Cơ sở khoa học của các Giác quan trong Đánh giá cảm quan Thực phẩm

Các cơ quan thụ cảm đóng vai trò thu nhận cảm giác, tổng hợp và tích lũy để đi đến kết luận về chất lượng của thực phẩm. Cảm quan là một bộ phận của khoa học thực phẩm, có nền tảng trên những ngành chính như hóa học, vật lý, sinh học và những ngành phụ như sinh hóa, sinh lý, hóa lý… Do đó, cảm quan thực phẩm mang nhiều yếu tố khách quan. Bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cơ sở khoa học của các giác quan trong đánh giá cảm quan nhé!

Mùi và Khứu giác

Định nghĩa về mùi

Mùi là đặc tính của một chất hay một hợp chất bay hơi mà con người hay động vật có thể cảm nhận được từ sự hít vào trong khoang mũi hay khoang miệng và gây ra cảm giác nhờ vào khứu giác của cơ thể, quá trình này không làm ảnh hưởng đến các hoạt động của cơ quan khứu giác.

Sự cảm nhận mùi của khứu giác

Con người có hàng triệu tế bào có chức năng cảm nhận mùi, chúng được gọi là các tế bào tiếp nhận mùi của khứu giác. Những tế bào này chủ yếu nằm ở dọc theo hai bên vách ngăn và lệch về phía trên của phần khoang mũi. Chúng nằm trong một khu vực có màu vàng có dạng hình ống. Những tế bào có dạng hình ống này có đầu cuối là sự kết hợp của một nhánh những sợi mịn nhỏ được nối kết với lớp bề mặt của màng nhầy, lớp màng nhầy này được duy trì trong điều kiện ẩm.

Những chất bay hơi (ethanol, ete,…) kích thích cảm giác với mùi của khứu giác, ngược lại những chất không bay hơi (kim loại, muối, carbon,…) do không có khả năng bay hơi nên cũng không có khả năng gây mùi. Khi ngửi cần có động tác hít vào, động tác này sẽ mang các chất mùi và một phần không khí vào mũi. Những phân tử không khí sẽ trượt trên sườn vách ngăn phía trong cánh mũi. Những phân tử chất mùi sẽ đi vào lớp chất lỏng bao phủ màng nhầy, khi đó chúng tác động lên những sợi dây tóc nhạy cảm mịn nhỏ của tế bào khứu giác, những sợi dây tóc nhạy cảm này sẽ truyền tín hiệu thông tin thông qua hệ thần kinh khứu giác để đi đến não.

Thuyết hóa học và lý học về mùi

Thuyết hóa học

Thuyết này cho rằng chất có mùi rơi vào mũi sẽ lan rộng ra trong chất lỏng bao phủ xung quanh khứu giác, sau đó chất có mùi liên kết với một chất hóa học đặc biệt gọi là chất tiếp nhận mùi. Kết quả phát sinh ra một chất mới và tác động đến đầu cuối dây thần kinh làm cảm nhận được mùi.

Thuyết lý học

Thuyết này cho rằng để cảm nhận được mùi, không nhất thiết phân tử chất có mùi tiếp xúc với các cảm biến của tế bào. Tất cả các chất thơm đều phát ra tia hồng ngoại, mỗi chất có một phổ riêng của mình. Như vậy phân tử chất có mùi được xem như một máy phát tia hồng ngoại, các tia này được thu hồi bằng máy thu là tế bào thần kinh khứu giác.

Đánh giá cảm quan bằng khứu giác

Kỹ thuật cảm thụ mùi đòi hỏi phải thực hiện ở các giai đoạn chuẩn bị sản phẩm khác nhau. Động tác thực hiện là hít đều, liên tục, từng đợt đồng thời suy nghĩ đến cảm giác. Cảm giác về mùi tăng lên nếu ta hít nhanh và mạnh, nhưng thường chỉ nhận được bởi lần ghi nhận đầu tiên của khứu giác, nếu cố gắng nhiều lần, có thể không nhận được hoặc nhận được rất ít mùi do hiện tượng mệt mỏi hoặc thích nghi của khứu giác.

Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cảm thụ mùi

• Tuổi;
• Giới tính;
• Các giác quan khác;
• Thời gian và tình trạng no đói;
• Môi trường ngoại cảnh (khí hậu, thời tiết, tiếng ồn,…);
• Tùy từng cơ thể mỗi người và khả năng tập luyện;
• Độ tinh khiết của chất kích thích;
• Khoảng cách và tốc độ của dòng khí truyền;
• Ảnh hưởng của các chất hóa học khác.

Một số khái niệm về thuật ngữ mùi

• Mùi ngửi: là cảm giác nhận được do các chất bay hơi trực tiếp qua đường mũi.
• Mùi cảm: là cảm giác nhận được do các chất bay hơi vừa qua đường mũi vừa qua đường miệng.
• Mùi chính: là mùi chủ yếu đặc trưng của chất bay hơi.
• Mùi thoảng: là mùi nhẹ hay mùi phụ của một tập hợp chất bay hơi.
• Mùi khuyết: là mùi có trong tập hợp chất bay hơi bị các mùi khác che lấp đi nên không thể cảm nhận ngay, phải có biện pháp xử lý mới có thể nhận biết được dễ dàng.

Vị và Vị giác

Định nghĩa về vị

Vị là đặc tính của một chất hay một hợp chất mà con người hay động vật có thể cảm nhận được khi hòa tan chất đó trong miệng và gây ra được cảm giác.

Sự cảm nhận vị của vị giác

Sự cảm nhận vị bằng vị giác là một quá trình tiếp nhận theo cơ chế hóa học. Để kích thích sự tiếp nhận vị chất có vị phải được hòa tan trong nước bọt thông qua các cơ quan nằm trên mặt lưỡi, trong vòng miệng và yết hầu. Những tế bào kết hợp với chất có vị nằm trong những nụ vị giác và được phân bố theo các rãnh trên bề mặt của lưỡi. Những tế bào cảm nhận vị này được sắp xếp thành chùm từ những sợi nhỏ như sợi tóc được nối kết vào bên trong xuyên qua những khe hở của nụ vị giác. Chính những sợi dây tóc này đã làm cho chất kích thích tiếp xúc được với tế bào tiếp nhận vị. Những thông tin nhận được từ sự tiếp xúc trên được truyền theo đầu dây thần kinh vị giác để về đến não.

Có hàng ngàn nụ vị giác được phân bố trên bề mặt lưỡi và chủ yếu kết hợp đểnhận biết ra bốn vị cơ bản là ngọt, mặn, chua và đắng. Các nhà khoa học cho rằng tất cả các vị mà ta nếm được là sự hỗn hợp theo tỷ lệ khác nhau của các vị cơ bản này. Khả năng cảm nhận đối với bốn vị này không đồng nhất trên khắp bề mặt lưỡi.

Khu vực nhạy cảm nhất với vị ngọt và vị mặn tập trung ở đầu lưỡi. Khu vực nhạy cảm với vị chua thường tập trung ở hai rìa lưỡi. Khu vực phía cuối lưỡi nhạy cảm hơn với vị đắng.

Giới thiệu chung về bốn vị cơ bản

Vị đóng vai trò rất quan trọng trong đánh giá cảm quan thực phẩm. Các sản phẩm rắn hay lỏng (hoặc chất khí hòa tan trong sản phẩm lỏng) khi nhai hay uống đều cho cảm giác vị.

• Vị chua: Chua là một vị cơ bản và được đặc trưng chủ yếu là các acid hữu cơ (trừ các acid amin) nhưng ngưỡng cảm đối với các acid khác nhau cũng khác nhau.
• Vị mặn: Chất tiêu biểu cho vị mặn là muối NaCl, một số muối khác cũng tạo vị mặn nhưng thường cho vị hỗn hợp. Vị mặn không chỉ phụ thuộc loại muối sử dụng mà còn phụ thuộc vào nồng độ của chúng.
• Vị ngọt: Vị ngọt chủ yếu là do các hợp chất alcohol, glycol và các dẫn xuất của đường. Đường các loại có khả năng gây vị ngọt là do sự có mặt các nhóm hydroxyl (-OH) trong công thức cấu tạo.Nhiều hợp chất glycol có thể ngọt gấp hai lần đường sucrose, khi gia tăng số lượng nhóm halogen trong phân tử thì vị ngọt gia tăng. Tính ngọt của đường phần lớn có liên hệ với độ hòa tan của chúng.
• Vị đắng: Vị đắng thường được gây ra do một số chất hữu cơ và vô cơ. Tiêu biểu là các alkaloid như là quinine, cafein và strychnine… chúng thường kết hợp với các vị khác. Tannin là một chất phổ biến trong một số loại thực phẩm tạo vị đắng, và tính đắng này có tác dụng tốt trong việc tạo mùi vị cho trà, bia.

