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隨著人們生活水平和消費(fèi)水準(zhǔn)的提高，公眾對(duì)飲用水的品質(zhì)需求也在發(fā)生著變化，在滿足飲用水安全衛(wèi)生的前提下，飲用水的感官性狀作為公眾判定水質(zhì)安全性的最直觀指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)飲用水品質(zhì)好壞的主要方法，直接影響消費(fèi)者的使用選擇。飲用水水源污染加劇以及飲用水處理和輸送過程導(dǎo)致飲用水產(chǎn)生感官問題。
鑒于消費(fèi)者和市場(chǎng)對(duì)飲用水的感官評(píng)價(jià)提出了新的要求，飲用水的感官評(píng)價(jià)問題亟待研究。飲用水感官評(píng)價(jià)中的味道(flavor)主要包括嗅(odors)、味(tastes)和口感(mouth feel)3個(gè)方面，國(guó)外對(duì)這3項(xiàng)劃分出了相應(yīng)的飲用水感官輪圖。近年來，有關(guān)飲用水味道的研究以嗅的問題為主，而對(duì)味和口感(統(tǒng)稱味感)的研究則較少。
Part 1 飲用水味感的影響因素
飲用水的味感是一個(gè)綜合性指標(biāo)，受水中各種離子的含量及其綜合作用的影響，同時(shí)與水溫、水中有機(jī)物種類和含量、消毒劑種類和消毒方式等亦存在必然的相關(guān)性，屬于比較復(fù)雜的一種指標(biāo)。
本文梳理了目前研究的飲用水無機(jī)指標(biāo)對(duì)味感的影響，如表1所示。同時(shí)，綜合梳理了美國(guó)環(huán)保署(EPA)的國(guó)家一級(jí)飲用水法規(guī)(NPDWRs)和二級(jí)飲用水法規(guī)(NSDWRs)中對(duì)味感相關(guān)參數(shù)所設(shè)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，世界衛(wèi)生組織(WHO)的指導(dǎo)濃度以及味閾值等參數(shù)，如表2所示。
目前，進(jìn)行飲用水味感影響因素的研究不多，主要集中在K+、Ca2+、Mg2+、Na+、Si這幾種常見的無機(jī)元素以及總?cè)芙庑怨腆w(TDS)、pH、水溫等指標(biāo)上(表2)。
能影響飲用水味感變化的有機(jī)物種類眾多，主要包括農(nóng)藥類、酚類、苯類等有機(jī)污染物以及天然有機(jī)物(表2)。
表2 飲用水味感相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)/指導(dǎo)值
Part 2 飲用水味感評(píng)價(jià)方法
研究所涉及的飲用水味感評(píng)價(jià)方法均包括在美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)所編制的水和廢水檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法中，主要分為味閾檢測(cè)法、等級(jí)評(píng)估法和層次分析法3種方法。
2.1 味閾檢測(cè)法
味閾檢測(cè)法(flavor threshold test，F(xiàn)TT)是將樣品用無味水稀釋到不同倍數(shù)進(jìn)行品嘗，并讓測(cè)試人員將樣品與無嗅無味水進(jìn)行比較并記錄是否可品嘗到味感，以剛好可品嘗出水的味感來確定產(chǎn)生該種味感的物質(zhì)味閾。味閾值(FTN)用式(1)計(jì)算。
(1)
2.2 等級(jí)評(píng)估法
等級(jí)評(píng)估法(flavor rating assessment，F(xiàn)RA)是讓每個(gè)評(píng)測(cè)人員在水樣的9種描述項(xiàng)中做出選擇，其范圍為非常喜歡到非常不喜歡。所用的評(píng)分和對(duì)應(yīng)的描述項(xiàng)如表3所示。
2.3 層次分析法
層次分析法(flavor profile analysis，F(xiàn)PA)是鑒定和表征水樣的單種味道最常用的方法。在FPA中使用表4進(jìn)行評(píng)分。
2.4 電子舌/味覺傳感器儀器分析法
電子舌/味覺傳感器的選擇很大程度取決于所測(cè)溶液的組成和復(fù)雜性。對(duì)于地面水、廢水和污水等含有多種無機(jī)和有機(jī)化合物等成分復(fù)雜的水，所采用的測(cè)試方法必須具有靈敏性和廣泛的選擇性，近期報(bào)道的基于脈沖電壓法的電子舌則被認(rèn)為具有環(huán)境監(jiān)測(cè)的潛力。
