基于“因果鏈分析”指導雙孢菇中濃厚感物質發現的研究

孫雅慧，姜竹茂，于京華，張舒凡，姚 璐，何若菡，馮 磊，姚圣圣，趙玉平

（煙臺大學生命科學學院，山東 煙臺 264005）

發明問題的解決理論（TRIZ）由是阿奇舒勒帶領的研究團隊對250萬份具有較高價值的發明專利研究后得出的理論[1]。因果鏈分析是TRIZ理論功能分析的方法之一，是全方位識別工程系統因素的工具[2]，可以挖掘出隱藏于初始缺點背后的因素。通過不斷探究上一層級因素為什么會發生，得到一系列影響因素，并把各種原因串在一起，就得到一條完整的因果鏈。暴露在問題表面的往往是初始因素，通過初始因素分析中間因素和末端因素并進一步探究得到關鍵因素，解決了關鍵因素所對應的關鍵問題，這個難題就迎刃而解了。

Kokumi最早是由日本科學家提出的概念，是一種可以引起滋味品嘗方面復雜，圓潤平衡，具有滿口感、持久感、濃厚感等一系列令人愉悅的味道，與4種基本味酸甜苦咸不同，具有增咸、增鮮、抑苦的作用[3]。

雙孢菇又稱蘑菇、白蘑菇，雙孢菇肉質細嫩爽滑。鮮蘑菇中蛋白質含量高達4%，被譽為“素中之王”[4]，具有抗氧化、抗衰老、抑制細菌的滋生、降低膽固醇的生物學功效。雙孢菇烹飪制成的食物，尤其是燉煮而成的湯類，具有濃厚的鮮味，這種鮮味主要是雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質所致。

根據馮濤等人[5]的研究，如何提取雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質，擬使用因果鏈進行分析，探究問題的關鍵因素，提出解決問題的方法。

1 因果鏈分析

首先發現初始因素，進一步探究中間因素和末端因素，從而得到關鍵因素，提出關鍵問題，最終解決項目的難題[6]。

1.1 探究初始因素

初始因素往往是顯而易見的，由項目的目標決定的。由于雙孢菇制品風味濃厚，主要是雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質的作用，初始因素即為雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質。

1.2 探究中間因素和末端因素

中間因素即初始因素的下一層級，也就是造成初始因素的原因。通常情況下，造成上一層級因素的原因有多個，將其全部列出，并判斷相互關系，用And或Or運算符連接起來[7]。

如果同一層級的所有中間因素對上一層級來說缺一不可，那么中間因素互為And的關系。如果同一層級的所有中間因素對上一層級是滿足其一即成立，那么中間因素互為Or的關系。

重復以上步驟，一層層往下分析，直至末端因素（不能進一步探究下一層原因，達到極限或滿足自然生理規律時的中間因素。）

1.2.1 第一層中間因素

為什么雙孢菇烹飪而成的湯類味道鮮美？是因為雙孢菇可以經過水提法得到水溶性部分和非水溶性部分，風味提取物大多是一些氨基酸、核苷酸類的物質，可溶于水。所以最好的提取方法就是使其溶解于水中，再進行分離純化。由圖1可知，水溶性部分和非水溶性部分即為第一層中間缺點，兩者互為Or的關系。

獲得水溶性提取物的具體方法為取一定量的雙孢菇，加入去離子水，在室溫下攪拌，分別用溫水提取法、沸水提取法、高壓提取法對雙孢菇進行120 min處理。取其上清液過濾離心，對其沉淀進行加水離心復提，合并上清液，對上清液進行減壓旋蒸濃縮，并冷凍干燥，得到水溶性風味物質。

分別對這3種方法得到的成品進行提取率分析，高壓蒸煮法得到的目標物質提取率最高。

再將這3種方法得到的水溶性風味物質放入雞湯中進行感官評價，高壓蒸煮法得到的水溶性風味物質產生的口感和風味明顯優于其他2種方法。

綜上所述，選擇了高壓蒸煮法作為提取雙孢菇中水溶性風味物質的方法。選擇了高壓蒸煮法作為提取工藝后，為選擇合適的試驗條件，先進行單因素試驗，再進行正交試驗，得到提取時間130 min，料液比1∶2，蒸煮壓力55 kPa的工藝優化條件[4]。

