養(yǎng)健康的重要指標，常被用于食物偏好和營養(yǎng)健康等相關(guān)研究[41]。

2 生物電位測定法

生物電位測定法通過電生理記錄直接測量人的舌表面受味覺刺激反應的信號強度，該信號強度反映了人對味覺刺激物的敏感度。人的味覺細胞對刺激物的感知強弱不同，記錄的信號呈現(xiàn)出不同的波形。Sollai 等[42]發(fā)現(xiàn)PROP 溶液刺激人的舌頭會使細胞膜內(nèi)外電位差減小，代表了味覺細胞的去極化。去極化幅度和速率與受試者的PROP 苦味感知強度相關(guān)，味覺敏感性強的受試者測得的振幅值和去極化率大，味覺敏感性弱的受試者測得的振幅值和去極化率小。

生物電位測定法所用的設備是由三個電極組成的多導生理記錄儀（圖4）。其中一個電極放在舌頭表面，用來感知味覺溶液。該電極底部是一個13 μm厚的聚酰亞胺薄膜，在其上方利用高真空蒸發(fā)技術(shù)鍍一層厚度為100 nm 的銀膜，并且在電極兩側(cè)覆蓋一層絕緣的生物相容性材料——聚對二甲苯C 薄膜（2 μm 厚），除去遠端A 的圓形區(qū)域，該區(qū)域是與舌頭接觸的部分。第二個電極僅由一根銀絲組成，為獲得良好的電接觸，其遠端卷起一個直徑為5 mm 的小球放在舌頭腹側(cè)，作為第二個終端用于差分測量。第三個電極由固體水凝膠組成，置于受試者左臉頰，該電極處于電中性狀態(tài)。圖5 是電生理記錄儀傳感器在人舌上的連接示意圖。目前大多使用的記錄設備是一個32 通道Porti7 便攜式生理測量系統(tǒng)，它是一個獨立認證的IIa 類醫(yī)療設備，用一個光纖連接到PC端，光纖的作用是提高安全性和降低主電源噪音。在利用生物電位法進行測定時，將一滴PROP 溶液（30 μL，3.2 mmol/L）通過電極孔，滴到貼在舌背表面的濾紙片上，從而誘導味覺細胞去極化。儀器將生理信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過PC 端接收生物電位值。電位值變化越大表明味覺敏感性越強[42]。

圖4 電生理記錄測量系統(tǒng)分布圖[42]Fig.4 Distribution of electrophysiological recording and measuring system[42]

圖5 受試者電生理測量過程[9]Fig.5 Electrophysiological measurement process of subjects[9]

由于該方法不需要受試者做出主觀的判斷，僅借助電信號客觀的評判感知強度，因此減少了主觀誤差。但在操作過程中受試者需要一直保持相對靜止狀態(tài)，否則會影響電極穩(wěn)定性。此外，該方法所需儀器價格較高，對實驗條件有較高要求。Pani 等[9]通過生物電位法測定味覺敏感性研究中表明，當只區(qū)別ST 和NT 時，準確率高達94%，而加入MT 時準確率為80%。研究表明，舌表面電位（the lingual surface potential，LSP）的變化與鹽味強度之間有較強的相關(guān)性。LSP 可能是參與人類鹽味信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的一個組成部分，在探究人的咸味感知機理方面發(fā)揮著重要作用[43]。

3 菌狀乳頭計數(shù)法

菌狀乳頭（Fungiform Papilla）是位于人舌背部粘膜上的淡紅色的小突起，受味覺神經(jīng)和三叉神經(jīng)支配，并攜帶人體接受味覺感受器的味蕾細胞，是用來檢測和傳遞口腔化學感覺刺激的主要結(jié)構(gòu)[44]。個體在味蕾數(shù)量上存在顯著差異，導致不同的個體對味覺刺激的感知強度不同[45]。研究表明，PROP 苦味感知能力、生物電位變化率和振幅與菌狀乳頭密度呈正相關(guān)，味覺不敏感者的菌狀乳頭密度最低，而味覺高度敏感者密度最高[14,46?48]，人的菌狀乳頭密度平均值為171.2±4.1 個/cm2[38,49?51]。因此，大量研究人員通過對受試者舌表面的菌狀乳頭計數(shù)的方法鑒定味覺敏感性。