Cơ chế hoạt động của cơ quan vị giác

Điều kiện để có cảm giác về vị

• Chất có vị phải hòa tan trong nước bọt hoặc dịch tiết ra bởi tuyến nhầy của gai hình dài.
• Lưỡi phải tiếp xúc với thành bình chứa dịch.
• Lưỡi phải áp chặt hàm ếch của vòm miệng.
• Nếm đủ một lượng để tạo vị (đối với dung dịch nếm đủ 10ml).

Tác dụng của nước bọt

Nước bọt là dung dịch có tính acid yếu (pH = 5,6 ÷ 6,7), không màu, không mùi, không vị, có tác dụng làm mềm thực phẩm, sau đó tạo điều kiện cho thực phẩm hòa tan và kích thích lên dây thần kinh ngoại biên, tham gia phản ứng giữa chất có vị và đầu dây thần kinh, làm sạch lưỡi và có khả năng sát trùng.

Tốc độ phản ứng của vị giác

Tốc độ phản ứng của vị giác chậm hơn so với tốc độ các cảm giác khác, và trong từng loại vị giác tốc độ này cũng khác nhau. Tốc độ cảm nhận trung bình của:

• Vị mặn là 0,307s;
• Vị ngọt là 0,446s;
• Vị chua là 0,536s;
• Vị đắng là 1,082s.

Đánh giá cảm quan bằng vị giác

Khi tiến hành đánh giá vị bằng vị giác cần kết hợp giữa động tác như chập lưỡi nhiều lần, đều đặn liên tiếp, cách đều và suy nghĩ đến cảm giác, kích thích tuyến nước bọt, đưa mẫu thực phẩm vào giữa gai hình dài làm cho lưỡi tiếp xúc với hàm ếch, để thực phẩm vào rãnh. Đồng thời tạo điều kiện cho thực phẩm hòa tan vào nước bọt, làm sạch lưỡi, đưa mẫu cũ ra và đưa mẫu mới vào. Sau mỗi lần đánh giá ghi chú lại cảm giác.

Một số hiện tượng đối với cơ quan vị giác

• Hiện tượng thích nghi: là hiện tượng giảm khả năng nhạy cảm nhất thời của cơ quan vị giác.
• Hiện tượng mệt mỏi: là hiện tượng mà khi chất kích thích có nồng độ lớn sẽ tạo nên sự hủy hoại thần kinh. Sự hủy hoại này không hồi phục ngay được.
• Hiện tượng bù trừ: là hiện tượng khi phối hợp hai vị cơ bản với nhau ở nồng độ lớn hơn nồng độ ngưỡng cảm. Nếu tăng nồng độ một trong hai vị đó sẽ xảy ra hiện tượng vị này lấn át vị kia hay kích thích vị kia.
• Hiện tượng tương phản (cạnh tranh): là hoạt động phối hợp của hai hay nhiều chất kích thích gây ra một mức cảm giác thấp hơn những tác động của mỗi chất kích thích riêng biệt.
• Hiện tượng tiêu tan cảm giác: là do hai vị tác động đồng thời trên lưỡi, trong đó có một vị bị mất đi.
• Hiện tượng hòa hợp: khi phối hợp những vị khác nhau sẽ xảy ra hiện hòa hợp hay không hòa hợp.
• Hiện tượng ngụy trang về vị: là sự giảm cường độ hay thay đổi cường độ của một vị bởi một vị khác.
• Hiện tượng cảm giác về vị: là khi pha lẫn hai hay ba vị cơ bản sẽ tạo ra một vị khác những vị trên.

