FOOD RES INT：模拟葡萄酒体系中三氯蔗糖气溶胶的鼻后感知

模拟葡萄酒体系中三氯蔗糖气溶胶的鼻后感知

期刊：Food Research International（8.8）

发表日期：2026年1月

 

 

研究摘要

 

本研究探究了模拟葡萄酒在口腔作用过程中，含非挥发性风味物质（以三氯蔗糖为代表）气溶胶的形成规律，及其潜在的鼻后感官感知机制。本研究假设：非挥发性风味物质可通过人体各类口腔运动形成气溶胶，经口鼻通路传递并参与鼻后感官感知。体外实验结果表明，模拟葡萄酒中三氯蔗糖浓度越高，生成的气溶胶颗粒总量显著增加（p<0.001）。本研究设计开展了是非判别测试（A-not-A）、选择适宜属性法（CATA）及感官评分测试等系统性感官评价，以评估鼻后感知效应。结果证实，模拟葡萄酒口腔作用过程中产生的三氯蔗糖气溶胶能够引发人体感官感知。值得注意的是，通过捏鼻阻断鼻后嗅觉通路后，受试者的风味判别准确率从42%大幅降至13%（p<0.01），证实了该气溶胶传输通路在感官感知中的重要作用。本研究首次证实，饮酒过程中可形成负载非挥发性风味物质的液态气溶胶，并能够输送至鼻后区域，揭示了气溶胶介导通路在风味感知中的重要潜在作用。

 

 

研究背景

 

葡萄酒是全球消费量最大的饮品之一。在整个饮用过程中，即饮用前、饮用中及吞咽后，葡萄酒中的各类风味物质相互作用，激活鼻腔与口腔中的特异性受体，形成复杂的香气、味觉及触觉感官体验。大量研究表明，酒精饮料中的小分子挥发性香气物质是决定饮用感官特征的关键组分。这类物质可通过气相扩散迁移，进而激活鼻上皮嗅觉受体。香气感知主要存在两条嗅觉通路：鼻前通路与鼻后通路。鼻前感知是外界气味经由鼻孔吸入鼻腔产生的嗅觉感受，鼻后感知则是香气物质在进食、饮水、吞咽等口腔行为中，经鼻咽部从口腔进入鼻腔所产生的感知。

相较于酒精饮料中挥发性香气物质的广泛研究，低挥发性风味物质的作用与贡献虽极具研究价值，却鲜有探索。研究发现，进食与吞咽过程中的典型口腔、咽部活动可产生蔗糖气溶胶颗粒，通过鼻腔狭缝窄带成像技术与鼻孔呼出气体质谱分析证实，负载非挥发性物质的气溶胶可借助呼吸气流经口鼻迁移，甚至附着在鼻黏膜上，且人体能够通过鼻后通路感知这类非挥发性物质。饮酒过程中产生的气溶胶能够参与鼻后感官感知，影响风味判别、物质辨识、饮用偏好及不同挥发性风味物质的感官体验。

本研究推测：人体饮用葡萄酒时同样存在可触发特异性鼻后感知的口鼻传输机制，但葡萄酒体系在理化性质、饮用生理行为、吞咽后短促有力呼气等方面，与普通食品体系存在显著差异。为验证该假设，本研究首先通过体外实验装置探究不同模拟葡萄酒样品的气溶胶生成与传输规律，再系统研究风味气溶胶对嗅觉感知的感官影响。

 

材料与方法

 

2.1.研究设计

本研究设计了一系列体外实验和感官验证。首先，借助体外实验装置的机械振荡模拟口腔进食行为，通过调整含非挥发性风味物质的模拟酒样的物理特性，利用气溶胶粒径光谱仪检测所产生气溶胶的颗粒数量与分布情况。其次，实验人员晃动添加风味物质的模拟酒，结合顶空气相嗅觉测评，分别在正常饮用（不夹鼻）和阻断鼻后嗅觉饮用（夹鼻）两种模拟场景下，测试受试者对风味气溶胶的前鼻嗅觉与后鼻嗅觉感知效果。

 

2.2.模型酒中调味气溶胶的体外生成与评估

配制含35%乙醇、添加梯度浓度三氯蔗糖（0.4/5/10/15/20 mM）的模拟葡萄酒，测定表面张力、剪切黏度。通过机械振荡模拟口腔动作，利用气溶胶粒径光谱仪（图1A）检测气溶胶颗粒数量、粒径分布。检测过程中，气溶胶颗粒浓度逐步降至零，证明分析时段内可完成所有生成颗粒的计数（图1B）。

 

 

2.3.感官实验

招募健康无嗅觉缺陷受试者，采用A-not-A、3-AFC、CATA、15 cm强度评分法，设置鼻前/鼻后嗅觉通路、佩戴鼻夹阻断鼻后通路/不戴鼻夹对照，从整体判别、感官属性、风味强度三个维度评价气溶胶的感知作用。

 

研究结果

 

