1、农产品加工2023 年第 1 期文章编号：1671-9646（2023）01b-0010-04第 1 期（总第 568 期）农产品加工No.12023 年 1 月Farm Products ProcessingJan.摘要：利用分子动力学模拟与17O 核磁共振（NMR）氧谱半峰宽检测表征水分子团簇的大小；同时从饮用水甘甜感、解渴与吸收性和消费者喜好度对熟水进行感官评价。结果表明，1 ns 的分子动力学模拟过程中未观察到新分子团簇的形成；不同热处理水样品氧谱半峰宽范围为 85.8594.62 Hz；熟水在感官特性上与未加热水存在一定差异。热处理对水分子团簇大小影响不大，与未加热水相比，熟水在甘甜
2、感、解渴与吸收性、消费者喜好度上都有一定优势。关键词：熟水；特性；水分子团簇；感官评价中图分类号：TS275.1文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.01.035Study on Characteristics of Boiled WaterMAO Leihong1，YUN Chunyan1，SUN Min2（1.Kangshi（Shanghai）Food Science and Technology Co.，Ltd.，Shanghai 201103，China；2.Shanghai Institute of Technology，Shanghai
3、201418，China）Abstract：Molecular dynamics simulation and half peak width detection of17O nuclear magnetic resonance（NMR）spec-troscopy were used to characterize the size of water molecular clusters.At the same time,sensory evaluation was carried outfrom the sweetness of drinking water，thirst quenching
4、 and absorption and consumer preference the of boiled water.The resultsshowed that the formation of new molecular clusters was not observed within 1 ns molecular dynamics simulation.The half peakwidth of oxygen spectrum of water samples with different heat treatments ranged from 85.8594.62 Hz.Boiled
5、 water was differ-ent from unboiled water in sensory characteristics.Heat treatment has little effect on the size of water molecular clusters.Com-pared with unboiled water，boiled water had certain advantages in sweetness，thirst quenching and absorption，and consumerpreference.Key words：boiled water；c
6、haracteristics；molecular cluster；sensory evaluation熟水的特性研究毛磊红1，云春艳1，孙敏2（1.上海康识食品科技有限公司，上海201103；2.上海应用技术大学，上海201418）收稿日期：2022-07-20作者简介：毛磊红（1986），男，硕士，工程师，研究方向为包装饮用水工艺及产品开发。水是维持人体生命活动的物质基础，是机体需求量最大、最重要的营养素1。足量饮水维持适宜水合状态对于人体健康具有十分重要的意义2。自古以来，我国居民就有喝白开水的习惯，即将饮用水煮沸、晾凉后饮用。明代医药学家李时珍在 本草纲目 中也记载了太和汤，即沸水，性平
7、、无毒，是一味良药3。区别于未煮沸的“生水”，白开水可称为“熟水”，研究表明熟水更安全卫生且有助于疾病预防，尤其是消化道疾病4。中国营养学会颁布的中国居民膳食指南（2016）建议，一般情况下，成年人每天饮水量在 1 5001 700 mL，提倡饮用白开水和茶水5。近年来，瓶装水市场出现了“熟水”这一新的细分领域，根据中国饮料工业协会发布的 熟水饮用水 团体标准，熟水饮用水是指以符合 GB 19298中原料要求的水为生产用水，经过不低于 100 加热杀菌等工序制成的包装饮用水6。因切合消费者从小就有的饮水习惯，熟水包装饮用水上市以来备受青睐，除了与常规包装水相比，熟水安全性能更好外，消费者普遍认
8、为，熟水更温和，更解渴，更好吸收，因而活性更好，更健康。然而，对于熟水是否更好吸收，熟水的感官评价的相关研究仍不足。拟从水分子团簇大小、水甘甜感、解渴与吸收性、消费者喜好度等方面探讨熟水的特性，为饮用水的研究提供参考。1材料与方法1.1试验样品不同处理的水样品（K1K4），上海康识食品科技有限公司提供；J1 样品，市售其他品牌熟水包装饮用水。试验样品信息见表 1。2023 年第 1 期1.2主要仪器与设备Bruker 400 MHz AVANCE 111 型核磁共振仪，瑞士 Bruker 公司产品。1.3试验条件1.3.1水分子团簇理论模拟使用 Vienna Ab-initio Simulat