Một số khái niệm về vị

• Tiền vị: là cảm giác nhận được đầu tiên khi nếm sản phẩm.
• Chánh vị: là vị đặc trưng của sản phẩm khi nếm.
• Hậu vị: là cảm giác nhận được sau khi nếm.
• Lưu vị: là cảm giác nhận được giống như cảm giác đang nếm sản phẩm, cảm giác này kéo dài trong khoảng thời gian có thể đo được.

Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cảm thụ của vị giác

• Tuổi;
• Trạng thái cơ thể;
• Tùy theo cơ thể của mỗi người và khả năng luyện tập;
• Nhiệt độ;
• Điều kiện ăn uống nghỉ ngơi và tình trạng no đói;
• Nồng độ chất kích thích;
• Ảnh hưởng của môi trường nếm.

Màu và Thị giác

Mắt có thể phân biệt được tần số ánh sáng, nhờ vậy ta mới có cảm giác về màu sắc. Để có thể cảm nhận được màu sắc, ngoài thị giác của con người cần có nguồn sáng và vật sáng. Màu có thể xem là kết quả của sự cảm nhận ánh sáng từ vật sáng với tác nhân kích thích là nguồn sáng.

Năng lượng ánh sáng từ nguồn sáng chiếu vào vật sáng, phần năng lượng ánh sáng sau khi ra khỏi vật sáng đập vào mắt làm cho mắt cảm nhận được ánh sáng… Trong thực phẩm hay trong tự nhiên nói chung có 2 hình thức năng lượng nguồn sáng truyền qua vật sáng, đó là năng lượng nguồn sáng đi xuyên qua vật sáng đối với vật trong suốt hay ở trạng thái lỏng hoặc phản xạ đối với vật rắn. Như vậy, có thể định nghĩa màu sắc theo cảm nhận vật lý là sự cảm nhận năng lượng của ánh sáng hay do được phản xạ hay do được truyền qua một thực phẩm nào đó của cơ quan thị giác.

Khi chiếu một chùm ánh sáng trắng xuyên qua một mẫu rượu vang đỏ, chất màu anthocyanin trong rượu hấp thu năng lượng từ nguồn sáng, phần năng lượng không bị hấp thu sẽ xuyên qua mẫu và đập vào mắt người quan sát, khi đó người quan sát sẽ nhận được màu đỏ do lúc này sự phân bố năng lượng trong chùm sóng truyền đã thay đổi và bao gồm bước sóng 700÷770 nm.

Khi chuyển tiếp từ vùng có bướcsóng này sang vùng bước sóng tiếp theo có một khoảng trung gian và ánh sáng nhận được từ các vùng trung gian này rất giống nhau mà mắt không thể phân biệt được ngay mà phải đến một lúc nào đó mắt mới nhận ra sự đổi màu.Dođó người ta đưa ra khái niệm về độ nhạy của mắt là khả năng phân biệt hai nguồn năng lượng ánh sáng có bước sóng rất gần nhau.

Sự tiếp nhận màu sắc bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sinh học

• Hiện tượng bất biến của màu sắc;
• Sự ảnh hưởng của màu sắc xung quanh hay màu nền.

Tóm lại, màu sắc nhận được từ một vật bị chiếu sáng phụ thuộc vào các yếu tố như: thành phần quang phổ của nguồn sáng, đặc tính vật lý và hóa học của đối tượng, tính tự nhiên của sự chiếu sáng và độ nhạy sáng của mắt khi quan sát.

Trạng thái và Xúc giác

Trong kiểm nghiệm cảm quan, các đầu ngón tay và lòng bàn tay dùng để kiểm nghiệm về trạng thái và cấu trúc của sản phẩm. Ở đây có sự phối hợp rất chặt chẽ giữa cảm giác ở ngón tay, lòng bàn tay và mắt, đôi khi cả tai và lưỡi nữa. Cấu trúc là một đặc tính của hợp chất, nó có liên quan với độ nhớt, độ đàn hồi và những đặc tính hóa học khác của thực phẩm nhưng mối liên hệ của chúng rất phức tạp.

Kiểm nghiệm cấu trúc bao gồm các kinh nghiệm tổng hợp nhận được từ các cảm giác của da sau khi ăn một sản phẩm. Kiểm nghiệm này bao gồm: độ nhớt, độ đàn hồi, sức căng bề mặt và các đặc tính vật lý khác của nguyên liệu làm mẫu.