3.1.模拟葡萄酒气溶胶的体外分析

3.1.1风味模拟葡萄酒的物理特性

表1列出了不同样品的表面张力与剪切黏度。本研究采用50 s-1剪切速率下的剪切黏度对比各样品流变行为。所有样品在0.1~1000 s-1剪切速率范围内的流变特征如图2所示。随着三氯蔗糖浓度升高，模拟葡萄酒的表面张力与50s⁻¹剪切黏度均呈缓慢上升趋势，但各组样品间无统计学显著差异。与以往水溶液体系研究相比，模拟葡萄酒体系的表面张力明显更低。

 

 

增加三氯蔗糖添加量后，体系表面张力略有上升但无显著差异，主要原因是三氯蔗糖的极性基团可与水分子、乙醇分子形成氢键。小分子糖类普遍存在该特性，其在液相中充分水合后会与水分子形成强氢键作用，甚至小幅提升表面张力。同理，三氯蔗糖-水-乙醇之间形成结构化交联网络，体系受剪切作用时阻力增大，剪切黏度随之轻微升高。

 

 

3.1.2风味模拟葡萄酒气溶胶的生成与传输

不同模拟葡萄酒样品产生的气溶胶总量存在显著差异（图3）。统计气溶胶总颗粒数发现，未添加三氯蔗糖的模拟葡萄酒仅检测到约2051个气溶胶颗粒，显著低于低浓度三氯蔗糖组（0.4 mmol/L，6317个颗粒），远高于较高三氯蔗糖浓度组。所有模拟葡萄酒样品的气溶胶粒径主要分布在0.18~10 μm区间（图3B）。三氯蔗糖浓度越高，气溶胶的粒径分布范围越宽。三氯蔗糖浓度提升10倍，气溶胶颗粒总数也大致增加10倍，且新增颗粒大多粒径小于0.439 μm。进一步分析粒径分布频率（图3C）证实，在低三氯蔗糖浓度下（0~5 mmol/L），体系会生成更多粒径小于1 μm的小颗粒气溶胶。随着三氯蔗糖浓度升高，小粒径气溶胶的占比显著下降（p<0.001）。

黏度升高抑制了小颗粒气溶胶的生成比例，促进大颗粒气溶胶形成（图3B）。此外，振荡过程中空气会被瞬时裹挟进入液相形成气泡，气泡破裂后可产生二次气溶胶颗粒，黏度更高的流体更易有效包裹空气，在破裂前形成更多气液界面，最终生成数量更多、粒径更大的气溶胶颗粒。但本研究中不同葡萄酒样品间剪切黏度差异仅约10%（表1），因此难以明确验证本体黏度对气溶胶生成的具体作用。同时需要指出，表面张力与剪切黏度可能存在协同效应，共同调控气溶胶总产量与粒径分布，该机制仍有待进一步深入探究。除体外生成与分布特征外，微米级气溶胶在人体内的传输过程同样具备物理可行性。人体吞咽、呼气等口腔活动中，呼出气流可携带气溶胶颗粒经口鼻咽道向上传输。这种气流驱动的传输机制，与挥发性香气分子的自由扩散过程存在本质区别。

 

 

3.2.感官分析

本研究首先采用A-not-A判别法，探究受试者能否感知气溶胶的存在（体外层面），随后结合3-AFC、CATA与感官评分法，分析受试者饮用模拟葡萄酒过程中具体感知到的感官特征（体内层面）。

第一组感官实验结果特征显著，无论是鼻前嗅觉通路（图4A）还是鼻后嗅觉通路（图4B），在较高三氯蔗糖浓度下（鼻前通路10、20 mmol/L；鼻后通路15、20 mmol/L），仅当摇晃样品瓶产生气溶胶时，受试者才能准确识别出含甜味的样品。若样品静置无气溶胶生成，则无法做出准确判别。在低三氯蔗糖浓度条件下，模拟葡萄酒中的乙醇会产生风味掩蔽效应，且浓度越低掩蔽作用越明显。低浓度下顶空悬浮气溶胶颗粒浓度大幅下降（图3），导致受试者无法感知到明显的风味强度差异。对比两条嗅觉通路的感官判别差异可以发现，二者变化趋势相近，但感知程度存在明显区别。在所有测试浓度下，鼻前通路的样品判别正确率均显著更高（图4A对比图4B）。当三氯蔗糖处于较低浓度（10 mmol/L）时，受试者仍能统计学显著区分空白样品与待测样品（p<0.05），但已无法通过鼻后通路完成有效判别（图4B）。

 

 

第二组实验采用常规饮用模式，选用三氯蔗糖最低添加浓度（图3A），初步定量探究风味葡萄酒气溶胶在口腔作用过程中的感官贡献。结果显示，受试者无法从统计学层面区分含三氯蔗糖的目标模拟葡萄酒，但部分受试者主观反馈，在该低浓度下仍能感知到样品间风味差异。让受试者佩戴鼻夹再次评价后，样品判别正确率从42%骤降至13%（p<0.01）（图5A），说明气溶胶介导的鼻后感知在口腔饮用过程中贡献显著。

 

 

