虚拟现实技术对橙汁感官测试的影响

◎ 许童桐，袁 洋，宋 佳

（四川工商职业技术学院，四川 都江堰 611830）

感官检验已成为分析或改善产品口感最常用的方法之一。例如，改善葡萄酒发酵中的香气[1]，苹果酒产品的甜、酸甚至苦味[2]。在科技飞速发展的今天，人们在消费食物时，更关注于更舒适的环境。PETROVICH等[3]提出近端视觉刺激可能成为刺激食物消费的信息，但这种信息可能导致肥胖症的产生和单调饮食习惯的形成，从而影响消费者的健康。LEDOUX等[4]提出，虚拟情景感官技术为测试者带来的消费食物的刺激远大于2D图片所带来的消费食物的欲望。此外，目前的研究表明，环境对食物摄入的影响可能被严重低估，环境中的不同因素会影响人们的偏好[5]。因此，虚拟现实情景测试技术在食品感官测试中具有重要意义。然而，在目前的感官测试领域，关于虚拟现实情景测试技术应用的研究较少，但也有一些研究者提出了该技术在食品工业的重要性。例如，PETIT等[6]利用改变装潢实现虚拟情景感官测试，BANGCUYO等[7]研究者利用3D环绕技术实现虚拟咖啡厅进行情景感官测试。但这些方法对于情景测试具有较大的局限性，如改变装潢会给测试者带来突兀的感官感受，会严重影响感官测试结果。而利用头戴VR眼镜的技术则会大大降低这种突兀的、不适应的感觉，最终带来更准确的结果[8]。

VR是一种新兴的技术，它是基于复杂的计算机技术来设置程序，用三维图形来创造一个合成的现实世界。在感官实验中，测试者可以头戴VR眼镜，体验VR带来视觉、听觉、触觉和沉浸式环境等自然设置的虚拟组合，同时置身于这种虚拟环境中品尝食物的味道。利用VR技术进行情景食品感官测试在食品行业中是一项新的实验方法。本文将通过9分享乐分析、感官属性分析、JAR和TPS分析、购买意图（PI）分析和CATA（Check-All-That-Apply）情绪术语分析对VR技术进行简单研究。

1 材料与方法

1.1 设备和材料准备

1.1.1 基于虚拟现实技术的计算机

表1显示了VR的基本参数信息。镜面90°升降设计，几乎可以实现虚拟与现实世界的轻松切换。此外，该设备还具有可调节的头戴设计，使该设备能更好地贴合头部，减轻鼻面部的重量。

表1 VR参数表

1.1.2 感官测试环境

在传统实验室环境中进行测试，该实验室面积约为5 m×5 m，房间的角落里有一台基于VR的计算机。测试温度为21 ℃。虚拟现实测试环境选择在海边，基于早期文献数据说明，设计的虚拟现实场景应与样品之间具有显著适用性[9]。因此，VR场景选择在沙滩上与样品橙汁相匹配。在设置场景的过程中，须确保所有的设施场景都能够在VR眼镜中看到。随后让测试者适应VR环境后，进行情景感官测试，小组成员戴护目镜时的背景和VR 护目镜中的场景见图1。

1.1.3 测试样品

在本实验中，考虑到测试者在不同的地区生活，且具有不同的习惯及偏好。例如，不同地区的测试者对咖啡、茶的口味喜爱更加多样化[7]。此外，大部分测试者不具备品酒资格，因此葡萄酒或蒸馏酒的感官会随着香气和其他感官指标的评估而变得复杂[10]。因此，橙汁更符合本次实验要求，更受大众喜爱。

1.1.4 实验测试者

在整个实验中，招募了40名有喝橙汁习惯的测试者。其中男性18人，女性22人，年龄均在20～40岁。

1.2 实验程序

整个测试包括两个试验（在传统的实验室环境中和基于VR技术虚拟环境中各测试一次），每个试验测试两个样品（全糖橙汁和50%含糖量的橙汁）。测试者戴上VR护目镜，调整头部的尺寸，慢慢适应VR环境。适应VR眼镜后，测试者要在虚拟场景中品尝其中一个样本，之后可摘下眼镜，完成问卷。问卷中包含9分感官享乐测试表，感官属性的可接受性、JAR分析与TPS分析的关联、购买意向（PI）以及情绪术语CATA分析。完成问卷后，对另一样品进行同样流程的测试。在整个实验过程中，测试者对样品顺序并不知情（盲测）。

2 结果与分析

2.1 9分享乐属性结果

对全糖及半塘样品进行4次试验，得到了橙味、甜、酸、品尝后觉和总体喜欢5个享乐属性及感官属性（含糖量VR）、原味含量（全糖）和原味在VR中（全糖VR），采用One-way ANOVA方法对数据进行分析，数据见表2和表3。

