Теоретические предпосылки

Тестирование вкусовой чувствительности

Цель работы: определение способности распознавать основные виды вкуса и испытание индивидуальной вкусовой чувствительности.

Теоретические предпосылки

Органолептические показатели продуктов питания часто являются главными при выборе их покупателями и служат основой оперативного сенсорного контроля в производстве.

Термин «сенсорный» происходит от латинского слова sensus (чувство, ощущение). Термин «органолептический» происходит от греческих слов organon (орудие, инструмент, орган) и leptikos (склонный брать или принимать) и означает выявляемый с помощью органов чувств. В зарубежной и отечественной литературе термины «органолептическая оценка» и «сенсорный анализ» часто применяются как равнозначные. Органолептическая оценка качества пищевых и вкусовых продуктов – оценка, при которой информация о качестве воспринимается органами чувств человека.

Наука, изучающая потребительские свойства продовольственных товаров, пищевых ингредиентов, полуфабрикатов, с помощью сенсорных анализаторов человека, называется органолептикой. Она базируется на знаниях психологии и физиологии человека, статистических методах, математике.

К сенсорным анализаторам у человека относятся:

органы - глаза, нос, язык, уши, воспринимающие воздействие света,

запаха, вкуса, звука и создающие нервные импульсы;

нервы, проводящие в кору головного мозга импульсы, воспринятые чувствительными рецепторами в органах чувств;

группы нервных клеток в центрах коры головного мозга в них происходит психологический анализ импульсов, позволяющий различать цвета, запахи, вкус, консистенцию, звуки. На рис. 1. изображены центры восприятия в коре головного мозга.

Рисунок 1. Дифференцирование главных центров восприятия в коре головного мозга.

1 – двигательный центр, 2 – центральная борозда, 3 – центр осязания, 4 – вкусовой центр, 5 – зрительный центр, 6 – слуховой центр, 7 – центр обоняния, 8 – жевательный центр.

Для тестирования сенсорных анализаторов разработаны аналитические методы, позволяющие с высокой точностью определять способность дегустатора различать цвета, запахи, виды и интенсивность вкуса, дифференцировать сенсорные ощущения. По данным ученых, сенсорные реакции для отдельных органов чувств различаются по продолжительности:

зрение - 0,013 — 0,045с;

слух - 0,0127 — 0,0215с;

осязание - 0,0024-0,0089с;

вкус - 0,0015-0,004с.

Время, в течение которого сохраняется ощущение от воздействия импульса, также неодинаково для разных органов чувств. Так зрительные ощущения сохраняются значительно дольше, даже если закрыть глаза или отвернуться от исследуемого объекта, а орган обоняния перестает чувствовать запах, если удалить его источник. При резком охлаждении рецепторов вкуса, запаха или осязания могут не восприниматься соответствующие импульсы. Алкоголь, никотин, наркотики, одурманивающие мозг, отрицательно влияют на сенсорные анализаторы.

Органолептический анализ пищевых и вкусовых продуктов проводится посредством дегустаций, которые представляют собой исследования, осуществляемые с помощью органов чувств эксперта-дегустатора без применения измерительных приборов.

С помощью зрения определяют:

внешний вид — общее зрительное ощущение, производимое продуктом; форму — геометрические свойства (пропорции) продукта;

цвет — впечатление, вызванное световым импульсом, определенное доминирующей длиной световой волны и интенсивностью;

блеск — способность продукта отражать большую часть лучей, падающих на поверхность, в зависимости от ее гладкости;

прозрачность — свойство жидких продуктов, зависящее от степени пропускания света через слой жидкости определенной толщины.

Показатели качества продукта, оцениваемые с помощью глубокого осязания (нажима):

консистенция — характеристика текстуры, отражающая совокупность реологических свойств пищевых продуктов;

плотность — свойство сопротивления продукта, воз­никающее при нажиме;

эластичность — способность продукта возвращать первоначальную форму после прекращения нажима, не превышающего критической величины (предела эластичности);

упругость — характеристика текстуры, обусловленная скоростьюи степенью восстановления исходных размеров продукта после прекращения деформирующего воздействия;

липкость — способность текстуры, обусловленная усилием, необходимым для преодоления силы притяжения между поверхностью продукта и языком, нёбом, зубами или руками;

пластичность — свойство текстуры не разрушаться в процессе и после прекращения деформирующего воздействия;

хрупкость — свойство текстуры разрушаться при небольших резких деформациях.

