满足用户需求的直饮水感官评价方法的研究

方雯 周海昕 陈东坡 张开川 姜胡玲 陈天

杭州老板电器股份有限公司 浙江杭州 311100

0 引言

近年来，随着社会生活和技术的不断发展，人们对饮用水的质量越来越关注，特别是一些水污染事件的发生，让人们意识到饮水环境存在潜在危险，家庭净水机成为用户解决家庭安全饮用水的首选。从事饮水安全工作及研究的科学工作者、设备厂家、供水厂家等均在不断探索，在技术研究、标准建设等方面持续提升饮水安全及质量。如中国家用电器研究院在2016年推出净水器A+认证[1]，用以提升净水机质量水平。饮用水的感官评价标准也逐步完善，比如GB/T 5750.4-2006《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》[2]，色度、浑浊度、pH值等维度的评价方法，实施便利，应用方便。但饮用水感官指标还是会出现不能满足用户实际使用需求的情况。目前市面上净饮水机、管线机类家庭供直饮水的品类繁多，功能不一，搜索此类产品差评信息，会有“塑料味”等多类感官负面评价的反馈。用户反馈的直饮水闻到塑料气味、口感发涩等，参考GB/T 10221-2021《感官分析术语》[3]，塑料气味、口感分别为嗅觉器官和味觉器官所感受到的感官特性，后文中简称“嗅和味”。目前“嗅和味”评价尚无较明确的标准，且由于水中导致异味的物质复杂多变，在卫生安全国标指标范围以外，很难直接通过化学物质检测分析得出结论[4]，因此本文研究建立直饮水感官评价方法，聚焦嗅觉和味觉的评价。因在企业中定量的标准便于做质量监控与管理推进，但定量的感官评价过程较繁琐，如对人员质量及数量要求、环境要求、样品一致性的要求等，落地实施的难度较大。兼顾标准管控及可落地性，探索一种小样本的感官评价方法，介于定性评价与定量评价之间，称为半定量感官评价方法。

1 感官评价方法对比

感官评价在食品、白酒、化妆品、汽车等各个行业均有应用，但家庭用净饮水机、管线机类产品缺乏定量感官评价方法。本文采用桌面研究方式，收集前人在饮用水类感官评价的研究经验。主要从两方面着手：一是从感官评价相关标准中学习，如在GB/T 10221-2021《感官分析术语》了解感官评价相关的术语，感官分析中涉及到的关键词：“感官评定员”“对照样”“阈值”“一致性”……同时了解到感官评价涉及到嗅觉、味觉、口感等不同维度定义；二是检索感官评价在各个行业的应用研究，以及在饮用水行业的应用研究。强相关的桌面研究内容与收获点如表1所示。

表1 桌面研究内容与输出

总之，感官评价在一定程度上无法被仪器替代，在检测与评估环节起到重要作用；感官评价范围较广，不同领域均需要有具备特定特征的感官评价人员参与评估，在环境/被测样品/评价方法上，均要根据感官评价的目标要求来设计。

2 直饮水的感官评价标准研究

2.1 直饮水感官评价要素的分析

目前市面上为家庭饮水提供的产品多种多样，例如：

饮水机：加热大桶水供家庭使用，工作原理示意图，如图1所示；

图1 饮水机工作原理示意图

净饮机：机器带滤芯和加热体，达到过滤、加热效果，如图2所示；

图2 台面式净饮机工作原理示意图

净水机+管线机：搭配净水机使用，净水机过滤的RO水进入管线机中加热，为用户提供直饮水，如图3所示。

图3 管线机工作原理示意图

不仅不同产品工作原理上有差别，涉水部件上的材质也有较大差异，随着技术的不断变化，新材料也在不断被应用。在国标规定的卫生安全指标以外，很难通过指定的化学试剂、仪器检测等方法去检测、控制水的感官质量。

对饮用水来说，现行标准在安全、视觉上已有较成熟的标准要求，但在水质口感、嗅觉上仍有差异，也经常看到市面一些产品用户评论中描述“出水有异味，塑料味”；选取多个管线机、净饮机等产品，邀请感官灵敏的人员来品尝，有提出“有点涩味”“有塑料味”“不够软”等负面描述。参照国标GB/T 10221-2012，涉及到气味、味道、口感三大感官指标，气味由嗅觉感知，有鼻前嗅觉和鼻后嗅觉；味道由味觉感知，在某可溶物质刺激下，味觉器官感知的感觉，一般分为酸、甜、苦、咸、鲜、金属味等；口感是指刺激的物理和化学特性在口中产生的混合感觉，通常食物在人们口腔内，由触觉和咀嚼而产生的直接感受，是独立于味觉之外的另一种体验，针对饮用水而言，有清凉、涩和干等描述。