1.2.2 第二層中間因素

經高壓蒸煮法得到的水溶性風味物質可以直接加入調味品中，制成雙孢菇醬料，或者將水溶性部分繼續提取，制得相應的提取液。由圖1可知，此為第二層中間缺點，直接在醬料中加入雙孢菇水溶性部分和進一步提取互為Or的關系。

1.2.3 第三層中間因素

選擇提取液作為繼續分析的對象，對水溶性部分進行超濾和納濾。超濾和納濾都是膜分離的方式，在一定壓力下，使待分離樣液通過孔徑不同的濾膜來達到分離的效果[8]。最終得到了3個截留組分，分別是U1，U2，U3，它們就是提取液中產生鮮味的原因，由圖1可知，為第三層中間因素，之間互為Or的關系。

將這3種截留組分分別放到水中和雞湯中進行感官評價，得到加入U2樣品的水和雞湯風味更加濃厚。

再對肽中氨基酸總量以及肽中氨基酸分布比例進行測定發現，截留組分U2的相關數值仍高于其他兩者，所以選擇U2作為下一步分離的對象。

1.2.4 第四層中間因素

得到U2后，對其進行凝膠過濾分離純化。凝膠過濾主要是依據凝膠的網狀結構來對物質進行分離，凝膠層析分離圖譜上顯示5個分離峰，即凝膠層析得到5個分離組分，分別是F1，F2，F3，F4，F5。這5個組分是U2的主要組成部分，是其具有風味的原因，由圖1可知為第四層中間缺點，互為Or的關系。

將這5個組分分別加入水中和雞湯中，并進行感官評價，發現添加F5的水和雞湯口感最佳。

再對F1，F2，F3，F4，F5進行味覺稀釋因子分析，即將樣品按比例進行稀釋，隨著稀釋比例的增大，在最低濃度仍可以被品嘗到的成分被確定為關鍵味覺成分[9]，其味覺稀釋因子最高，在整體風味中起主導作用。最終結果是F5的稀釋因子最高，與濾液的稀釋因子相差不大，并且F5所表現出的風味與濾液的風味大致相似，即F5是關鍵味覺成分。

1.2.5 第五層中間因素

得到F5后，為進一步分析，得到濃厚感肽物質，采用反向液相色譜進行分離，得到5個亞組分（S5.1-S5.5），5個亞組分中存在產生濃厚感的物質，所以5個亞組分為第五層中間因素，互為Or的關系。對這5個組分進行感官評價發現S5.2-S5.5沒有表現出濃郁的風味[4]，只有S5.1的風味最濃厚，則選擇S5.1作為進一步分析的對象。

1.2.6 末端因素

得到S5.1后，需要對其進行結構鑒定，得出準確的氨基酸序列[10]，以便下一步的合成。最后得到了濃厚感肽的氨基酸序列為Gly-His-Gly-Asp，相對分子質量為383.99Da，即為濃厚感肽Kokumi物質，至此得到末端因素，因果鏈分析結束。

1.3 關鍵因素與關鍵問題

因為末端因素很多，一個一個解決會費時費力，而且末端因素有時并不容易解決，所以要找關鍵因素，而關鍵因素有可能是中間因素或末端因素。

通過因果鏈選出關鍵因素，需要解決關鍵因素所對應的問題，也就是關鍵問題，解決了關鍵問題后，因果鏈分析結束。

關鍵因素是得出Gly-His-Gly-Asp肽的氨基酸序列，關鍵問題即合成Gly-His-Gly-Asp肽。通過固相合成，根據相應的氨基酸序列合成肽鏈，然后再進行感官評價和電子舌分析，發現濃厚感肽對2種基本味的呈味作用都有影響，可以明顯改善食品風味。

雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質提取因果鏈分析見圖1。

圖1 雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質提取因果鏈分析

2 結語

運用TRIZ理論的因果鏈分析，提出從雙孢菇中提取濃厚感肽Kokumi物質的具體過程，得到了初始因素為雙孢菇中含有濃厚感肽Kokumi物質、中間因素為進一步的提取工藝，如濃厚感肽kokumi物質的分離純化、結構鑒定，以及末端因素為濃厚感肽的氨基酸序列，選擇了濃厚感肽氨基酸序列這一關鍵因素，提出了固相合成濃厚感肽的方式。

利用TRIZ理論的因果鏈分析，提出了加入雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質來增強食品的風味這一思路。因果鏈分析可廣泛地應用于各個領域，給予具體的解決方案，在未來將有無限的發展空間。