Показатели качества продукта, определяемые обонянием:

запах — ощущение, возникающее при возбуждении рецепторов обоняния, определяемое качественно и количественно;

аромат — приятный гармонический запах, характерный для данного пищевого продукта (ординарного вина, чая, напитков, фруктов, специй и др.);

«букет» — приятный развивающийся запах, формирующийся под влиянием сложных процессов, происходящих во время созревания, брожения и ферментации (например, при выдержке вин и коньяков, при созревании сычужных сыров, рыбных консервов типов «Шпроты» и «Сардины», при ферментации чая, обжарке зерен кофе и т.д.).

С помощью органов чувств в полости рта определяют следующие параметры качества:

сочность — впечатление осязания, производимое соками продукта во время разжёвывания (например, продукт сочный, малосочный, суховатый, сухой);

однородность — впечатление осязания, производимое размерами частиц продукта (однородность шоколадной массы, конфетных начинок);

консистенция — осязание, воспринимающее густоту, клейкость продукта, силу нажима; она чувствуется при распределении продукта на языке (консистенция жидкая, сиропообразная, густая, плотная);

волокнистость — впечатление, вызываемое волокнами, оказывающими сопротивление при разжевывании продукта, которое можно ощущать качественно и количественно (например, мясо с тонкими волокнами); крошливость — свойство твердого продукта крошиться при раскусывании и разжевывании, обусловленное слабой степенью сцепления между частицами;

нежность — условный термин, оценивается как сопротивление, которое оказывает продукт при разжевывании (например, мягкое яблоко, хрустящий огурец, нежное мясо);

терпкость — ощущение осязания, вызванное тем, что внутренняя поверхность полости рта стягивается и при этом появляется сухость во рту; вкус — ощущение, возникающее при возбуждении рецепторов и определяемое как качественно (сладкий, соленый, кислый, горький), так и количественно (интенсивность вкуса);

флевор (флейвор), или вкусность, - комплексное ощущение вкуса, запаха и осязания при распределении продукта в полости рта — определяется качественно и количественно.

Текстура — термин относится к макроструктуре пищевого продукта, которая характеризуется комплексом зрительных, слуховых и осязательных ощущений, возникающих при разжевывании продукта. Текстура бывает твердая, упругая, волокнистая, пористая, слоистая, мягкая, жесткая, нежная, хрупкая, клейкая, липкая и др.

Восприятие запахов. Обоняние – чрезвычайно тонкое чувство. Человек без труда различает и запоминает до 1000 запахов, а опытный специалист способен различить 10000 – 17000 запахов.

Орган обоняния находится в носовой полости. Обонятельный эпителий располагается на площади 3 — 5 см², имеет желтый цвет благодаря присутствию зернышек красящего вещества в особых чувствительных клетках, расположенных в слизистой оболочке верхней части перегородки, свода носа и других его частях. Обонятельный эпителий, расположенный в верхней части носовой полости, находится в прямой связи с ротовой полостью. Молекулы летучих ароматобразующих веществ, находящиеся в ротовой полости, легко попадают через носоглотку в носовую полость (рис. 2).

Рисунок 2. Схема воздушных потоков при обонянии

1 – ноздри, 2 – носовые раковины (нижняя, центральная, верхняя), 3 – обонятельный эпителий области обоняния, 4 – твёрдое нёбо, 5 – носовая часть горла, ведущая в ротовую полость и лёгкие

Разновидность обоняния возникает при возбуждении тройничного нерва, имеющего множество окончаний в носовой полости. Нервы глотки и языка, блуждающий нерв гортани и другие нервы плохо возбуждаются при воздействии ароматобразующих веществ.

