不同抑制劑對苦瓜粉味覺的修飾效果

張慧敏，鄧媛元，張瑞芬，張 雁，魏振承，馬永軒，劉 磊，張名位,*

（1.華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510642；2.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，農業部功能食品重點實驗室，廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610）

苦瓜（Momordica charantia）屬葫蘆科、苦瓜屬植物，是食藥兩用的亞熱帶特色蔬菜。苦瓜的降血糖、降脂效果已經得到了廣泛認可[1-2]，但是苦瓜粉苦味濃烈，部分消費者難以接受，導致其在產品開發和應用上受到很大限制[3-4]。苦瓜中的苦味物質包括皂苷、多酚、蛋白/肽等，同時也是其主要的活性成分[5-7]，若移除苦味物質會降低苦瓜潛在的健康效應。而降糖活性物質間還存在協同效果，單一的提取物也并不能替代苦瓜全粉的降糖效果[8]。因此保留活性物質的同時降低苦瓜粉苦味是提高消費者順應性的必然需求。

添加苦味抑制劑是降低苦味最直接有效的方法。目前常用的苦味抑制劑包括甜味劑、脂肪乳體系、鹽離子等[9]。Keast等[10]比較了鹽離子、脂肪乳以及甜味劑的加入對咖啡的苦味抑制作用，發現Zn2＋和不含脂肪的牛奶對咖啡苦味抑制效果較好。Gastón等[11]研究了聚葡萄糖、三氯蔗糖、牛奶以及蔗糖對抗氧化提取物苦味、澀味以及風味的影響，發現它們均可以有效降低抗氧化提取物的苦澀味，但同時也會影響其特征風味。崔明明[12]研究了γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、乳酸鋅、阿魏酸3 種苦味抑制劑對不同苦味食品的苦味抑制作用，發現阿魏酸、乳酸鋅是有效的苦味抑制劑。由于苦味抑制劑具有一定的專一性，只能抑制一種或一類苦味物質，而苦瓜中苦味成分復雜，不同類型苦味物質的化學結構和性質不同，苦味受體和機理不同，需要多種抑制劑配合使用才能阻斷苦味物質的不良味覺，同時也可以避免大量單獨使用某一種抑制劑引入的不良風味[13-15]。因此本研究比較分析了10 種不同類型抑制劑對苦瓜粉浸泡液苦味、后苦味、甜味、后甜味、澀味和特征風味的影響，并在此基礎上優選設計了復合抑制劑，為開發低苦度苦瓜產品提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

GABA（99%，分析純） 齊云生物技術有限公司；新地奧明（98%，食品級）、新甲基橙皮苷二氫查爾酮（neohesperidin dihydrochalcone，NHDC，99%，食品級） 佛山金駿康健康科技有限公司；乳酸鋅（98%）、聚葡萄糖（99%）、單磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP，98%）、三氯蔗糖（均為分析純） 源葉生物科技有限公司；全脂乳粉（100%，食品級） 光明乳業股份有限公司；酪朊酸鈉（99%，食品級） 河南華馳生物科技有限公司；阿魏酸（99%，分析純） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

BS124S分析天平 賽多利斯科學儀器公司；高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；DHG-9425A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司；MA100水分快速測定儀 德國Sartorius公司；FRD-1000墨輪封口機 溫州市余特包裝機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 苦瓜粉浸泡液的制備

苦瓜（油瓜，品種名稱：綠寶石），種植于廣東省農業科學院蔬菜研究所廣州市白云基地試驗田。7月初熟（綠色）時采摘，總固形物質量分數5.5%。新鮮苦瓜在流水中洗凈，去籽并切除苦瓜兩端，切成2～3 mm均勻厚度，單層平鋪裝盤，70 ℃熱風干制8 h，至水分達到5%以下。干制后的苦瓜樣品用粉碎機粉碎，過80 目篩。精確稱取1 g苦瓜粉于食品級無紡布袋中，熱封機封口，制備成苦瓜茶包袋。單個苦瓜茶包袋投入120 mL 85 ℃熱水中，配制成終質量濃度8.33 mg/mL的苦瓜水溶液（該質量濃度下苦味可被明顯感知且不為感官評定人員所排斥）。每10 min手提晃動茶包袋一次使苦瓜粉苦味物質充分溶出，持續浸泡30 min后取出茶包袋，杯中為苦瓜粉浸泡液。

