谷胱甘肽對鮮味的增味特性研究

畢繼才，楊震，林澤原，李洋，張肖楠，張令文，李波，陳復生

(1.河南工業大學 糧油食品學院，鄭州 450001；2.河南科技學院 食品學院，河南 新鄉 453003)

根據舌面上味蕾的不同分布，人們通常把感受到的酸、甜、苦、咸定義為基本味[1]。味覺的感知受年齡、性別、環境等因素的影響，如兒童在苦味上比成年人更加敏感，女性在甜味上比男性更加敏感[2-3]。近年來，鮮味也被普遍認為是一種獨立的基本味，1985年在夏威夷首個鮮味國際討論會中鮮味一詞獲官方認可為科學字詞[4]。現代鮮味由日本學者池田菊苗于1908年提出并用umami來命名，鮮味是一種復雜而獨立的味感，對食品的風味有著十分重要的影響[5]。現在鮮味已被廣泛認可為獨立的基本味，其呈鮮物質主要有：氨基酸類、核苷酸類和有機酸類，也包括一些呈味肽和無機離子等[6]。

L-谷氨酸鈉是一種無色或白色結晶狀顆粒或粉末，是一種有強烈肉類鮮味的物質，也有略微甜味或咸味,易溶于水[7]，人們在其與肌苷酸、5′-核苷酸等鮮味物質協同增鮮方面有著廣泛深入的研究[8]。在食品工業中也可以用來改善啤酒的苦味或作為代食鹽添加劑，但不宜攝入過多，否則會對機體造成危害。人均允許攝入量不超過6 g/d，同時也不宜在高溫下長時間加熱,否則會形成焦谷氨酸鈉，從而使物質中的鮮味降低[9-10]。

谷胱甘肽是一種含γ-酰胺鍵和巰基的三肽物質，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成，主要有還原型和氧化型兩種形態[11]。日本等發達國家在20世紀50年代就將谷胱甘肽應用于食品工業中，將其添加到面制品中能改善面團的流變性，添加到魚、肉制品中能延長制品的保鮮期，具有一定的抗氧化性能[12-13]。近年來，我國在谷胱甘肽對食品風味的相關研究中發現，谷胱甘肽對食品風味的增味特性有一定的影響，段婷婷[14]研究發現谷胱甘肽對苦味具有一定的抑制作用，并能夠增強味的濃厚感。畢繼才等[15]、黃文壘等[16]研究發現谷胱甘肽對無機鹽具有一定的增味作用，并且能夠增強物質的kokumi味使其持久濃郁。谷胱甘肽在醫藥、抗氧化等方面的研究比較深入，但作為食品風味增強劑的研究目前較少。根據目前國內外的一些研究現狀來看，谷胱甘肽作為食品風味增強劑擁有著廣闊的市場前景。本文主要以pH、溫度以及稀釋度為3個因素，通過感官評定、單因素試驗和正交試驗來探究谷胱甘肽對L-谷氨酸鈉增味特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

L-谷氨酸鈉(食品級)、谷胱甘肽：北京索萊寶公司；檸檬酸(食品級)、無水碳酸鈉(分析純)、蔗糖(食品級)：天津市致遠化學試劑有限公司；精制鹽(食品級)：河南省鹽業總公司；超純水。

1.2 儀器與設備

PHS-2F pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；HH系列二孔智能水浴鍋 鄭州歐卡儀器設備有限公司；可調節移液槍 大龍興創實驗儀器(北京)股份有限公司；BSM-420.3電子天平 上海卓精電子科技有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海力辰邦西儀器科技有限公司；PT100溫度傳感器探頭 浙江省東陽市三星溫度儀表有限公司。

1.3 感官評價方法與標準

1.3.1 基本味覺的感官評分標準

在烹飪專業挑選10名具有一定感官理論基礎的同學組成感官評價小組，感官評定小組參考 GB/T 16291.1-2012 以及劉建彬等[17]的方法并略作改動。因為男女在味覺的感知上有一定的差異性，所以10名感官評價小組成員由5男5女組成。然后對感官評定小組進行基本味覺培訓，即用1.00 g/L的檸檬酸訓練酸味、5.00 g/L的蔗糖訓練甜味、0.30 g/L的L-谷氨酸鈉訓練鮮味、3.00 g/L的L-亮氨酸訓練苦味、3.50 g/L的食鹽訓練咸味。感官評價均采用啜食技術，即將待鑒評的混合溶液在口中停留10 s左右后吐出，用清水漱口，根據感官評分標準對其打分。經過培訓后的感官評定小組成員對基本味覺的認知達到了一致性，然后去掉最高值與最低值，除以人數，所得分數即為感官評分的最終結果。感官評分標準見表1，參考畢繼才等[18]的方法并略作改動。