表2 9分享乐结果数据表

表3 虚拟现实和实验室环境下两种样品的感官属性数据表

表3数据显示两个样本在4个实验中测试的5个属性得分。同一样品在两种不同环境下的橙味（8.02～8.20；4.60～4.66）、酸味（4.56～4.85；3.78～3.95）、苦 味（4.56～4.85；3.78～3.95）、甜味（7.78～7.85；4.44～4.64）均不显著。不同环境下半糖样品黏度评分在实验室场景中为4.40，VR为5.11，差异有显著性意义（P<0.05）。

2.2 JAR分析

通过JAR分析，确定了两个样本在总体喜欢属性上的差异。“太多（too much）”“正好（just about right）”和“太少（not enough）”是反映消费者接受程度和偏好的3个层次。JAR在感官中常被用作评判方式，以了解产品在某些关键属性上是否“太少”或“太多”[11]。图2、图3、图4和图5说明了在这4个试验中的4个属性中各项的百分比。此外，JAR分析与TPS（总惩罚分数）相关联，如果惩罚分数大于0.5的属性，它会显著影响消费者的可接受性。

图2 VR和实验室环境下含半糖量样品和全糖样品的甜味图

图3 VR和实验室环境下含半糖样品和全糖样品的橙味图

图4 VR和实验室环境下含半糖样品和全糖样品的酸味图

图5 VR和实验室环境下含半糖样品和全糖样品的苦味图

JAR分析说明了两个样品在4个测试中的甜味、酸味、橙味和苦味中“太多”“正好”和“太少”的百分比。根据JAR的数据可以得到每个属性的TPS。但明显的是，几乎所有的TPS都有不同程度的下降。在VR环境下，含半糖量样品甜度的TPS为从0.97下降到0.64，全糖样品的TPS下降至0.2。说明在VR环境下，两种样品的可接受程度有所提高，尤其是全糖产品的甜味TPS一直低于0.5，表明VR虚拟环境对产品的甜度指标起到积极作用。此外，酸味、苦味和橙味项目呈现相同的趋势，尤其是酸味指标中，含半糖量样品的TPS从实验室环境0.64降至VR环境中的0.48、苦味中含半糖样品的TPS从0.76（实验室环境）降至VR环境中的0.42（VR环境）、苦味中全糖样品的TPS从0.85（实验室环境）降至VR环境中的0.48，说明VR对这两个样品在苦味、酸味和甜味指标中的对测试者的可接受程度都有所提高（TPS在0.5以下表示可接受性），详见图6、图7、图8、图9。

图6 4项甜味属性的TPS研究图

图7 4项酸味属性的TPS研究图

图8 4项橙味属性的TPS研究图

图9 4项苦味属性的TPS图

2.3 购买意向

为了分析VR技术的应用前景和市场潜力，以使用全糖和半糖样品对消费者的购买意向进行测试。当两个样品分别在VR和实验室测试完毕后，进而告知测试者两款样品的甜味均来自于甜味剂而非真正的糖时，测试者是否会改变其购买意向做分析。表4说明测试者购买意向的改变，对于两个样品被告知是否含糖，是否存在显著差异。同时采用Cochran Q检验（用于多个实验之间的比较）和McNemar检验（用于确定向消费者提供含代糖信息前后购买意向的统计差异）进行分析，结论见表4。

表4 干预前后在VR和实验室环境下对半糖样品和全糖样品的购买意向对照表

由表4知，对于两个样本，VR环境对测试者购买意向没有显著影响，对于半糖样本，在实验室环境下想购买该物品的测试者百分比与在VR环境下想购买该物品的测试者百分比相同。在全糖样品中，VR环境中的比例（27%）超过了实验室环境中的比例（23%），但并无太大差别。此时VR对于产品的购买意向几乎没有任何促进或消极作用。然而当测试者被告知两种样品均不含糖时，甜味是因为添加了代糖的缘故，在实验室环境下，半糖样品购买率由11%上升到18%（P≥0.05）。全糖样品的购买率在实验室和VR环境下的变化分别为23%～62%和27%～68%（P<0.05）。因此，无糖对很大一部分人的购买意向有促进作用，在食品口感和受众度较高时（总体喜好分值较高），健康方面是消费者在购买产品时会考虑到的主要因素之一。