1.3.2 不同類型抑制劑的添加

苦瓜粉浸泡液中加入不同種類抑制劑并攪拌混合均勻。抑制劑在前期實驗的基礎上添加其最優質量濃度如下：NHDC（甜味）6.66 μg/mL，乳酸鋅（澀味）36.66 μg/mL，GABA（酸味、澀味，且澀味強于酸味）66.66 μg/mL，酪朊酸鈉（奶味）1 mg/mL，三氯蔗糖（甜味）3.33 μg/mL，全脂乳粉（奶味）5.80 mg/mL，AMP（無味）200 μg/mL，新地奧明（無味）83.33 μg/mL，阿魏酸（酸味、澀味，酸味較明顯）330 μg/mL，聚葡萄糖（微甜味）6.66 mg/mL。

1.3.3 感官評價員的篩選與培訓

從廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所在讀研究生中篩選感官評價員，并對其采用標簽量值評估（general labeled magnitude scale，gLMS）法進行口味敏感性訓練[16-17]。gLMS法是一種心理物理學評價工具，它要求感官評價員沿著標有形容詞的縱軸對感知到的味覺強度進行強度分級，評價標準：1.5基本察覺不到，6微弱，17適中，35強烈，52非常強烈，100最強，其中不同形容詞所對應的數字呈半對數分布，這種半對數分布的評價方式是基于這些數字間隔可以產生量表評估當量的數據結果的大量的實驗研究。實驗時只給感官評價員提供描述詞，不提供數字，然后實驗人員根據受感官評價員提供的描述詞對實驗結果進行數字轉化及數據統計，用得分平均值表示6 種風味的程度。口味敏感性訓練使用：0.5 mmol/L的鹽酸奎寧訓練苦味，300 mmol/L的蔗糖訓練甜味，0.5 mmol/L單寧酸訓練澀味。訓練后所有的感官評價員都可以準確地識別甜味、苦味和澀味，最終篩選出10 名感官評定小組（5 男5 女），評價員年齡在20～27之間，身體質量指數介于18.5～24之間。

1.3.4 感官分析的gLMS評價

參考Cicerale等[18]的方法并略作修改。感官評價員在評定實驗開始之前1 h內限制飲食、吸煙、嚼口香糖，感官評價員用蒸餾水漱口后，倒10 mL待測樣品于口腔中充分浸潤5～10 s，頭部后仰，讓樣品2 次浸潤咽喉部位，保證樣品覆蓋整個咽喉的表面后吐出，漱口，不同樣品之間間隔不低于3 min，每個樣品測定3 次。測試結果采用gLMS法評分。采用gLMS評價不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液苦味（樣品與味蕾接觸后立刻產生的苦味感知）、后苦味（苦味消失30 s后又再次感知到的苦味）、澀味（樣品與味蕾接觸后舌頭收斂的感覺）、甜味（樣品與味蕾接觸后立刻產生的甜味感知）、后甜味（甜味消失30 s后又再次感知到的甜味）、特征風味（苦瓜烘干后特有的清嗅味和焙烤后的香味）的影響。

1.3.5 單一抑制劑的模糊評判優選

參考李揚等[19]的方法，采用模糊綜合評判法對苦味、后苦味、甜味、后甜味、澀味、特征風味進行綜合評價。評價因素集U={苦味，后苦味，甜味，后甜味，澀味，特征風味}={U1，U2，U3，U4，U5，U6}，評價函數為：

式中：D為模糊評價結果；γj為權重系數；i為評判對象因素集的系數編號，1≤i≤6；j為權重編號，j=1,2,3,4,5,6。

綜合考慮指標的重要程度，分配權重選取為γ={0.17,0.17,0.17,017,0.17,0.17}，即γ1為苦味權重系數，γ1=0.17；γ2為后苦味權重系數，γ2=0.17；γ3為甜味權重系數，γ3=0.17；γ4為后甜味權重系數，γ4=0.17；γ5為澀味權重系數，γ5=0.17；γ6為特征風味權重系數，γ6=0.17。

1.3.6 復合抑制劑的正交試驗設計

在單因素試驗及模糊評判的基礎上，以乳酸鋅（13.33、26.66、36.66 μg/mL）、NHDC（3.33、5、6.66 μg/mL）、GABA（16.66、33.33、66.66 μg/mL）為優選后的抑制劑，設計3因素3水平正交試驗，采用gLMS感官評價方法，評價復合抑制劑對苦瓜粉浸泡液苦味、后苦味的影響。

