隨著人們生活水平和消費水準的提高，公眾對飲用水的品質需求也在發生著變化，在滿足飲用水安全衛生的前提下，飲用水的感官性狀作為公眾判定水質安全性的最直觀指標，也是評價飲用水品質好壞的主要方法，直接影響消費者的使用選擇。飲用水水源污染加劇以及飲用水處理和輸送過程導致飲用水產生感官問題。
鑒于消費者和市場對飲用水的感官評價提出了新的要求，飲用水的感官評價問題亟待研究。飲用水感官評價中的味道(flavor)主要包括嗅(odors)、味(tastes)和口感(mouth feel)3個方面，國外對這3項劃分出了相應的飲用水感官輪圖。近年來，有關飲用水味道的研究以嗅的問題為主，而對味和口感(統稱味感)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綜合性指標，受水中各種離子的含量及其綜合作用的影響，同時與水溫、水中有機物種類和含量、消毒劑種類和消毒方式等亦存在必然的相關性，屬于比較復雜的一種指標。
本文梳理了目前研究的飲用水無機指標對味感的影響，如表1所示。同時，綜合梳理了美國環保署(EPA)的國家一級飲用水法規(NPDWRs)和二級飲用水法規(NSDWRs)中對味感相關參數所設定的水質標準，世界衛生組織(WHO)的指導濃度以及味閾值等參數，如表2所示。
目前，進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這幾種常見的無機元素以及總溶解性固體(TDS)、pH、水溫等指標上(表2)。
能影響飲用水味感變化的有機物種類眾多，主要包括農藥類、酚類、苯類等有機污染物以及天然有機物(表2)。
表2 飲用水味感相關參數指標的設定標準/指導值
Part 2 飲用水味感評價方法
研究所涉及的飲用水味感評價方法均包括在美國公共衛生協會所編制的水和廢水檢驗的標準方法中，主要分為味閾檢測法、等級評估法和層次分析法3種方法。
2.1 味閾檢測法
味閾檢測法(flavor threshold test，FTT)是將樣品用無味水稀釋到不同倍數進行品嘗，并讓測試人員將樣品與無嗅無味水進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生該種味感的物質味閾。味閾值(FTN)用式(1)計算。
(1)
2.2 等級評估法
等級評估法(flavor rating assessment，FRA)是讓每個評測人員在水樣的9種描述項中做出選擇，其范圍為非常喜歡到非常不喜歡。所用的評分和對應的描述項如表3所示。
2.3 層次分析法
層次分析法(flavor profile analysis，FPA)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進行評分。
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溶液的組成和復雜性。對于地面水、廢水和污水等含有多種無機和有機化合物等成分復雜的水，所采用的測試方法必須具有靈敏性和廣泛的選擇性，近期報道的基于脈沖電壓法的電子舌則被認為具有環境監測的潛力。
2.5 飲用水味感評價方法的選擇
參考表5，可根據對所評測飲用水的目的和需求對味感評價方法進行選擇。
Part 3 飲用水的味感提升和優化技術
提高飲用水味感的技術研究目前主要集中在海水淡化水的再礦化研究。現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，水質穩定性差，對于輸水管網而言具有很強的腐蝕性和侵蝕性。因此，海水淡化水必須做恰當的再礦化處理，提高其礦化度以降低腐蝕性，然后再進入給水管網系統。
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
鑒于消費者對味感優化以及有益微量元素多樣化的要求，新種類礦石對海水淡化水等低礦化度水進行再礦化的開發研究應運而生。麥飯石和木魚石因具有較好的吸附和溶出性能，可在對飲用水中重金屬進行吸附的同時溶出對人體有益的微量礦物元素，現被國內視為理想的飲用水味感和水質改善礦石材料。
Part 4 研究總結與展望
除以上基于評測人員的3種味感評定方法外，也可使用電子舌/味覺傳感器對味感和味感物質進行檢測評定。電子舌/味覺傳感器測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，目前用于液體傳感的傳感器陣列主要基于電化學方法，如電壓法、電位法等。這些傳感器對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別液體中對應的溶解成分。
(1)目前，涉及飲用水味感的研究較少，未取得一致的結果，且局限于幾種常見的無機元素以及pH、TDS等指標，而影響飲用水味感的物質除了某些礦物質，還可能有腐殖質的分解產物及某些微生物新陳代謝的產物、消毒副產物及其殘留物等。因此，開展飲用水味感的核心因子研究，篩選關鍵味感物質，并建立與關鍵味感物質相關的味感經驗評價公式將會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量方法正迅速發展并應用于飲用水領域。傳感器響應信號會產生大量數據，在多數情況下具有大量冗余，因此，算法的進一步發展對于最優數據的測量并有效評估是十分重要的。此外，電子舌和人類感覺的組合進行味感評價的技術尚未成熟，所使用的生物膜模擬人類口腔味感類別的機理與準確性仍需進一步研究和提高。
(3)飲用水味感改善技術尚集中于海水淡化水的再礦化，其中，溶解礦石法是最簡單且應用最廣泛的再礦化技術，但因普遍使用的碳酸巖類礦石(主要是含CaCO3礦石)僅改善了水體穩定性差和味感差的問題，且其溶出礦物元素單一，與消費者對優質飲用水和健康飲用水的要求尚有差距，因此，含多種礦物質的礦石溶解機理與最優工藝條件亟待開展研究。
個人介紹
徐斌，博士，教授，同濟大學環境科學與工程學院副院長；主要從事飲用水安全保障相關理論與技術方面工作。主攻方向包括：飲用水深度處理技術、水消毒與副產物控制、新興水質的識別與控制、二次供水理論與技術等。
作者： 徐斌，唐利貞
來源： 凈水萬事屋