Cảm nhận cấu trúc bằng miệng

Đa số sự cảm nhận cảm quan cấu trúc của thực phẩm được thực hiện dựa trên những cảm giác nhận được khi mẫu thực phẩm được đánh giá trong miệng, nghĩa là khi thực phẩm được cắn, nhai, nuốt.

Quá trình đánh giá bao gồm sự hoạt động tổng hợp của nhiều cơ quan:

• Hệ thống đầu dây thần kinh;
• Lưỡi;
• Răng;
• Mô cơ và gân;
• Lưỡi, gò má, môi.

Người ta chứng minh rằng lực tác dụng sẽ gia tăng trong quá trình cắn và nhai. Lực cắn cực đại đến 50kg và khi lực cắn tăng sẽ làm cho sự cảm nhận áp lực trên khớp, trên mô cơ, trên gân và răng tăng và gây nên đau (ở điều kiện bình thường lực cắn nhỏ hơn mức có thể gây đau). Từ đó có thể nhận biết cấu trúc cứng hay mềm của thực phẩm.

Đánh giá cảm quan Cấu trúc thực phẩm bằng các giác quan

Một số thông tin về đặc tính cấu trúc của thực phẩm có thể nhận được trước khi nhai. Sự nhận biết này có thể thực hiện được thông qua các giác quan khác hoặc một số phương tiện khác.

Thị giác

Sự biểu hiện bề ngoài của màu có thể cung cấp một số gợi ý, nghĩa là khi nhìn màu của quả có thể nhận biết trạng thái chín của nó từ đó có thể sơ bộ nhận biết được tính cứng chắc của quả. Khi nhìn các loại rau có thể nhận biết tình trạng tươi hay héo của chúng, từ đó có thể nhận biết được cấu trúc cứng, giòn hay mềm của chúng.

Tay hoặc các dụng cụ khác

Có thể đánh giá cấu trúc thực phẩm bằng cách bẻ, uốn hay ép, thực phẩm cũng có thể được cắt bằng dao, đâm bằng nĩa… Bằng những biện pháp này có thể cho một số gợi ý về tính cứng chắc, dòn hay cấu trúc sợi… của thực phẩm. Đối với thực phẩm dạng lỏng và bán lỏng có thể xác định độ nhớt, độ phẳng hay độ dính bằng cách khuấy, lắc, rót cho chảy hoặc phết trải ra…

Vai trò của âm thanh trong tiếp nhận cấu trúc

Các mẫu thực phẩm khi được cắn, nhai hay bị các lực tác động khác sẽ phát ra âm thanh. Thực phẩm có cấu trúc khác nhau sẽ phát ra âm thanh khác nhau. Do đó, âm thanh nhận được khi đánh giá thực phẩm phản ánh cấu trúc của thực phẩm. Tóm lại để đánh giá chính xác cấu trúc của thực phẩm cần kết hợp nhiều giác quan, bên cạnh đó còn phải đo các thông số vật lý nếu có thể thực hiện được.

Ngưỡng cảm giác

Ngưỡng cảm giác là giá trị nồng độ tối thiểu của một chất cần thiết gây cho con người cảm giác đặc trưng. Người ta phân biệt các loại ngưỡng cảm như sau:

• Ngưỡng cảm phát hiện: là giá trị nồng độ tối thiểu của một chất gây được một cảm giác.
• Ngưỡng cảm phân biệt (sai biệt): là giá trị khác nhau tối thiểu về cường độ của một kích thích để nhận biết được sự khác nhau đó.
• Ngưỡng cảm cuối cùng: là giá trị nồng độ tối đa của một chất mà nếu vượt qua nồng độ đó, cơ quan cảm giác sẽ không nhận biết được.
• Ngưỡng cảm xác định: là giá trị nồng độ nhỏ nhất của một chất mà cơ quan cảm giác có thể phân biệt được.

Ngưỡng cảm giác có vai trò lớn trong đánh giá cảm quan. Thông qua nó để ghi nhận các kết quả trả lời của hệ thống giác quan và đánh giá độ tin cậy của những trả lời đó. Giá trị ngưỡng cảm khác nhau tùy theo mỗi người, tùy theo chất kích thích.

FOODNK