熟水的特性研究

毛磊紅，云春艷，孫 敏

（1.上?？底R食品科技有限公司，上海 201103；2.上海應用技術大學，上海 201418）

水是維持人體生命活動的物質(zhì)基礎，是機體需求量最大、最重要的營養(yǎng)素[1]。足量飲水維持適宜水合狀態(tài)對于人體健康具有十分重要的意義[2]。自古以來，我國居民就有喝白開水的習慣，即將飲用水煮沸、晾涼后飲用。明代醫(yī)藥學家李時珍在《本草綱目》中也記載了太和湯，即沸水，性平、無毒，是一味良藥[3]。區(qū)別于未煮沸的“生水”，白開水可稱為“熟水”，研究表明熟水更安全衛(wèi)生且有助于疾病預防，尤其是消化道疾病[4]。中國營養(yǎng)學會頒布的《中國居民膳食指南（2016）》建議，一般情況下，成年人每天飲水量在1 500～1 700 mL，提倡飲用白開水和茶水[5]。

近年來，瓶裝水市場出現(xiàn)了“熟水”這一新的細分領域，根據(jù)中國飲料工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《熟水飲用水》團體標準，熟水飲用水是指以符合GB 19298中原料要求的水為生產(chǎn)用水，經(jīng)過不低于100℃加熱殺菌等工序制成的包裝飲用水[6]。因切合消費者從小就有的飲水習慣，熟水包裝飲用水上市以來備受青睞，除了與常規(guī)包裝水相比，熟水安全性能更好外，消費者普遍認為，熟水更溫和，更解渴，更好吸收，因而活性更好，更健康。然而，對于熟水是否更好吸收，熟水的感官評價的相關研究仍不足。擬從水分子團簇大小、水甘甜感、解渴與吸收性、消費者喜好度等方面探討熟水的特性，為飲用水的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品

不同處理的水樣品（K1～K4），上?？底R食品科技有限公司提供；J1樣品，市售其他品牌熟水包裝飲用水。

試驗樣品信息見表1。

表1 試驗樣品信息

1.2 主要儀器與設備

Bruker 400 MHz AVANCE 111型核磁共振儀，瑞士Bruker公司產(chǎn)品。

1.3 試驗條件

1.3.1 水分子團簇理論模擬

使用Vienna Ab-initio Simulation Package（VASP）對96個H2O組成的體系，使用密度泛函理論（DFT）進行分子動力學模擬。首先，對冰的晶體結構在極短時間內(nèi)（0.1 ns）加熱到500℃，得到水的無定形結構；對該結構分別在不同溫度下（100，125，135℃）進行分子動力學模擬，每一步的時間間隔為1 fs，共計算了1 000 000步，即1 ns。以水分子中氧原子為中心，求解3個處理溫度、室溫25℃和0℃下徑向分布函數(shù)[7-8]。

1.3.217O核磁共振（NMR）氧譜半峰寬檢測

掃描次數(shù)（NS）4 000次，延遲時間0.2 s，17O核的共振頻率為54.243 MHz。具體操作為100μL樣品+400μL氘代試劑（氘代水）進行前處理后直接上機測試，參數(shù)設置：采集脈沖程序zg，掃描總次數(shù)（NS）1 024，ch.1的頻率（O1）0，F(xiàn)1通道-90度高功率（P1）12[9]。

1.3.3 飲用水甘甜感成對比較試驗

飲用水甘甜感感官試驗采用成對比較法（GB/T 12310感官分析 成對比較檢驗）[10]，甘甜感定義為入口時類似甜味的感受。每次試驗2個樣品，評價員為經(jīng)過篩選的30人（男女各15人）。

1.3.4 飲用水解渴與吸收感官試驗

對于解渴的評估，可參照口渴程度的主觀評估方法[11]。飲用水解渴感官試驗采用的評分法，消費者型評價員60人（男女各30人）。要求測試前2 h禁食禁水，測試分2 d進行，每天測試1個樣品。吸收性通過評價志愿者飲水后的脹肚程度來反映。

口渴程度9點標度見圖1，脹肚程度9點標度見圖2。

圖1 口渴程度9點標度

圖2 脹肚程度9點標度

測試時，請志愿者先根據(jù)當前的口渴程度按9點打分法（見圖1）打分，隨后給予志愿者200 mL飲用水樣品1杯，要求志愿者全部喝完，喝完后根據(jù)口渴程度和脹肚程度（圖2）進行9點打分，收走志愿者評價表并計時。20 min后志愿者再次對當下的口渴程度和脹肚程度進行9點打分。第2天所有志愿者重復該試驗流程，樣品換成另一個飲用水樣品，其余操作都與第1天保持一致。