在進行菌狀乳頭計數(shù)法測定時，受試者舌尖左前側(cè)用濾紙將唾液輕輕吸干，將一個直徑為6 mm的濾紙片放在舌頭上停留3 s，然后用藍色食用色素（如E133）對該區(qū)域進行染色。用超過1000 萬像素的相機，光學變焦21 倍拍攝照片。以每平方厘米的個數(shù)為單位，對染色區(qū)域內(nèi)的菌狀乳頭進行計數(shù)[52?53]。

菌狀乳頭計數(shù)法根據(jù)人的表型特征鑒定味覺敏感性，但人的味覺敏感性除了跟遺傳特性相關(guān)，還跟性別、年齡等因素相關(guān)，單純用該方法鑒定味覺敏感性過于片面，可以與其他方法并用。Zhou 等[54]表明較高的菌狀乳頭密度與較高的脂肪酸味覺敏感性和較高的口腔觸覺敏感性顯著相關(guān)。由此可見，菌狀乳頭計數(shù)法在味覺以及口腔觸覺等相關(guān)研究上有重要作用。

4 基因分型法

味覺是人們選擇進食的一個重要因素[55]，不同個體對同一種食物的味覺感知能力不同，這不僅取決于社會和文化因素，還與人的遺傳因素有關(guān)。正如前面所述，PROP 的苦味感知強度被用來區(qū)分人們的味覺感知能力，而這種感知PROP 苦味的能力是一種常見的遺傳特性，在全球范圍的人群中都存在[52]。

過去研究發(fā)現(xiàn)，味覺能力差異的遺傳基礎主要是TAS2R38基因的等位基因多樣性[56]。該基因編碼TAS2R38受體，該受體特異性結(jié)合化合物中的苦味硫脲物質(zhì)，如6-n-丙基硫脲嘧啶（PROP）及其相關(guān)化合物苯硫脲（PTC）。TAS2R38基因座的等位基因多樣性是由于三個單核苷酸多態(tài)性（SNP）導致的三個氨基酸替換（Pro49Ala、Ala262Val 和Val296Ile），這三個氨基酸替換產(chǎn)生了兩種常見的單倍型：顯性敏感變異型PAV 和隱性不敏感變異型AVI[56]。還發(fā)現(xiàn)了三種罕見的單倍型（AAV、AAI、PVI 和PAI），但僅限于特定群體[57]。不敏感者是AVI 單倍型純合子，敏感者當中根據(jù)PAV 單倍型的不同，味覺感知強度也不同。通過線性相關(guān)分析方法分析基因型和表型之間的比例關(guān)系，發(fā)現(xiàn)高度味覺敏感者中基因型大多為PAV/PAV（40%）和PAV/AVI（60%）雙倍型以及PAV 單倍型（70%），中等味覺敏感者大多為PAV/AVI 雙倍型（93.33%），味覺不敏感者大多為AVI/AVI 雙倍型（84.62%）和AVI 單倍型（92.31%）[35,55]。

然而，單純依靠TAS2R38基因型不能完全區(qū)分PROP 表型之間的口腔感覺差異，尤其是中等和高度味覺敏感者之間的差異[58]。相關(guān)研究表明，PROP 表型差異還可能與菌狀乳頭密度和唾液成分相關(guān)[59?60]。與菌狀乳頭密度相關(guān)的是gustin基因，也稱為碳酸酐酶VI（CA6）中的多態(tài)性rs2274333（A/G）。gustin基因編碼的蛋白質(zhì)分子量為42 kDa，由腮腺、下頜下腺和舌后腺分泌[61]，是一種促進味蕾發(fā)育的營養(yǎng)因子[62]，其多態(tài)性是由蛋白質(zhì)序列中Ser90Gly 位置的氨基酸替換導致。GG 基因型個體的菌狀乳頭密度值低于AG 和AA 基因型的個體（P≤0.0379；NewmanKeuls檢驗）。菌狀乳頭密度在AA 和AG 個體間無顯著性差異（P>0.05）。PROP 高度味覺敏感者大多是gustin基因的A 等位基因純合子，并且其菌狀乳頭密度較高，而PROP 不敏感者大多是G 等位基因純合子，其菌狀乳頭密度較低[41,57]。