2.4 情绪术语的对应分析

图10显示了CATA问题中情绪术语的对应分析，此分析要求测试者指出这些术语是否适合4个线索中的两个样本。根据测试者的描述，约有10个词拥有较高的频率。从图10来看，VR环境下的两个样本都与“happy, joyful, peaceful, pleased”相关，而实验室环境下的测试结果则与“sad, worried, bored, choking, interesting and tight”有关。此外，几乎所有的测试者都描述了一个相同的情况，即9分享乐测验的总体喜欢得分越高[（全糖组为（6.07±0.79）>（5.89±0.79）；半糖组为（4.66±0.55）>（4.60±0.55）]，则越多提到快乐、喜悦等积极词汇，反之消极情绪则越多。

图10 两个样本在4种情境下CATA情绪术语的对应分析图

3 讨论与结论

通过TPS分析、PI和情绪术语分析，结果均表明少糖样品的可接受性和偏好远低于全糖样品。虽然在实验室或VR环境中的显著差异没有出现很多次，但VR环境增加了两个样本中每个属性的平均分数。此外，JAR和TPS分析指出，同一样本在不同环境下的总可接受性发生了变化，在VR环境中有所增加，表明VR促进了饮食环境的偏好，这与之前的观点一致。情景感官测试提高了参与度，对消费者更具吸引力[7]。最终，情绪术语分析指出情景感官测验与测试者情绪和喜好有关。VR中与食物项匹配度更相关的测试环境会对应越高的总体喜欢分数。

情绪上，更多积极的词汇和更高接受性的描述与被测样本有关，这可能证明了KING[5]的说法，即测试者可能对不熟悉的设备或者更与食物相匹配的环境产生好奇情绪，这可能获得消极或积极的结果。此外，实验过程的顺序也可能导致不同的结果。在整个测试中，第一个被测试的样品是半糖样品，较少的糖会导致一些不愉悦的感觉，最终导致产品具有较低的9分享乐分数，虽然有大约30 s的时间让他们平静下来，适应温度和实验环境。此外，在整个测试后，测试者从口头问卷中列出了VR技术和本实验的几个局限性。几乎所有的测试者都提到，VR技术中的环境没有包含的与之匹配的活物，例如人类、飞禽、鱼等，感觉更像一个孤立的、没有生命和精神的岛屿。而且当天室温为21 ℃，与VR场景并不高度匹配。因此，这些因素可能会影响实验结果。更重要的是，在整个实验过程中，没有声音的参与，可能加剧了对实验结果的负面影响。正如WANG等[12]指出的，和谐的音乐会增强人们的感知能力，比如增强人们对甜味的偏好程度，但不协调的画面和声音会加剧情景感官的负面结果。同时，VR技术在感官测试中的应用也有一些负面的结果。一些测试者提到，他们在喝样品时戴护目镜并不方便，如果VR技术可以将眼镜设计得更小更轻，类似人们戴眼镜时的方便程度，情况将会好很多。因此，基于所有这些因素，两个样本在9分享乐实验及感官属性分析中并未得到太高的分数，然而，对于全糖样本，VR似乎呈现出一种更乐观的趋势，较匹配的实验场景和VR设备大大增加了测试者的好奇心，比对着实验室的墙壁做感官测试更具有趣味性，更能极大地影响测试者对于VR环境的接受程度。虽然总体喜好得分和感觉属性之间没有显著差异，但增强了测试者的购买意向（PI）及两个样本的酸味、苦味和橙味的可接受性。因此，这一结果与PETIT[6]所指出的结果是一致的。他们声称，在环境研究中，自然环境中测试比大多数时候的实验室测试评分更高。

4 两个样本中的健康问题

然而，当涉及到与健康相关的因素时，结果差异很大。在被告知两个样本中都添加了甜味剂（代糖）后，测试者极大地改变了意向。结果显示，全糖样品均在实验室环境中和VR环境中有较高的购买意向，购买人数百分比分别从23%涨至62%和27%涨至68%（p＜0.05），即使是得分和可接受度较低的半糖产品，购买意向也有不同程度的提升。因此，测试者在涉及健康相关的问题时，无糖饮料往往更被偏爱，即使样本的可接受性和总体喜好程度较低。这几乎与TARANC´ON等[13]的结论相同，当对食品进行筛选时，消费者会更本能地关注到健康本身。

5 VR技术在食品行业中的应用前景

VR技术在食品情景感官测试实验中的前景较为乐观。情绪术语的对应分析还表明，VR情境感官测试与一些积极情绪存在联系，这种情绪会积极地影响消费者的期望和体验，因此，消费者行为可以被一些无意识的情境因素所改变，与在实验室枯燥的环境进行感官测试有显著性差异[14]。正如JAEGER等[8]提到的，由于其特殊的经验和感觉，基于VR技术与食品感官评估相结合的情景感官测试技术在食品行业中具有广阔的发展前景，且这项技术将成为未来的一个新兴产业。