1.3.5 飲用水消費者喜好實驗

飲用水消費者喜好試驗采用排序法（GB/T 12315感官分析方法學排序法）[12]，消費者型評價員100人（男女各50人）。受試者根據(jù)提示認真感受飲用水的綜合感覺，根據(jù)自己對樣品的喜好程度由弱到強排序。

所有感官試驗數(shù)據(jù)處理使用中國標準化研究院感官分析軟件APPsense完成。

2 結果與分析

2.1 水分子團簇研究

飲用水中不僅存在游離狀態(tài)的水分子，還存在以氫鍵鏈接形成的不同大小的水分子團簇。水的這種團簇結構與其黏度、表面張力、沸點、熱容量等性質(zhì)密切相關[13]。有研究表明，水分子中團簇結構越小越利于吸收，活性越強[14]。試驗通過分子模擬的方法對不同熱處理溫度下水分子團簇進行理論模擬，利用17O NMR檢測氧譜半峰寬進行飲用水中水分子團簇大小的表征[15]。

2.1.1 水分子團簇理論模擬

對不同處理溫度下（100，125，135℃）進行水分子的動力學模擬，以水分子中氧原子為中心，求解3個處理溫度、室溫25℃和0℃下徑向分布函數(shù)。

不同處理溫度下水中氧原子的徑向分布函數(shù)圖見圖3。

圖3 不同處理溫度下水中氧原子的徑向分布函數(shù)圖

徑向分布函數(shù)圖中顯示，不同處理溫度下曲線的3個峰值都出現(xiàn)在r=2.78?，4.55?，6.44?處，與0℃與25℃的情況進行比較，3個處理溫度下水分子六面體結構中3個徑向距離略微右移，表明加熱處理O與O原子之間距離變大，但并未形成新的團簇結構。r=2.78?時，可以發(fā)現(xiàn)徑向分布函數(shù)值100℃〉125℃〉135℃，說明溫度越高，水分子之間距離的分布越廣，原有分子間氫鍵破壞的可能更高，形成新團簇的可能性也越高?？傮w而言，在不同熱處理溫度下，得到的徑向分布函數(shù)差別不大。在模擬的1 ns過程中，沒有出現(xiàn)表征其他團簇結構的峰。這可能由于新團簇形成及穩(wěn)定需要時間，量化計算難以實現(xiàn)長時間的模擬。

2.1.2 核磁氧譜半峰寬檢測

對所有試驗樣品進行17O NMR檢測半峰寬。

飲用水17O核磁氧譜半峰寬見表2。

表2 飲用水17O核磁氧譜半峰寬

由表2可知，所有水樣品核磁氧譜半峰寬都小于100 Hz，均可認為是小分子水，但目前對于小分子水的研究仍存在爭議[16]。不同熱處理后飲用水樣品17O核磁氧譜半峰寬并沒有明顯差異，受檢測方法的限制，從目前的數(shù)據(jù)來看，較難判斷熟水的分子團簇更小。綜上，對于水分子團簇的理論模擬和試驗檢測都存在局限性，難以從分子團簇大小的角度解釋熟水的生物活性。

2.2 感官評價

飲用水感官評價是評價飲用水品質(zhì)的一項重要手段，飲用水感官不僅是水質(zhì)的綜合反映，也是人類選擇飲用水的重要影響因素[17]。從甘甜感、解渴與吸收性、消費者喜好度等方面對熟水進行感官評價。

2.2.1 飲用水甘甜感

飲用水對人的感官刺激非常微小，水中的有機或無機離子可能帶來一些滋味感覺[18]。有研究認為，飲用水后水沖掉了味蕾上甜味受體的抑制劑，從而產(chǎn)生甜的滋味感覺[19]。眾多消費者認為熟水飲用水口感更甘甜，甘甜感可以作為熟水的口感特性之一。為此，試驗設計成對比較感官評價以探討未加熱的水與熱處理之后的水之間（K1 vs K4），不同熱處理熟水之間（K2 vs K4）的甘甜感差異。

飲用水甘甜感成對比較試驗結果見表3。

表3 飲用水甘甜感成對比較試驗結果

由表3可知，對于同一品牌的水樣品，不同熱處理條件下的產(chǎn)品甘甜感在統(tǒng)計學上沒有顯著性差異，但是更多的感官評價員認為熟水樣品較未加熱樣品更甘甜（K4〉K1），更高溫度處理的熟水樣品更甘甜（K4〉K2）。