研究进一步采用CATA，让受试者从11个预设感官描述词中勾选自身感知到的风味特征，分别从有无添加三氯蔗糖、是否佩戴鼻夹阻断鼻后通路两个维度，对比感官选择差异。表2统计了各感官描述词的勾选频次，涵盖3个嗅觉属性、4个味觉属性以及4个三叉神经感官属性。无论样品组分与风味通路是否改变，所有饮用场景下受试者均能感知到乙醇苦味，证实该苦味仅来源于口腔味觉感知。此外，乙醇会对口腔黏膜与表层生物膜产生化学刺激，引发不适感。结果显示，不戴鼻夹、未添加三氯蔗糖组的刺激性感知最强。这说明携带乙醇的气溶胶颗粒可进一步叠加刺激鼻黏膜，而甜味剂的缺失会放大这种刺激感。与之相反，三氯蔗糖能带来柔和、类似“棉絮感”的三叉神经感官体验，常用来形容酒体圆润、刺激性降低。神经生理学与遗传学研究也证实，甜味感知与乙醇摄入可通过相似的味觉神经通路产生关联响应，因此四组实验中受试者均能感知到甜味。添加三氯蔗糖但佩戴鼻夹组的甜味勾选频次，与两组无糖空白组无显著差异（p>0.05），而添加三氯蔗糖且开放鼻后通路时，甜味感知频次显著上升（p<0.01），直接证明鼻后通路在口腔风味感知中具有重要贡献。无鼻夹阻断条件下的甜味强度感官评分，也远高于佩戴鼻夹、阻断气溶胶鼻后传输的组别（图5B）。综合体外与体内实验结果可得出结论：非挥发性风味物质可在口腔作用过程中，通过鼻后嗅觉通路被人体感知。

 

 

本研究并非证明鼻腔可以“品尝”到三氯蔗糖的味觉。而是明确证实，含有三氯蔗糖的气溶胶能够被输送至鼻腔，通过佩戴鼻夹物理阻断该传输通路后，人体整体甜味感知会显著减弱。这种鼻后通路感知到的“甜味”是一种复杂的综合感官信号，并非单纯的味觉感受。其具体作用机制是气溶胶态三氯蔗糖与特异性嗅觉受体产生新型相互作用，还是另一种跨模态感官协同效应，仍有待进一步解析，也是未来重要的研究方向。本研究的核心创新贡献在于证实了非挥发性物质存在气溶胶介导的口鼻传输通路，该通路独立于口腔同时发生的味觉感知之外，为解析食品综合风味感知机制开辟了全新研究视角。

 

研究局限性和未来展望

 

目前尚未测定真正抵达鼻后鼻腔的三氯蔗糖实际浓度。未来可采用质子转移反应质谱（PTR-MS）、超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）等实时检测技术，对呼出气、鼻后黏膜中的气溶胶态非挥发性物质进行定量分析。建立这类定量数据，可直接关联气溶胶传输效率与人体感官检出阈值。此外，口腔生理结构、气流动力学的个体差异会影响气溶胶生成与口鼻传输，本研究未纳入该变量。同时简化的体外实验模型，也未考虑唾液、鼻黏膜等体内关键生理组分的作用。这类生理液的组分构成、黏度、流动速率等复杂相互作用，必然会影响气溶胶的生成、传输以及在口咽部的吸附与反弹过程。尽管本研究体内感官数据证实，仍有足量气溶胶可完成传输并抵达鼻腔、产生可感知的风味信号，但气溶胶的实际传输效率尚未量化。未来可在实验体系中加入不同浓度的模拟唾液与黏膜液，或结合个性化气流建模开展体内可视化与仿真模拟研究，全面揭示气溶胶介导的风味感官机制。最后，可引入电子鼻、电子舌等仿生检测设备，补充人体感官评价，实现气溶胶递送非挥发性化合物的定量验证，进一步深入解析鼻后感知的分子机理。

 

结论

 

本研究系统探究了不同三氯蔗糖浓度、含35%乙醇的风味模拟葡萄酒，其物理特性对气溶胶生成的影响及其潜在感官效应。以机械振荡作为体外气溶胶生成方式，结果表明，提升三氯蔗糖浓度可极显著促进气溶胶生成（p<0.001）。尽管各样品的本体理化性质无显著差异，说明三氯蔗糖主要通过调控复杂界面行为或液丝断裂机制改变气溶胶产量。感官实验进一步证实，负载非挥发性三氯蔗糖的气溶胶可通过鼻后通路被人体感知。采用鼻夹物理阻断该传输通路后，人体感官判别能力大幅衰减（判别正确率由42%降至13%，p<0.01），明确了该气溶胶传输通路在感官感知中的核心作用。综上，本研究证实饮酒的口腔作用过程中，气溶胶可作为非挥发性风味物质的口鼻递送载体。该研究成果对白酒等理化性质复杂的酒精饮料具有重要参考价值，这类饮品中低挥发性与非挥发性物质的风味感知机制，一直存在研究空白。未来需纳入唾液、黏膜等生理影响因素，进一步探究该气溶胶递送机制在真实食品饮料体系中的传输效率与作用规律。