表1 基本味的感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for basic tastes

1.3.2 混合溶液中鮮味的感官評分標準

經過感官培訓后的感官評定小組成員分別對谷胱甘肽和L-谷氨酸鈉溶液進行品嘗，感知其兩種溶液的基本味感。然后用超純水漱口，在保持口腔清潔無異味且機體健康的情況下對谷胱甘肽與L-谷氨酸鈉的混合溶液進行品嘗，感知混合溶液的味感。對不同稀釋度、pH、溫度下的混合溶液進行感官評分，見表2。

表2 混合溶液中鮮味的感官評分標準Table 2 Sensory scoring criteria for umami in mixed solution

1.4 確定閾值及稀釋度

通過預試驗和參考蔡紅英等[19]的方法確定了L-谷氨酸鈉的閾值濃度為0.3 g/L，谷胱甘肽的閾值濃度為0.25 g/L。在確定了兩種溶液的閾值濃度后，取其閾值溶液于 500 mL容量瓶中進行混合定容。根據試驗設計依次取混合溶液10 mL，在保證溶液中 L-谷氨酸鈉濃度不變的情況下，分別按10，15，20，25，30，35，40，45，50，55倍梯度用超純水進行稀釋。此時按不同倍數稀釋的混合溶液中谷胱甘肽的濃度值分別為25.00，16.67，12.50，10.00，8.33，7.14，6.25，5.56，5.00，4.54 mg/L。然后每次取稀釋后的混合溶液20 mL置于品嘗杯中，分別呈送給經過培訓的10位感官評定成員進行評鑒。最后感官評定小組成員根據感官評分標準選出了15，20，25，30，35倍為混合溶液的最佳稀釋度范圍。

1.5 單因素試驗

1.5.1 稀釋度對增味效果的影響

在保持溶液溫度為25 ℃、pH為6的條件下，對L-谷氨酸鈉濃度不變的混合溶液按照感官評定的最佳稀釋梯度范圍15，20，25，30，35倍進行稀釋。然后感官評定小組成員依據感官評分標準對其稀釋后不同濃度的混合溶液進行感官評價，確定在某一稀釋倍數時的最高感官評分從而確定最佳稀釋倍數。

1.5.2 溶液pH對增味效果的影響

在保持溶液溫度為25 ℃、根據上述試驗得出稀釋度為20倍的條件下，對L-谷氨酸鈉濃度不變的混合溶液按照pH為5，6，7，8，9進行配比。將不同pH配比的混合溶液呈送給感官評定小組成員，由感官評定小組成員根據感官評分標準對不同pH的混合溶液進行感官評定，從而得出混合溶液的最佳pH。

1.5.3 溫度對增味效果的影響

根據上述試驗選取稀釋度為20倍、pH為7的條件下，分別將混合溶液加熱至25，30，35，40，45 ℃。然后把不同溫度的混合溶液依次呈送給感官評定小組成員，感官評定小組成員根據感官評分標準對不同溫度下的混合溶液進行感官評價，然后得出混合溶液的最佳溫度值。

1.5.4 操作要點

單因素試驗中，根據查閱的文獻得知L-谷氨酸鈉的最佳呈味pH為6[20]，在操作時先參照此pH值，選取溶液溫度為25 ℃，在保持兩個因素不變的情況下變動一個因素來確定其單個因素最佳值。按照此種方法和條件在確定最佳稀釋度后，把最佳稀釋度和溫度25 ℃作為條件測出最佳pH，同理測出最佳溫度值，最后根據感官評分標準確定最佳條件值。

1.6 正交試驗設計

在上述試驗的基礎上，選定稀釋度為15，20，25倍，溶液pH為5，6，7，溫度為35，40，45 ℃的條件下重新進行混合溶液的配制。把選定的稀釋倍數、溫度和pH這3個因素按照L9(33)三因素三水平的方法進行正交試驗，通過正交試驗來確定混合溶液的最佳配比。正交試驗因素水平表見表3。

表3 正交試驗因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 稀釋度對溶液增味特性的影響

圖1 稀釋度對溶液增味特性的影響Fig.1 The effect of dilutability on the flavor enhancement properties of the solution