2.2.2 解渴與吸收性

日常飲水最重要的作用是補充水分、緩解口干口渴等不適，我國民眾普遍認為熟水更為解渴且好吸收不脹肚。為此，試驗設計解渴與吸收感官試驗探討未加熱水與熟水（K1 vs K4）在解渴與吸收方面的差異。

口渴程度和脹肚程度平均分見表4。

表4 口渴程度和脹肚程度平均分

根據(jù)《中國居民膳食指南》推薦，成人1 d飲水1 500～1 700 mL，7～8杯，建議飲用白開水。除去睡眠8 h，剩余1日16 h中約每2 h飲水200 mL左右。因此，試驗中要求志愿者禁水禁食2 h后給予200 mL飲用水。從表4結果來看，禁水禁食2 h后志愿者都處于比較口渴需要補充水分的狀態(tài)，平均分為7分左右，飲水200 mL后口渴程度顯著降低，平均4分左右；飲水20 min后口渴程度略升高，平均分為5分左右。但從平均分來看，樣品K1和K4對志愿者口渴程度的影響并沒有顯著性差異，這主要由于個體差異大，志愿者飲水前的口渴程度差別明顯。因此，以每位志愿者每次禁水禁食2 h后，飲水前的口渴程度打分為各志愿者口渴程度的100%，分別計算飲水后0 min時的口渴程度和飲水后20 min時的口渴程度。

飲水后口渴程度比較見圖4，飲水后脹肚程度比較見圖5。

圖4 飲水后口渴程度比較

圖5 飲水后脹肚程度比較

飲用K1樣品、K4樣品后，志愿者口渴程度從100%分別下降到56.8%，56.3%，2個樣品之間差異不明顯；但20 min后，K4樣品的口渴程度為70.3%，低于K1樣品7%，說明K4樣品飲用后緩解口渴效果更好，時效更長。

比較飲用200 mL樣品后的志愿者脹肚程度的評分發(fā)現(xiàn)，K4樣品飲用后0 min，飲用后20 min脹肚程度得分都低于K1樣品飲用后的脹肚程度得分。將每位志愿者飲水0 min后的脹肚程度得分作為100%，計算各位志愿者20 min后的脹肚程度。由圖5可知，20 min后K1樣品的脹肚程度下降到88%，而K4樣品的脹肚程度下降到76%，可以表明K4樣品吸收較K1樣品好，因而相同時間內(nèi)脹肚程度下降更多。

綜上可得出，飲用熟水樣品K4后比飲用未加熱樣品K1后的口渴程度和脹肚程度都低，可以表明熟水比未加熱的水更解渴，更易吸收。

2.2.3 消費者喜好度

消費者對飲用水的接受性和喜好度是影響選擇飲用水的重要因素[20]。熟水包裝飲用水上市后獲得眾多消費者的青睞，為探究不同飲用水是否存在消費者喜好度差異，試驗設計喜好度排序感官試驗探究消費對同一品牌未加熱水與熟水、不同品牌熟水（K1，K4，J1）的喜好情況。

飲用水消費者喜好排序試驗結果見表5。

表5 飲用水消費者喜好排序試驗結果

試驗招募100名消費者，共收集有效結果99份，按照喜好度從弱到強排序為J1〈K1〈K4，即消費者最喜歡的是樣品K4，其次是樣品K1，J1，但從統(tǒng)計學來看3個樣品在消費者喜好度上沒有顯著性差異（p〉0.1）。結合表3甘甜感成對對比較結果而言，熟水K4在甘甜感和消費者喜好度上都優(yōu)于未加熱水K1，可推測甘甜感是影響消費者喜好的因素之一。消費者對不同品牌的熟水也可能存在喜好性差異，后續(xù)可以進一步擴大樣本量，進行消費者接受性感官評價，以指導熟水產(chǎn)品的開發(fā)。

3 結論

研究從水分子團簇大小及感官評價的角度探討熟水的特性。熱處理對水分子團簇大小影響不大，水分子團簇大小的理論模擬和實驗檢測都存在局限性，尚不能確定熟水是因為具有更小的水分子團簇而比未加熱水活性更好。感官評價結果表明，熟水在甘甜感、解渴與吸收性以及消費者喜好度上都優(yōu)于未加熱的水，這些可能是熟水飲用水受到青睞的原因。對于熟水的感官特性分析以及消費者喜好度與感官特性之間的關系仍有待后續(xù)進一步研究。