9、ion Package（VASP）对 96 个 H2O组成的体系，使用密度泛函理论（DFT）进行分子动力学模拟。首先，对冰的晶体结构在极短时间内（0.1 ns）加热到 500，得到水的无定形结构；对该结构分别在不同温度下（100，125，135 ）进行分子动力学模拟，每一步的时间间隔为 1 fs，共计算了 1 000 000 步，即 1 ns。以水分子中氧原子为中心，求解 3 个处理温度、室温 25 和 0 下径向分布函数7-8。1.3.217O 核磁共振（NMR）氧谱半峰宽检测扫描次数（NS）4 000 次，延迟时间 0.2 s，17O核的共振频率为 54.243 MHz。具体操作为 100
10、 L样品+400 L 氘代试剂（氘代水）进行前处理后直接上机测试，参数设置：采集脉冲程序 zg，扫描总次数（NS）1 024，ch.1 的频率（O1）0，F1 通道-90度高功率（P1）129。1.3.3饮用水甘甜感成对比较试验饮用水甘甜感感官试验采用成对比较法（GB/T12310 感官分析 成对比较检验）10，甘甜感定义为入口时类似甜味的感受。每次试验 2 个样品，评价员为经过筛选的 30 人（男女各 15 人）。1.3.4饮用水解渴与吸收感官试验对于解渴的评估，可参照口渴程度的主观评估方法11。饮用水解渴感官试验采用的评分法，消费者型评价员 60 人（男女各 30 人）。要求测试前 2 h
11、 禁食禁水，测试分 2 d 进行，每天测试 1 个样品。吸收性通过评价志愿者饮水后的胀肚程度来反映。口渴程度 9 点标度见图 1，胀肚程度 9 点标度见图 2。测试时，请志愿者先根据当前的口渴程度按 9点打分法（见图 1）打分，随后给予志愿者 200 mL 饮用水样品 1 杯，要求志愿者全部喝完，喝完后根据口渴程度和胀肚程度（图 2）进行 9 点打分，收走志愿者评价表并计时。20 min 后志愿者再次对当下的口渴程度和胀肚程度进行 9 点打分。第 2 天所有志愿者重复该试验流程，样品换成另一个饮用水样品，其余操作都与第 1 天保持一致。1.3.5饮用水消费者喜好实验饮用水消费者喜好试验采用排序
12、法（GB/T 12315感官分析 方法学 排序法）12，消费者型评价员 100 人（男女各 50 人）。受试者根据提示认真感受饮用水的综合感觉，根据自己对样品的喜好程度由弱到强排序。所有感官试验数据处理使用中国标准化研究院感官分析软件 APPsense 完成。2结果与分析2.1水分子团簇研究饮用水中不仅存在游离状态的水分子，还存在以氢键链接形成的不同大小的水分子团簇。水的这种团簇结构与其黏度、表面张力、沸点、热容量等性质密切相关13。有研究表明，水分子中团簇结构越小越利于吸收，活性越强14。试验通过分子模拟的方法对不同热处理温度下水分子团簇进行理论模拟，利用17O NMR 检测氧谱半峰宽进行饮
13、用水中水分子团簇大小的表征15。2.1.1水分子团簇理论模拟对不同处理温度下（100，125，135）进行水分子的动力学模拟，以水分子中氧原子为中心，求解 3 个处理温度、室温 25 和 0 下径向分布函数。不同处理温度下水中氧原子的径向分布函数图见图 3。径向分布函数图中显示，不同处理温度下曲线的 3 个峰值都出现在 r=2.78魡，4.55魡，6.44魡 处，与0 与 25 的情况进行比较，3 个处理温度下水分子六面体结构中 3 个径向距离略微右移，表明加热处理 O与 O原子之间距离变大，但并未形成新的团簇3.02.52.01.51.00.50g（r）0246810r（魡）-100；-12
14、5；-135；-25；-0 表 1试验样品信息序号编号样品处理条件12345K1K2K3K4J1未加热T：100，t：5 sT：125，t：5 sT：135，t：5 s未知图 2胀肚程度 9 点标度图 1口渴程度 9 点标度图 3不同处理温度下水中氧原子的径向分布函数图毛磊红，等：熟水的特性研究11农产品加工2023 年第 1 期结构。r=2.78魡 时，可以发现径向分布函数值 100 125 135，说明温度越高，水分子之间距离的分布越广，原有分子间氢键破坏的可能更高，形成新团簇的可能性也越高。总体而言，在不同热处理温度下，得到的径向分布函数差别不大。在模拟的1 ns 过程中，没有出现表征其
15、他团簇结构的峰。这可能由于新团簇形成及稳定需要时间，量化计算难以实现长时间的模拟。2.1.2核磁氧谱半峰宽检测对所有试验样品进行17O NMR 检测半峰宽。饮用水17O核磁氧谱半峰宽见表 2。由表 2 可知，所有水样品核磁氧谱半峰宽都小于 100 Hz，均可认为是小分子水，但目前对于小分子水的研究仍存在争议16。不同热处理后饮用水样品17O 核磁氧谱半峰宽并没有明显差异，受检测方法的限制，从目前的数据来看，较难判断熟水的分子团簇更小。综上，对于水分子团簇的理论模拟和试验检测都存在局限性，难以从分子团簇大小的角度解释熟水的生物活性。2.2感官评价饮用水感官评价是评价饮用水品质的一项重要手段，饮用
16、水感官不仅是水质的综合反映，也是人类选择饮用水的重要影响因素17。从甘甜感、解渴与吸收性、消费者喜好度等方面对熟水进行感官评价。2.2.1饮用水甘甜感饮用水对人的感官刺激非常微小，水中的有机或无机离子可能带来一些滋味感觉18。有研究认为，饮用水后水冲掉了味蕾上甜味受体的抑制剂，从而产生甜的滋味感觉19。众多消费者认为熟水饮用水口感更甘甜，甘甜感可以作为熟水的口感特性之一。为此，试验设计成对比较感官评价以探讨未加热的水与热处理之后的水之间（K1 vs K4），不同热处理熟水之间（K2 vs K4）的甘甜感差异。饮用水甘甜感成对比较试验结果见表 3。由表 3 可知，对于同一品牌的水样品，不同热处理条件下的产品甘甜感在统计学上没有显著性差异，但是更多的感官评价员认为熟水样品较未加热样品更甘甜（K4K1），更高温度处理的熟水样品更甘甜（K4K2）。2.2.2解渴与吸收性日常饮水最重要的作用是补充水分、缓解口干口渴等不适，我国民众普遍认为熟水更为解渴且好吸收不胀肚。为此，试验设计解渴与吸收感官试验探讨未加热水与熟水（K1 vs K4）在解渴与吸收方面的差异。口渴程度和胀肚程度平均分见表 4。根据