考虑到产品技术的多样性以及解读市场用户反馈的饮用水感官问题描述，锁定建立“嗅”和“味”的感官评价标准，对直饮水产品建立“嗅和味”的感官评价标准。

2.2 直饮水嗅和味感官评定员筛选方法

感官评定员筛选是做感官评价的基础体系要求，但是对直饮水感官灵敏人员的筛选方法，不能单纯参考GB/T 12312-2012中的方法，还要考虑产品目标要求。在摸索筛选方法过程中，首先参考标准中“味觉”“嗅觉”灵敏度筛选方法，分别选择有“金属味”的水合硫酸亚铁、有“涩”味的明矾，配制一定浓度作为味觉灵敏度筛选物；选择丁酸乙酯，配制一定浓度作为嗅觉灵敏度筛选；确定实验流程、实验环境，招募对感官评价感兴趣人员、相关检测岗位人员等进行味觉和嗅觉灵敏度筛选，发现80%以上人员均能正确识别。但实际直饮水产品在日常评估中，控制水源、环境等变量，仍仅有少部分人能识别出有异味问题。为了能提升此类产品感官品质，在感官评定员筛选中，增加一个筛选条件：对市售“异味”退货的管线机产品的出水，是否能较准确辨别异常。筛选步骤如下：

（1）样品制备

①将评价瓶进行编号（如842、215等三位数随机编号，避免使用有气味的笔墨）。

②准备被测水：参比水为品牌纯净水（无嗅味水）；样品水为同一品牌纯净水（同参比水一样）在一品牌管线机浸泡24小时后放出的常温水。

③分别取参比水0 mL、100 mL、130 mL于250 mL烧杯中，样品水200 mL、100 mL、70 mL，分装到50 mL玻璃烧杯中。

④为避免嗅觉惯性，可以采用两种方式进行：a. 引入一个参比作为样品（如标号A），排在第一位，如ABCD，（其中BCD为上述样品）；b. 取上述三种浓度的样品任何一个，作为第四个样品，排序位置在其相应浓度之后，如AABC，ABBC，ABCC。

（2）评价程序

①将已经制备好的样品瓶交给每一位评定员，首先呈现参比水，其次是最稀的样品，然后浓度依次升高。且给每位评定员提供一杯漱口水（无嗅味水），让其在每两个样品评价之间清洗口腔。

②测试者将样品水溶液含半口（约15 mL），并且在嘴里移动样品，保持几秒钟，然后在不吞咽的情况下把它吐出来，记录所感知的鼻后嗅觉，记录表格如表2所示。

表2 阈值识别答案表

（3）结果评价

将评定员提供《阈值识别答案表》逐一进行评价，参比和样品评价错误（定性）一个得0分，评价正确一个得2分；样品识别出，但强度等级错误的得1分。

除以上筛选维度外，还增加其他味觉和嗅觉的筛选，综合计算每个参与感官评价用户的最后得分。根据确定的一个合格线和优选线筛选出感官评定员。

2.3 直饮水嗅和味感官评价方法确定

为了能获取量化的用户感官评价数据，且尽量降低用户主观意识的影响，同时观察到用户对饮用水的品尝，在喝的过程中产生嗅觉与味觉的刺激反应，借鉴TON法[6]及FTT法[7]建立直饮水的半定量评价方法。选取的指标定义：

异味阈值：样品按照一定方式稀释，感官评定员在一稀释的浓度下或未被稀释的样品下能区分出与参比水的差异，且高于该浓度也识别出异味，低于该浓度识别不出异味，则该浓度下，按照2.3.2章节的公式（1）计算，对应的阈值为异味阈值。

因实际被测样品异味阈值与用户接受水平暂无参考依据，故参考异味阈值形式，增加“不可接受度阈值”指标。

不可接受度阈值：类似异味阈值，感官评定员在一稀释浓度下或未被稀释的样品下，区分出异味且表示不可接受，且高于该浓度也识别出异味且不可接受，低于该浓度为可接受，则该浓度下，按照公式（1）计算，对应的阈值为不可接受阈值。