Обнаружено возбуждающее влияние определенных запахов на способность к интенсивной физической или умственной работе, а также успокаивающее влияние отдельных запахов на нервную и другие системы человека. В Японии некоторые фирмы применяют эти свойства эфирных масел для управления работоспособностью сотрудников и повышения эффективности деятельности своих фирм. В течение рабочего дня воздух в служебных помещениях одорируется через систему кондиционеров определенным запахом, стимулирующим нервную систему (в первой половине) или успокаивающим работников (в конце рабочего дня).

Предложено несколько систем классификации, подразделяющих запахи на 4, 7, 9, 10, 11 групп, которые в сочетании создают существующие оттенки. Например, классификация, созданная Крокером и Гендерсоном (1927 г.), подразделяет все известные запахи на четыре группы: 1 - ароматно-цветочный (некоторые кетоны, обладающие запахом фиалки, а также запахом мускуса); 2 - кислотный (элементы этого запаха содержатся в муравьиной и уксусной кислотах); 3 - запах гари (жареный кофе и фурфурол); 4 - каприловый (козий, встречается в сивушных маслах, прогорк­лых жирах, керосине, бензине, в запахе разлагающихся трупов и выделениях животных).

Наибольшее распространение получила разработанная Амуром в 1962 г. классификация, выделяющая семь основных, или первичных, запахов:

Камфорный (гексахлорэтана); 2 - мускусный (мускуса, ксилола); 3 - цветочный (а-амилпиридина); 4 - мятный (ментола); 5 - эфирный (этилового эфира); 6 - острый (муравьиной кислоты); 7 - гнилостный (сероводорода).

Вкусовые ощущения. Восприятие запаха неразрывно связано с ощущением вкуса. В аналитической терминологии выделяют четыре основных вида вкуса: соленый — ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является раствор хлорида натрия; сладкий — ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является водный раствор сахарозы; горький — ощущение, для которого типичными вкусовыми стимулами являются водные растворы кофеина, хинина и некоторых других алкалоидов; кислый — ощущение, для которого типичными вкусовыми стимулами являются водные растворы винной, лимонной и ряда других кислот.

Остальные виды и оттенки вкусов представляют собой сложные ощущения этих вкусов.

В последнее время к четырем типам вкусов добавляют щелочной и вяжущий. Щелочной возникает от химического раздражения слизистой оболочки в полости рта и не обусловлен специфическими вкусовыми рецепторами. Типичным стимулом для ощущения щелочного вкуса является водный раствор бикарбоната натрия, а для вяжущего вкуса — водный раствор таннинов.

В зарубежной литературе при описании вкуса пищевых продуктов часто употребляют термин umami, которым обозначают приятное ощущение, вызываемое глутаминатом натрия и нуклеотидами. Вещества, дающие ощущение umami, интенсифицируют вкус пищевого продукта, усиливают некоторые его характеристики, как, например, приятность, ощущение наполненности, совершенство вкуса.

Вкусовые ощущения воспринимаются с различной скоростью:

соленый > сладкий > кислый > горький.

Это объясняется неравномерным расположением вкусовых рецепторов (рис. 3).

Рисунок 3. Дифференцирование вкусовых ощущений, воспринимаемых языком человека

Наружная воспринимающая часть органа вкуса человека представлена вкусовыми луковицами, которые находятся в так называемых сосочках (почках) языка. Отдельные луковицы разбросаны также в слизистой оболочке мягкого нёба, задней стенке надгортанника и даже на боковых стенках гортани. Общее количество вкусовых луковиц может достигать нескольких тысяч.

Вкусовые рецепторы подвержены быстрому отмиранию и новообразованию. С возрастом количество вкусовых луковиц может уменьшаться в два-три раза, что приводит к сильному снижению вкусовых ощущений.

Рецепторы вкуса на языке имеют явно выраженную специфичность. На самом кончике языка и по краям расположены крупные грибовидные сосочки, в каждом из которых по 8—10 луковиц. Сладкий вкус более всего ощущается концом языка, соленый — краями передней части языка, кислый — краями задней части языка. У основания языка находятся желобковатые сосочки, в каждом из которых по 100—150 вкусовых луковиц, воспринимающих горький вкус рис. 4.