1.4 數據分析

采用SPSS19軟件對數據進行差異顯著性分析（P＜0.05），Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 單一抑制劑對苦瓜粉味覺的影響

2.1.1 不同抑制劑對苦瓜粉苦味的影響

圖1 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液苦味的影響Fig. 1 Effect of different inhibitors on the bitterness of M. charantia powder

由圖1可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液苦味明顯，苦味強度為15.6。10 種不同類型的苦味抑制劑對苦瓜粉的苦味均有顯著抑制作用，苦味強度變幅為2.6～7。NHDC抑制效果最佳，苦味強度為2.6，苦味抑制率為83.33%，可以達到基本無苦味。其余9 種抑制劑苦味抑制率在55.13%～73.80%之間。其中全脂乳粉抑制效果相對較差，苦味強度為7，為NHDC苦味強度的2.7 倍，可以品嘗到較為明顯苦味。

2.1.2 不同抑制劑對苦瓜粉后苦味的影響

圖2 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液后苦味的影響Fig. 2 Effect of different inhibitors on the delayed bitterness of M. charantia powder

由圖2可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液后苦味明顯，后苦味強度為12.6。10 種不同類型的抑制劑對苦瓜粉后苦味均有顯著抑制作用，后苦味強度變幅為3.6～8.6。NHDC和乳酸鋅抑制效果最優，抑制率分別達到71.40%和69.81%，可以將后苦味抑制到基本全無。阿魏酸抑制效果最弱，抑制率僅為31.82%，仍可以感受到一定強度的后苦味。其余7 種抑制劑可以將后苦抑制到微弱，抑制率為44.41%～54.02%，組間無顯著差異。

2.1.3 不同抑制劑對苦瓜粉澀味的影響

圖3 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液澀味的影響Fig. 3 Effect of different inhibitors on the astringency of M. charantia powder

由圖3可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液澀味明顯，澀味強度為12.6。不同類型的抑制劑對苦瓜粉澀味均有顯著的抑制作用。澀味強度變幅為6.4～9.6。酪朊酸鈉對澀味的抑制效果最佳，抑制率達到49.21%，可以使苦瓜粉澀味降低到微弱；聚葡萄糖對澀味的抑制程度最小，抑制率為22.22%，仍可以感受到較為明顯的澀味。

2.1.4 不同抑制劑對苦瓜粉甜味的影響

圖4 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液甜味的影響Fig. 4 Effect of different inhibitors on the sweetness of M. charantia powder

由圖4可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液有微弱的甜味，甜味強度為4.2。所有抑制劑對苦瓜粉浸泡液的甜味均沒有顯著的影響，甜味變幅為2.6～6.4。乳酸鋅、GABA、阿魏酸對苦瓜粉浸泡液甜味有一定的抑制作用。三氯蔗糖、聚葡萄糖、酪朊酸鈉則會引入一定的甜味。

2.1.5 不同抑制劑對苦瓜粉后甜味的影響

由圖5可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液后甜味微弱，基本察覺不到，后甜味強度為1.1。抑制劑對苦瓜粉浸泡液后甜味有不同程度的增強作用，變幅為2～6.6。阿魏酸對苦瓜粉后甜味基本無影響，其余幾種抑制劑添加后苦瓜粉浸泡液后甜有顯著的增強作用，其中以全脂乳粉、三氯蔗糖、聚葡萄糖最強，使后甜味從幾乎沒有顯著增強到微弱。

圖5 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液后甜味的影響Fig. 5 Effect of different inhibitors on the delayed sweetness of M. charantia powder

2.1.6 不同抑制劑對苦瓜粉特征風味的影響

圖6 不同抑制劑對苦瓜粉浸泡液特征風味的影響Fig. 6 Effect of different inhibitors on the flavor of M. charantia powder

由圖6可知，不添加抑制劑的苦瓜粉浸泡液特征風味明顯，特征風味強度為11。抑制劑的加入對苦瓜粉浸泡液特征風味有不同程度的降低。除NHDC和酪朊酸鈉分別顯著降低了苦瓜特征風味的30.89%、25.50%以外，其余8 種抑制劑與對照組無顯著影響，較好保留了苦瓜特征風味。