采用多元線性回歸法評估gustin基因和TAS2R38基因多態(tài)性對PROP 味覺感知、菌狀乳頭密度的關(guān)系，結(jié)果表明，在苦味強度較高的情況下，gustin基因和TAS2R38基因多態(tài)性是鑒定個體味覺敏感性的顯著因素，其中TAS2R38基因多態(tài)性顯著性最高，gustin基因與菌狀乳頭密度密切相關(guān)[52]。

基因分型法測定人的味覺敏感性實驗通過采集受試者唾液樣本進行分子生物學分析，從唾液樣本中提取DNA，并將純化后的DNA 濃度在OD260（optical density 260）處測定。根據(jù)Barbarossa 等[63]的實驗方法，用PCR 技術(shù)擴增包括多態(tài)性rs2274333 的gustin基因區(qū)和TAS2R38位點上包含三個目標SNP 的兩個短區(qū)。測序后通過軟件分析核苷酸和推導的氨基酸序列，確定基因型（AAV、AAI、PVI 和PAI），以此判定受試者的味覺敏感性。

基因分型法通過分子生物學手段，避免了主觀性和不穩(wěn)定性，也不需要對受試者有較高要求。但實施該方法需要具備較高的技術(shù)含量，所需成本較高。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，由飲食引起的健康問題層出不窮，人的味覺敏感性是影響人們飲食行為的一個重要因素。致力于健康飲食的研究可以從味覺敏感性入手。通過測定人的味覺敏感性還可以了解消費者喜好，從而制定適合消費者群體的營銷策略。目前對于味覺敏感性的測定方法尚缺少統(tǒng)一的規(guī)范和標準。本文概述了幾種人類味覺敏感性測定的方法，包括心理物理測定法、生物電位測定法、菌狀乳頭計數(shù)法和基因分型法。心理物理測定法操作簡單、容易實現(xiàn)，但依靠受試者主觀的評判味覺強度，其主觀性和誤差較大。生物電位測定法是刺激物作用于舌表面產(chǎn)生的生物信號轉(zhuǎn)變成電信號，依靠電位差反映受試者對刺激物的感知強度，從而鑒定味覺敏感性。與心理物理測定法相比，該方法不受人的主觀意識的影響，少了主觀誤差，具有較高準確性。但在操作過程中受試者需要一直保持相對靜止狀態(tài)，否則會影響電極穩(wěn)定性。菌狀乳頭計數(shù)法依靠人味覺遺傳的表型特征，但人的味覺敏感性除了跟遺傳特性相關(guān)，還跟性別、年齡等因素相關(guān)，單純用該方法鑒定味覺敏感性過于片面，可以與其他方法并用。基因分型法借助分子生物學手段，避免了心理物理測定法的主觀性和不穩(wěn)定性，相比生物電位測定法不需要對受試者有較高要求，但實施該方法需要具備較高的技術(shù)含量和較高成本，要準確測定味覺敏感性也可以跟其他方法并用。綜合各方法的利弊，試驗人員可根據(jù)實驗室條件和實驗要求選擇合適的檢測方法，為確保試驗的準確性，建議采取多種方法并用的策略。目前與味覺相關(guān)的研究較少，對于部分味覺的感知機理和味覺相互作用的機理尚不明確，而味覺敏感性測定將作為一種研究方法在未來的研究中發(fā)揮重要作用。