本期介绍浙江大学叶兴乾教授团队（第一作者：程焕）发表在《中国食品学报》第25卷第3期特约专栏上的文章《基于脑电图（EEG）技术探究大脑对柑橘风味的感知反应》。
柑橘风味是食品饮料市场中长期占据统御地位的风味之一，而相关研究多采用主观性调查形式，对其神经感知机制的探索有限。该研究在感官评价的基础上，采用脑电图（EEG）技术探究了大脑对4种柑橘精油【甜橙精油（S-EO）、柠檬精油（L-EO）、佛手柑精油（B-EO）和葡萄柚精油（G-EO）】以及柑橘精油主要组分D-柠檬烯的电生理反应。
1 研究方法
1）感官评价
柑橘精油风味描述词包括果香、甜香、花香、青香、木香、脂香和新鲜。感官描述词的定义与香气参考物质如表1所示。
表1 柑橘精油感官属性描述词与香气参考标准
2）EEG试验
试验开始前，所有受试者需通过两轮简单的三角测试，以确认其嗅觉感知正常。正式试验前，受试者需接受培训以熟悉试验流程，还需完成预试验，以评估在不同条件下的EEG信号。
试验流程如图1所示，分为3轮，每轮包括嗅闻5种样品。
图1 EEG试验流程
3）EEG数据采集与预处理
试验人员按照国际10/20电极放置系统佩戴64通道EEG帽，并在电极孔内注入导电凝胶，以Reference电极为参考，将所有头皮电极的阻抗保持在10 Ω以下，从而保证信号的最佳质量。
使用MATLAB 2023b软件中的EEGLAB工具箱对EEG原始数据进行预处理。具体步骤如下：通道定位、删除无用电极、降低采样率、片段提取、基线校正、坏导插值、重参考、独立成分分析（ICA）、伪迹鉴定和移除。通过上述流程确保数据预处理的规范性与清洁度，为后续分析提供可靠基础。
4）EEG数据分析
该研究选择嗅觉刺激后1s的时间窗口进行分析。EEG数据分析通过自定义的MATLAB脚本完成，包括时域和频域的信号分析。
表2 大脑不同区域的划分与电极定位
2 结果与分析
1） 感官评价结果分析
4种柑橘精油及D-柠檬烯的感官属性轮廓与可接受度的雷达图如图2所示。从感官属性上看，B-EO以突出的木质香为特征，L-EO则表现出显著的新鲜属性；G-EO的脂香属性较为明显，而S-EO的感官属性轮廓与D-柠檬烯接近。这种风味轮廓的差异可能与柑橘精油中D-柠檬烯的含量有关。
图2 柑橘风味属性轮廓和可接受度雷达图
2） EEG时域分析
与嗅闻柑橘精油相比，嗅闻D-柠檬烯的过程中大脑不同区域的电活动较低，而嗅闻S-EO、B-EO和G-EO引发额叶区域更强的负电活动；相反，嗅闻L-EO导致额叶后区、中央区、顶叶和枕叶区域更显著的正电活动。
图3 柑橘风味引起不同大脑区域电活动分布变化的拓扑图
为进一步探究嗅闻不同柑橘风味引起的脑电活动动态变化，绘制受试者在嗅闻过程中，每隔500 ms记录的大脑电活动拓扑地形图（图4）。结果表明，不同刺激下，各时间段脑区电反应趋势与图3的整体分布规律大体一致。然而，不同柑橘风味的动态响应模式在时域信息上存在显著差异。
图4 柑橘风味引起大脑不同区域电活动变化的时间动态拓扑图
3） 基于不同脑电节律的EEG频域分析
(a) 大脑不同频率对不同柑橘风味的整体能量反应
(b) 不同脑电节律对不同柑橘风味的电活动能量反应
(c) δ节律对不同柑橘风味的电活动能量反应
(d) α节律对不同柑橘风味的电活动能量反应
注：*：P<0.05；**：P<0.01。
图5 柑橘风味引起不同脑电节律的能量反应
4） 基于不同脑区的EEG频域分析
(a) 不同脑区对柑橘风味的脑电活动反应
(b) 额叶区不同通道对柑橘风味的脑电活动反应
注：不同字母表示显著差异。
图6 柑橘风味引起大脑特定脑区的能量反应
3 结论与讨论
该研究基于外显性自我报告的基础，采用内隐性EEG技术分析嗅闻不同柑橘风味引起的大脑感知反应，主要得出以下结论：1）大脑对不同柑橘风味展现出不同的感知模式，其中，嗅闻柑橘精油相比于嗅闻D-柠檬烯引发更强的脑电活动。2）δ节律和α节律是大脑对柑橘风味反应最灵敏的脑电信号，其能量的提高与个体全身放松和情绪镇静密切相关。3）大脑FR区和CR区，特别是前额叶区，对柑橘风味刺激展现出更显著的脑电能量响应。柑橘风味通过激活大脑的高级认知加工区域，可能具有潜在的情绪调节和认知提升作用。该研究揭示了柑橘风味感知大脑反应的神经机制，为进一步探索其情绪和认知价值奠定了基础，同时为开发基于柑橘风味的功能性食品提供了理论依据。
原文链接：https://link.cnki.net/doi/10.16429/j.1009-7848.2025.03.001