2.1.7 不同抑制劑對苦瓜綜合感官的模糊評判

表1 不同抑制劑模糊評判值Table 1 Values of fuzzy evaluation of different inhibitors

不同抑制劑對苦瓜綜合感官的模糊評判結果見表1。模糊評判值越低，說明在不引入其他風味的同時，苦瓜粉苦味、澀味和后苦味越低，特征風味越高。與空白對照相比，添加不同抑制劑后模糊評判值均降低。其中乳酸鋅、GABA、NHDC模糊評判值最低。

2.2 復合抑制劑對苦瓜粉味覺的影響

由表2正交試驗統計分析結果R值可知，抑制劑對苦瓜粉苦味強度影響的大小次序是乳酸鋅＞GABA＞NHDC，對苦瓜粉后苦味強度影響的大小次序是乳酸鋅＞NHDC＞GABA，經過驗證，最佳苦味和后苦味抑制劑因素水平組合均為正交試驗5號A2B2C3，即5 μg/mL NHDC、33.33 μg/mL GABA、36.66 μg/mL乳酸鋅，在該組合下苦味抑制率達到91.00%，后苦味抑制率達到82.50%，基本感覺不到苦味，后苦味微弱，不會增強甜味及后甜味，苦瓜特征風味保留良好，且無其他異味存在。通過方差分析可知，乳酸鋅對苦瓜粉浸泡液苦味和后苦味影響顯著，NHDC、GABA無顯著影響。

表2 正交試驗設計與結果Table 2 Orthogonal array design with experimental results

3 討 論

目前關于苦味的抑制有3 種普遍接受的機制：1）食物成分間的物理化學作用；2）口腔受體細胞的生理作用（受體抑制）；3）中心認知混合效應（味覺和味覺之間的作用以及味覺和芳香物質之間的作用）[20-22]。本研究采用的10 種抑制劑對苦瓜粉苦味掩蓋作用包含了上述3 種機制。

3.1 基于物理化學作用的苦瓜粉苦味抑制

理化作用可以改變風味強度或者產生新的風味。抑制劑與苦味物質通過產生新的作用力（氫鍵和疏水作用力等），導致苦味化合物結構改變，降低苦味強度。本研究中乳酸鋅、脂肪乳、聚葡萄糖和酪朊酸鈉4 種抑制劑均屬于此種作用機理。Christianson[23]、Que[24]等研究證實鋅離子容易和氨基酸、蛋白形成復合物，對硫醇和羥基組有很高的親和力，乳酸鋅與苦味物質通過理化作用形成復合物，阻止苦味物質和苦味受體結合進而降低苦味。Rossler等[25]研究表明脂肪乳系統可以降低鹽酸奎寧的苦度，其原因是鹽酸奎寧更傾向于溶于脂肪相。類似地，本研究中苦瓜粉苦味物質多為疏水性物質，更易溶于脂肪相，因此水相中苦味物質濃度變低，苦味物質與苦味受體鍵合程度減弱，苦味降低。此外牛奶中還含有蛋白質和碳水化合物，蛋白質可能和苦味物質形成不溶物而無法接觸苦味受體。聚葡萄糖是一種水溶性膳食纖維。本研究中聚葡萄糖對苦瓜粉苦味、后苦味、澀味都有一定的抑制作用，可能由于聚葡萄糖的添加導致溶液黏度增加或其與多酚等苦味物質形成氫鍵，減少苦味物質與受體結合。但聚葡萄糖添加量超過6.66 mg/mL后將產生甜味和后甜味。酪朊酸鈉通過與苦味物質生成絡合物及利用酪蛋白吸附于唾液蛋白或口腔黏膜表面，進而降低苦味物質與唾液蛋白的接觸面積實現抑苦效果。其對苦味、后苦味、澀味都有顯著的降低作用。并且，相比其他抑制劑，酪朊酸鈉對澀味的抑制效果最佳。

