本期介紹浙江大學葉興乾教授團隊（第一作者：程煥）發表在《中國食品學報》第25卷第3期特約專欄上的文章《基于腦電圖（EEG）技術探究大腦對柑橘風味的感知反應》。

柑橘風味是食品飲料市場中長期占據統御地位的風味之一，而相關研究多采用主觀性調查形式，對其神經感知機制的探索有限。該研究在感官評價的基礎上，采用腦電圖（EEG）技術探究了大腦對4種柑橘精油【甜橙精油（S-EO）、檸檬精油（L-EO）、佛手柑精油（B-EO）和葡萄柚精油（G-EO）】以及柑橘精油主要組分D-檸檬烯的電生理反應。

1 研究方法

1）感官評價

柑橘精油風味描述詞包括果香、甜香、花香、青香、木香、脂香和新鮮。感官描述詞的定義與香氣參考物質如表1所示。

表1  柑橘精油感官屬性描述詞與香氣參考標準

2）EEG試驗

試驗開始前，所有受試者需通過兩輪簡單的三角測試，以確認其嗅覺感知正常。正式試驗前，受試者需接受培訓以熟悉試驗流程，還需完成預試驗，以評估在不同條件下的EEG信號。

試驗流程如圖1所示，分為3輪，每輪包括嗅聞5種樣品。

圖1 EEG試驗流程

3）EEG數據采集與預處理 

試驗人員按照國際10/20電極放置系統佩戴64通道EEG帽，并在電極孔內注入導電凝膠，以Reference電極為參考，將所有頭皮電極的阻抗保持在10 Ω以下，從而保證信號的最佳質量。

使用MATLAB 2023b軟件中的EEGLAB工具箱對EEG原始數據進行預處理。具體步驟如下：通道定位、刪除無用電極、降低采樣率、片段提取、基線校正、壞導插值、重參考、獨立成分分析（ICA）、偽跡鑒定和移除。通過上述流程確保數據預處理的規范性與清潔度，為后續分析提供可靠基礎。

4）EEG數據分析

該研究選擇嗅覺刺激后1s的時間窗口進行分析。EEG數據分析通過自定義的MATLAB腳本完成，包括時域和頻域的信號分析。

表2 大腦不同區域的劃分與電極定位

  2  結果與分析

  1） 感官評價結果分析

4種柑橘精油及D-檸檬烯的感官屬性輪廓與可接受度的雷達圖如圖2所示。從感官屬性上看，B-EO以突出的木質香為特征，L-EO則表現出顯著的新鮮屬性；G-EO的脂香屬性較為明顯，而S-EO的感官屬性輪廓與D-檸檬烯接近。這種風味輪廓的差異可能與柑橘精油中D-檸檬烯的含量有關。

圖2 柑橘風味屬性輪廓和可接受度雷達圖

2） EEG時域分析

與嗅聞柑橘精油相比，嗅聞D-檸檬烯的過程中大腦不同區域的電活動較低，而嗅聞S-EO、B-EO和G-EO引發額葉區域更強的負電活動；相反，嗅聞L-EO導致額葉后區、中央區、頂葉和枕葉區域更顯著的正電活動。

圖3 柑橘風味引起不同大腦區域電活動分布變化的拓撲圖

為進一步探究嗅聞不同柑橘風味引起的腦電活動動態變化，繪制受試者在嗅聞過程中，每隔500 ms記錄的大腦電活動拓撲地形圖（圖4）。結果表明，不同刺激下，各時間段腦區電反應趨勢與圖3的整體分布規律大體一致。然而，不同柑橘風味的動態響應模式在時域信息上存在顯著差異。

圖4  柑橘風味引起大腦不同區域電活動變化的時間動態拓撲圖

3） 基于不同腦電節律的EEG頻域分析

(a) 大腦不同頻率對不同柑橘風味的整體能量反應

(b) 不同腦電節律對不同柑橘風味的電活動能量反應

(c) δ節律對不同柑橘風味的電活動能量反應

(d) α節律對不同柑橘風味的電活動能量反應

注：*：P<0.05；**：P<0.01。

圖5  柑橘風味引起不同腦電節律的能量反應

4） 基于不同腦區的EEG頻域分析

(a) 不同腦區對柑橘風味的腦電活動反應

(b) 額葉區不同通道對柑橘風味的腦電活動反應

注：不同字母表示顯著差異。

圖6  柑橘風味引起大腦特定腦區的能量反應

  3 結論與討論

該研究基于外顯性自我報告的基礎，采用內隱性EEG技術分析嗅聞不同柑橘風味引起的大腦感知反應，主要得出以下結論：1）大腦對不同柑橘風味展現出不同的感知模式，其中，嗅聞柑橘精油相比于嗅聞D-檸檬烯引發更強的腦電活動。2）δ節律和α節律是大腦對柑橘風味反應最靈敏的腦電信號，其能量的提高與個體全身放松和情緒鎮靜密切相關。3）大腦FR區和CR區，特別是前額葉區，對柑橘風味刺激展現出更顯著的腦電能量響應。柑橘風味通過激活大腦的高級認知加工區域，可能具有潛在的情緒調節和認知提升作用。該研究揭示了柑橘風味感知大腦反應的神經機制，為進一步探索其情緒和認知價值奠定了基礎，同時為開發基于柑橘風味的功能性食品提供了理論依據。

原文鏈接：https://link.cnki.net/doi/10.16429/j.1009-7848.2025.03.001