2.3.1 实验材料及原则

实验材料：（1）使用合格未开封的某一制定品牌桶装纯净水作为无嗅味水和参比水。（2）被测样品水：上述无嗅味水，在被测样机中静置存放24 h。（3）测试设备：锥形瓶；无异味的、温度控制精度在±1℃的恒温浴；量筒；烧杯；样品杯。

实验原则：只对已知安全食用的样品进行味觉测试。不要使用可能被细菌、病毒、寄生虫或危险化学物质污染的样品，这些样品包含脱氯剂，如亚砷酸钠，或感官指标不合格的水。不要对废水或类似未经处理的废水进行味道测试。使用容器前应妥善清洁及消毒。在没有干扰背景气味的实验室中进行。参与评估人员通过直饮水嗅和味感官筛选测试。

2.3.2 测试步骤

（1）取被测样机常温出水500 mL于玻璃锥形瓶，加玻璃塞；

（2）参照表3，按实际情况进行溶液稀释，通常会先预测试，选择几个稀释的浓度梯度，每个容器共200 mL溶液。如果需要更高的稀释倍数，可以参照表3进行，该异味阈值OTN（Off-Odor Threshold Number，简称OTN）的计算见式（1）；如果需要将样品稀释10倍，则所得结果需要乘以稀释因子10，得到最终的结果；异味阈值（OTN）是样品与参比水产生明显不同结果的最大稀释：

表3 不同稀释度对应的异味阈值

式中：

A-样品体积，单位为mL；

B-参考水（稀释液）体积，单位为mL。

（3）样品轻轻混匀，置于恒温浴或室温达到（25±1）℃后保持15分钟；

（4）将样品依次呈现给每个感官评价员（建议人数5～10人），首先呈现参比水，其次是最稀的样品，然后浓度依次升高；为了防止感官评价员有心理上的暗示，可中间增加一个空白样，且事前给予感官评价员一定的培训；

（5）评价员逐个品尝每个样品（边闻边喝，评价员将样品水溶液含半口（约15 mL），在嘴里移动样品，保持几秒钟），通过嗅觉、味道、口感综合对样品进行异味评估，将评价结果记录于表4。

表4 直饮水异味半定量感官分析表

2.3.3 其他说明

若需要检测加热水的感官品质，则取被测样机加热后的水，步骤同2.3.2章节中备样，置于恒温浴达到（40±1）℃后保持30分钟，确保样品温度在（40±1）℃，保持水入口仍是温的。

2.3.4 实验结果及处理原则

因不同水在嗅与味上的差异是客观存在，但用户接受水平暂无数据可参考，故在收集嗅觉、味觉、口感的异味阈值的同时，收集“不可接受度”阈值，计算方法同公式（1）。

有时会出现异常反应，如表5所示阈值结果：在这个系列中，浓度低的称为正，浓度高的称为负。在这种情况下，OTN阈值为没有进一步异常发生的点，则不计为阈值，持续2个及以上为+，该数值记录为阈值，表5说明了一种处理异常组的方法（不包括对参考空白的反应）。

表5 阈值结果

最终整体结果计算方法：一般情况，用单个阈值的几何平均值表示一个组的阈值，如表6所示。

表6 结果统计表

2.4 测试方法运行及数据分析

2.4.1 每种样品单场测试数据结果

对市场销售的样机产生的直饮水样品进行测试，每组收集8名感官评定员数据，每名感官评定员对每个样品识别的异味阈值和不可接受度阈值结果分别如图4、图5所示，各样品阈值几何平均数值结果如表7所示。

图4 每名感官评定员识别各样品的异味阈值

图5 每名感官评定员识别各样品的不可接受度阈值

表7 被测样品结果统计表

直饮水嗅觉、味觉及口感的异味阈值测试结果表明，不同感官评定员识别的结果差异较大，即使感官评定员经过筛选和统一培训，仍会存在较大差异，差异大小分析详见2.4.2章节中描述，且其中异味阈值为8的还需要重新进一步稀释测试，可能阈值会更大；不可接受度阈值离散程度较小，数值基本在1～2之间，数据差异小。

从实际评定员反馈感官接受程度看：不可接受度阈值≥2，被测样品在实际饮用中不可接受风险较高；但不可接受度阈值数据为1时，还要看阈值为1的是接受状态还是不接受状态。

单纯从测试组的数据结果直接判定产品是否合格，偏差仍较大，仍存在一定误判风险。

2.4.2 同样品前后两场测试数据结果

相同感官评定员，相同被测样品，在不同场次下差异：统计测试数据中，同名感官评定员在前后两次评估同个样品得出的异味阈值差异和不可接受度差异结果如图6所示，其中图中“阈值差异”是参考表3中阈值所对应的梯度值（或者序号）差值绝对值；异味阈值同个感官评定员前后测试差异值平均在1.5个梯度；不可接受度阈值差异平均在0.4个梯度。