3.2 基于受體抑制作用的苦瓜粉苦味抑制

受體抑制指的是通過抑制劑與受體的鍵合（比如鋅離子、鈉離子、鋰離子）改變受體的形態或者直接對抗受體，阻止苦味傳導[26-28]。此類抑制劑包括：NHDC、乳酸鋅、GABA、新地奧明、AMP。NHDC是一種味覺受體競爭劑，可先于苦味物質與味覺受體發生鍵合，阻止苦味物質與苦味受體的結合，抑制苦味傳導。乳酸鋅容易和胞外苦味受體TAS2Rs形成復合物，改變受體結構，使受體不能與苦味物質正常結合，從而中斷苦味傳遞途徑，降低苦味。GABA通過與苦瓜粉苦味物質競爭hTAS2R4受體上Asn173和Thr174這兩個關鍵的氨基酸殘基位點而發揮苦味抑制用。已有研究表明，黃酮類物質可以通過阻滯鈣離子的釋放從而抑制hTAS2R39、hTAS2R31、hTAS2R14等多種受體。新地奧明是一種黃酮類似物，因此它可能通過物理或化學的作用抑制苦味受體，使苦味閾值增大而降低苦味。AMP通過抑制hTAS2Rs受體的活性而發揮作抑苦作用。本研究中NHDC、乳酸鋅、GABA對苦味、后苦味的抑制效果相對較好，新地奧明和阿魏酸相對較弱，可能與苦瓜中苦味傳播所需的特定受體有關。

3.3 基于中心認知效應的苦瓜粉苦味抑制

當不同的呈味物質混合在一起時會產生中心認知效應，通過和其他味覺的作用，一種或多種成分的味覺會有所減弱，這種混合抑制由不同味覺作用的相互認知作用引起[29]。例如甜味和苦味可以相互抑制。同時由于糖溶液的潤滑作用以及唾液量的增加會導致澀味的降低。本研究中NHDC是一種甜味劑，當質量濃度小于6.66 μg/mL時，由于中心認知效應，苦味降低且甜味不明顯。當質量濃度不小于6.66 μg/mL后，呈現出明顯后甜。同樣，三氯蔗糖對苦瓜粉苦味、后苦味、澀味都有顯著的抑制作用，并且在一定質量濃度范圍內苦澀味的降低與甜味呈負相關，這和Ishikawa等[30]研究相一致。

3.4 基于多種抑制機制的苦瓜粉苦味復合抑制劑

乳酸鋅通過和苦味物質作用或者與苦味受體TAS2Rs形成復合物來抑制苦味，但同時會引入澀味，抑制甜味。NHDC通過中心認知效應和競爭受體來抑制苦味，但會引入一定的甜味。GABA通過競爭hTAS2R4受體上Asn173和Thr174這兩個關鍵的氨基酸殘基位點而發揮苦味抑制作用，但隨著添加量的增加會引入苦味。3 種抑制劑復配后苦瓜的苦味、后苦味抑制率分別可達91.00%、82.50%，基本感覺不到甜味和澀味，苦瓜特征風味保留較好，同時無其他不良風味引入。復合抑制劑因為多種抑苦機制的協同作用，效果優于單一抑制劑。此外，本研究發現NHDC在單因素試驗中對苦味抑制效果最佳，但在正交試驗中NHDC效果有所降低，同時乳酸鋅抑苦效果顯著提高，表明乳酸鋅、NHDC、GABA 3 種抑制劑之間具有交互作用。3 種抑制劑的添加量換算到苦瓜粉為1 g苦瓜粉添加0.60 mg NHDC、3.98 mg GABA、4.46 mg乳酸鋅。添加抑制劑以后1 g苦瓜粉成本增加0.04 元。

4 結 論

10 種苦味抑制劑對苦瓜粉浸泡液的苦味、后苦味及澀味均有不同程度的抑制作用。其中NHDC對苦瓜粉苦味、后苦味抑制作用最強；乳酸鋅對苦瓜粉后苦味抑制效果較好；GABA對苦瓜粉苦味抑制效果較好；酪朊酸鈉對苦瓜粉澀味的抑制作用最為明顯；三氯蔗糖、聚葡萄糖、酪朊酸鈉、全脂乳粉會增加體系的甜味及后甜味。正交試驗結果表明乳酸鋅對苦瓜粉浸泡液感官影響最為顯著，1 g苦瓜粉添加0.60 mg NHDC、3.98 mg GABA、4.46 mg乳酸鋅時，苦瓜粉浸泡液苦味、后苦味明顯降到基本察覺不到，且無其他異味存在。研究為開發低苦度苦瓜產品提供了技術支持和理論依據，應用前景良好。

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