Орган вкуса (язык) человека является химическим анализатором. Механизм его функционирования состоит в том, что вещество, растворенное в воде или в слюне, проникает через вкусовые поры к луковицам, в которых химические раздражения превращаются в нервные импульсы, передающиеся по нервным волокнам в центральную нервную систему. Химическим рецептором на языке служит белок. Восприятие вкуса происходит лучше при соприкосновении языка со стенками сосуда, а прижимание языка к нёбу облегчает проникновение пробуемого раствора в поры вкусовых сосочков луковиц (рис.5).

Общепризнанной теории вкуса нет, так как механизм функционирования клеток органа вкуса недостаточно изучен, а существующие гипотезы основаны на физико-химических, химических и ферментативных предпосылках.

Установлена некоторая зависимость между химической природой вкусового вещества и вызываемым им ощущением вкуса. Но вещества разного строения могут иметь одинаковый вкус и, наоборот, вещества одинаковой химической природы обладают разным вкусом. Так, сладкими ощущаются не только сахара, но и многие аминокислоты, а из растительного сырья выделен белок туаматин с молекулярной массой 22 тыс., состоящий из 207 остатков аминокислот, при этом в 8000 раз слаще сахарозы.

Ощущение вкуса может меняться в зависимости от массовой доли вещества. Раствор поваренной соли ниже пороговой концентрации воспринимается сладким. Растворы хлорида калия по мере увеличения концентрации меняют вкус от сладкого, затем горького, горько-соленого до ощущения сложного вкуса, в котором сочетаются соленый, горький и кислый. Вещества с интенсивным сладким вкусом (сахарин, аспартам, цикламаты), используемые как заменители сахаров, имеют горький вкус при повышенной массовой доле.

Рисунок 5. Схематичное изображение вкусовой луковицы

1 – вкусовая пора, 2 – клетка органа чувств, 3 – нервные волокна, 4 – соединительная ткань, 5 – основные клетки, 6 – вкусовые клетки, 7 – многослойный эпителий.

Соленым вкусом обладают кристаллические, растворимые в воде соли, которые диссоциируют с образованием положительных и отрицательных ионов. За исключением хлорида натрия, который имеет чисто соленый вкус, все другие соли вызывают более или менее смешанные вкусовые ощущения. Качество соленого вкуса в основном определяется анионом, а интенсивность вкуса — катионом. При концентрации хлорида натрия (моль/л) 0,009 раствор вкуса не имеет, в пределах 0,01 — 0,03 растворы имеют сладкий вкус раз­ной интенсивности, 0,04 и выше — соленый. При концентрации хлорида калия (моль/л) 0,009 — 0,02 растворы имеют сладкий вкус, 0,03—0,04 — горький, 0,05 — 0,1 — горький и соленый, а начиная с 0,2 и выше — соленый, горький и кислый. Йодид калия имеет горький вкус, бромид калия — солено-горький, хлорид кальция — горький.

Кислый вкус вызывают неорганические кислоты, а также органические кислоты и их соли. Вкусовое качество кислого зависит в основном от концентрации ионов водорода. Для органических кислот интенсивность ощущения кислого вкуса превосходит ожидаемую.

Типичными горькими веществами являются алкалоиды хинин и кофеин. Горький вкус имеют многие минеральные соли, большинство нитросоединений, некоторые аминокислоты, пептиды, фенольные компоненты дыма и копченостей.

Пороговые концентрации соединений в водных растворах и продуктах не совпадают, и это надо учитывать в технологических разработках. Интенсивность органолептического ощущения поваренной соли в рыбе на 0,4- 1 % ниже, чем в растворе соответствующей концентрации.

Одни вещества могут маскировать или, напротив, усиливать вкусовые ощущения других компонентов пищи. Смешивание основных вкусов, а также изменение их интенсивности могут вызвать такие сложные комплексные явления, как соперничество вкусов, компенсация вкусов, исчезновение повторного вкуса, контрастный вкус.