由圖1可知，當溶液溫度為25 ℃，pH為6時，隨著混合溶液稀釋度的增加，溶液的感官評分呈現出先上升后下降的趨勢。當稀釋度為15倍時，溶液中谷胱甘肽的濃度為16.67 mg/L,溶液中顯現出鮮味但不明顯，在口腔中停留的時間較短。當稀釋度為20倍時，溶液中谷胱甘肽的濃度為12.5 mg/L，溶液中的鮮味明顯且無異味，味道純正，在口腔中停留時間較長，此時感官評分值也達到了最大值。隨著稀釋倍數的繼續增大，溶液中谷胱甘肽含量逐漸變小，在L-谷氨酸鈉不變的情況下溶液的味感開始變得酸、澀，鮮味不明顯且有異味。當稀釋度為35倍時，溶液中谷胱甘肽的含量為7.14 mg/L，鮮味不明顯并且出現了酸、澀味。所以在保持溶液溫度和pH不變的情況下，選取稀釋度為20倍，溶液中谷胱甘肽的濃度為12.5 mg/L時，感受到的鮮味最明顯且感官評分最高。

2.1.2 pH值對溶液增味特性的影響

圖2 pH對溶液增味特性的影響Fig.2 The effect of pH on the flavor enhancement properties of the solution

由圖2可知，在保持溶液溫度為25 ℃，稀釋度為20倍的條件下，溶液pH為5時混合溶液的感官評分最低，鮮味感不明顯且有酸、苦味。pH為6時混合溶液的鮮味顯現但有回甘味，味道不純正。pH為7時混合溶液中鮮味明顯且無異味，在口腔中停留時間較久。隨著pH繼續增大，當pH為8，9時混合溶液開始出現酸、澀、苦等異味，令人難以接受。因此，混合溶液pH為7時味感最明顯且感官評分最高。

2.1.3 溫度對溶液增味特性的影響

圖3 溫度對溶液增味特性的影響Fig.3 The effect of temperature on the flavor enhancement properties of the solution

由圖3可知，當稀釋度為20倍，pH為7時，溫度對溶液的風味有著一定的影響。在初始溫度為30 ℃時溶液的味感并不明顯，感官評分也相對較低。溫度在35 ℃時感官評分最高，該溫度與人體口腔感受的最佳溫度37 ℃接近，此時溶液中的鮮味最明顯，且無其他異味。隨著溫度的升高，分子熱運動加速，味覺感受器在一定溫度范圍內會對某種味感有明顯感受，但過高的溫度會使味覺感受器變得遲緩，影響物質的呈味性質。當溶液溫度上升到50 ℃時口腔感受器的味蕾變得遲鈍，味感反而下降，說明溶液溫度對溶液風味有一定的影響。

2.2 正交試驗結果與分析

表4 正交試驗結果與分析Table 4 Orthogonal experiment results and analysis

由表4可知，不同組合的溶液感官評分也各有不同。在一定條件下混合溶液中的谷胱甘肽對L-谷氨酸鈉的增味特性有所影響，其中影響最大的是稀釋度值。隨著稀釋度的增加，溶液中谷胱甘肽濃度逐漸降低，在L-谷氨酸鈉不變的情況下溶液開始出現酸、澀等異味；其次是溫度的影響，溫度過高或過低都會影響溶液的風味，當溶液溫度達到口腔最佳溫度感受值附近時，溶液的呈味效果最明顯；最后是pH的影響，不同pH溶液中酸堿不同，溶液最終呈現的風味也有所不同。即稀釋度為20倍，溫度為40 ℃，pH為7時增味效果最佳。影響因素的順序為A>B>C，混合溶液的最優配比為A2B2C3組合，在此方案下配制的溶液感官評分最高。

3 結論

綜上所述，本文通過感官評定、單因素試驗和正交試驗的方法探究了谷胱甘肽對L-谷氨酸鈉增味效果的影響。單因素試驗結果表明，當稀釋度為20倍，溫度為35 ℃，pH為7時，溶液中的谷胱甘肽含量為12.5 mg/L，L-谷氨酸鈉與谷胱甘肽的濃度比為24∶1。正交試驗結果表明，溶液pH為7，溫度為40 ℃，稀釋度為20倍時，溶液中的谷胱甘肽含量為12.5 mg/L，溶液中L-谷氨酸鈉與谷胱甘肽的濃度比為24∶1。在此條件下感官評分最高，增味效果最好。但感官評分標準因個體差異、性別、年齡等不確定因素的存在具有一定的主觀性，所以存在一定誤差。此試驗還需要運用嗅覺儀器等實驗設備進行進一步驗證，對于鮮味的呈味機理和檢測方法還需要更進一步的深入探究。

4 展望

谷胱甘肽目前在臨床醫學藥物和一些抗氧化性能等領域的研究比較深入，且探究出一定的價值和作用。但作為食品增味劑的研究目前還比較少，已有的研究表明谷胱甘肽對食品的風味增強有一定作用。風味作為食品中不可或缺的重要因素，對食品品質有著很大的影響。谷胱甘肽作為食品增味劑在未來會有很大的開發潛力，同時也具有廣闊的市場前景和一定的經濟價值。