2.5 飲用水味感評(píng)價(jià)方法的選擇
參考表5，可根據(jù)對(duì)所評(píng)測(cè)飲用水的目的和需求對(duì)味感評(píng)價(jià)方法進(jìn)行選擇。
Part 3 飲用水的味感提升和優(yōu)化技術(shù)
提高飲用水味感的技術(shù)研究目前主要集中在海水淡化水的再礦化研究。現(xiàn)有海水淡化方法制得的海水淡化水礦化度和鹽分含量都很低，味感較差，且益于人體的常量、微量元素含量很低，水質(zhì)穩(wěn)定性差，對(duì)于輸水管網(wǎng)而言具有很強(qiáng)的腐蝕性和侵蝕性。因此，海水淡化水必須做恰當(dāng)?shù)脑俚V化處理，提高其礦化度以降低腐蝕性，然后再進(jìn)入給水管網(wǎng)系統(tǒng)。
海水淡化水通用溶解礦石(以方解石為例)再礦化工藝如圖1所示。
圖1 基于CO2(或H2SO4)-方解石溶解的海水淡化水后處理工藝示意圖
鑒于消費(fèi)者對(duì)味感優(yōu)化以及有益微量元素多樣化的要求，新種類礦石對(duì)海水淡化水等低礦化度水進(jìn)行再礦化的開發(fā)研究應(yīng)運(yùn)而生。麥飯石和木魚石因具有較好的吸附和溶出性能，可在對(duì)飲用水中重金屬進(jìn)行吸附的同時(shí)溶出對(duì)人體有益的微量礦物元素，現(xiàn)被國(guó)內(nèi)視為理想的飲用水味感和水質(zhì)改善礦石材料。
Part 4 研究總結(jié)與展望
除以上基于評(píng)測(cè)人員的3種味感評(píng)定方法外，也可使用電子舌/味覺傳感器對(duì)味感和味感物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。電子舌/味覺傳感器測(cè)定法是一種仿生儀器分析法，是基于多傳感器陣列的液體分析系統(tǒng)，目前用于液體傳感的傳感器陣列主要基于電化學(xué)方法，如電壓法、電位法等。這些傳感器對(duì)于液體中的不同成分具有部分特異性，基于傳感器的不同可以分析識(shí)別液體中對(duì)應(yīng)的溶解成分。
(1)目前，涉及飲用水味感的研究較少，未取得一致的結(jié)果，且局限于幾種常見的無機(jī)元素以及pH、TDS等指標(biāo)，而影響飲用水味感的物質(zhì)除了某些礦物質(zhì)，還可能有腐殖質(zhì)的分解產(chǎn)物及某些微生物新陳代謝的產(chǎn)物、消毒副產(chǎn)物及其殘留物等。因此，開展飲用水味感的核心因子研究，篩選關(guān)鍵味感物質(zhì)，并建立與關(guān)鍵味感物質(zhì)相關(guān)的味感經(jīng)驗(yàn)評(píng)價(jià)公式將會(huì)是味感研究的重要部分。
(2)電子舌/味覺傳感器等仿生味感測(cè)量方法正迅速發(fā)展并應(yīng)用于飲用水領(lǐng)域。傳感器響應(yīng)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，在多數(shù)情況下具有大量冗余，因此，算法的進(jìn)一步發(fā)展對(duì)于最優(yōu)數(shù)據(jù)的測(cè)量并有效評(píng)估是十分重要的。此外，電子舌和人類感覺的組合進(jìn)行味感評(píng)價(jià)的技術(shù)尚未成熟，所使用的生物膜模擬人類口腔味感類別的機(jī)理與準(zhǔn)確性仍需進(jìn)一步研究和提高。
(3)飲用水味感改善技術(shù)尚集中于海水淡化水的再礦化，其中，溶解礦石法是最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛的再礦化技術(shù)，但因普遍使用的碳酸巖類礦石(主要是含CaCO3礦石)僅改善了水體穩(wěn)定性差和味感差的問題，且其溶出礦物元素單一，與消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)飲用水和健康飲用水的要求尚有差距，因此，含多種礦物質(zhì)的礦石溶解機(jī)理與最優(yōu)工藝條件亟待開展研究。
個(gè)人介紹
徐斌，博士，教授，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)；主要從事飲用水安全保障相關(guān)理論與技術(shù)方面工作。主攻方向包括：飲用水深度處理技術(shù)、水消毒與副產(chǎn)物控制、新興水質(zhì)的識(shí)別與控制、二次供水理論與技術(shù)等。
作者： 徐斌，唐利貞
來源： 凈水萬事屋