图6 同个感官评定员前后两次评估同个样品的异味阈值差异和不可接受度阈值差异

结果看出：即使是同样的样品，同一个感官评定员在不同时期测试，对异味阈值的判定差异最大能有5.0个梯度差异，平均在1.5个梯度范围；不可接受度阈值差异较小，最大为3，平均约为0.4个梯度差异，在标准判定中可借用“不可接受度阈值”，但仅仅依据半定量的数据作为结果判定仍存在误判风险。

2.4.3 两组样品同场次对比数据，前后两次结果

考虑到每个样品在不同场次评价，即使是同一个感官评定员，异味阈值和不可接受度阈值仍会存在不一致情况，单纯从数据看，容易出现误判情况。故考虑增加对比评估方式：每个感官评定员按照同样的方式做两轮评估，分别对不同样品的水进行评估。

选择两个不同样品A和样品B，A款为吸附过塑料味的硅胶水管中储存过的直饮水，B款为清洗干净无异味的不锈钢水管中储存过的直饮水，两种被测样品放在同一场次对比评估；共开展2轮，2轮不安排在同一天完成，每轮均邀请8名感官评定员参与，但未完全控制为同样人选，测试结果如表8所示，从每次测试数据结果来看，考虑到数据偏差，两款机器无明显差异，但2轮测试结果均是样品A阈值高于样品B，两款样品排序趋势基本保持一致。推测：两款产品在同一场次完成对比评估，即使感官评定员不是完全相同，两款对比优劣的结果是稳定的。在测试方法中亦可设置为与标准样对比方式来控制产品质量水平。

表8 不同样品相同场次对比测试结果

2.4.4 补充说明

以上实验步骤是经过多轮测试、数据分析与复盘输出，如第一次稀释4个梯度，多数人识别出，需要进一步稀释，第二天开展稀释的梯度，实验结果出现矛盾情况：被测水样没有任何变化情况下，会出现低浓度的不可接受阈值反而劣于高浓度的阈值，如表9所示；后优化为第一次稀释4个梯度，需要进一步稀释的，增加重叠梯度，但结果仍有矛盾情况。与感官评定员沟通了解到，感官评定员会以更严苛的心态去做评价，且已经清楚样品水浓度是逐级升高的。

表9 相同样品分2场次完成的测试结果

后续在测试步骤中做了相应的变化：①感官测试开展前均增加感官评定员的评测前培训，且增加空白样，避开主观推测结果；②一次性测试的梯度增加，从原来的4个梯度增加到6个梯度。对于新的产品不确定梯度范围，需要提前摸底，找出合适的梯度范围。

3 讨论

随着社会的发展，用户需求不断提升，为用户提供的产品已不仅仅是性能参数的合格，更要满足用户的感官需求。对于为用户提供直饮水产品的商家来说，更有必要建立满足用户需求的直饮水感官测试方法。直饮水感官评价相对于食物的感官评价测试来说，测试环境、感官评定员要求、测试设备控制等环节更精细。

本文研究家庭用净水机、管线机等制出的直饮水的“嗅和味”的质量控制方法，在感官评定员筛选方法中，探索一种更严苛的、对直饮水敏感度高的筛选方法，为直饮水感官评价做好质控前提。借鉴TON法和FTT法，建立介于定量和定性方法之间的感官评价方法。感官评价方法的实施过程中摸索出企业内部样品的准备、样品阈值范围、测试场次控制的注意事项、避开感官评定员主观推测心理因素办法等等。本次测试的“异味阈值”和“不可接受度阈值”具备一定的标准制订参考性，在企业中通过控制同一测试方法，选定标准样，能有效地控制产品质量水平。因样本数量还不足，阈值数据还未能在行业中具有代表性，但该方法可适用饮用水“嗅和味”的感官评价控制标准的建立，增大样本数据，可为饮用水异味阈值标准做参考。

在大力推广以“用户为中心”的理念下，从业人员纷纷在为饮用水质量提升做研究，以此文为载体，希望能与行业人员更多地交流经验，为用户的饮用水健康做出更多有效方案。