基于电子舌技术分析不同采收期紫菜的滋味特征*

曹 荣 赵 玲 王联珠 孙慧慧 刘 淇①

(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所 青岛 266071；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室 青岛 266071)

紫菜是重要的经济藻类，隶属于红藻门(Rhodophyta)、原红藻纲(Protoflorideophyceae)、红毛菜目(Bangiales)、红毛菜科(Bangiaceae)、紫菜属(Porphyra)。在世界范围内，目前，已报道的紫菜有130多种，我国的紫菜约 20种，其中，条斑紫菜(Porphyra yezoensis)和坛紫菜(Porphyrahaitnensis)是最主要的养殖品种(沈颂东, 2014)。紫菜富含蛋白质、多糖、微量元素等，不仅营养价值高，而且具有良好的保健功效(郭雷等, 2010)。此外，紫菜风味独特，尤其是鲜味突出(姚兴存等, 2015)，这也是其深受广大消费者喜爱的原因。

紫菜的采收有“分茬”的特点，采割过的紫菜可以再次生长。首次采割的紫菜一般称作“头水紫菜”，之后采割的依次称作二水、三水、四水等。不同采收期的紫菜在营养组成方面存在差异(仲明等, 2003； 应苗苗等, 2009)。除营养成分外，风味也是评价紫菜品质的重要指标。水产品的风味主要由气味和滋味组成(高瑞昌等, 2013)。近年来，科研工作者对多种水产品的挥发性气味成分进行了研究，无论是分析手段还是研究发现都取得了理想进展(Liet al, 2013；Guoet al, 2014； 杨欣怡等, 2015； 卞瑞姣等, 2017)。目前，已经有学者对紫菜的挥发性气味特征进行过研究，如应苗苗等(2010)研究发现，头水和二水坛紫菜挥发性气味成分相对稳定，后期采收的坛紫菜挥发性气味成分变化大；李微等(2016)研究发现，随着采收期的延后，坛紫菜中的挥发性气味成分发生较大变化，头水紫菜气味更佳。滋味物质大多是水溶性、非挥发性、分子量相对较低的化合物，如游离氨基酸、肽类、核苷酸及其关联化合物、无机离子、有机酸等。目前，对水产品滋味的研究主要集中在鱼(翁丽萍等,2015)、虾(池岸英等, 2012)、蟹(赵樑等, 2016)等水产动物，而针对紫菜等经济藻类滋味的研究还较少。

本研究以条斑紫菜为研究对象，采用INSENT味觉分析系统检测了不同采收期紫菜的滋味组成，同时，对不同采收期紫菜的游离氨基酸、呈味核苷酸等滋味物质进行了分析。研究结果可以为紫菜的品质评定及其高质化加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验原料与试剂

实验用条斑紫菜采集自山东靖海湾海域，由威海市科蓝海洋科技有限公司提供。头水、二水、四水和六水紫菜的采收日期分别为：2016年 12月 30日、2017年1月17日、2017年2月14日和2017年3月13日。

腺苷酸(Adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(Inosine monophosphate，IMP)和鸟苷酸(Guanosine monophosphate，GMP)标准品(纯度＞99%)(Sigma 公司)；氨基酸混样标准品(纯度＞99%)(Sigma公司)；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TS-5000Z型味觉分析系统(日本INSENT公司)；L-8800型氨基酸自动分析仪(日本日立公司)；DHG-9423A型电热恒温鼓风干燥箱(海精宏实验设备有限公司)；1260型高效液相色谱系统(美国 Agilent公司)。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理 紫菜样品采收后，经清洗、切割、制饼、脱水、烘干、包装等工艺制成干紫菜。干制的紫菜样品运至实验室后，用匀浆机打成粉状，置于干燥器中保存备用。

1.3.2 电子舌检测 取 5.0 g紫菜干粉，加入100 ml加热至沸腾的去离子水，浸泡5 min后转移到离心管中，3000 r/min离心5 min，取上清液，冷却至室温后上机，按照系统预定程序进行检测。设备加载多种传感器电极，分别检测鲜、咸、苦、涩、酸5种味道及其回味。每个样品检测3次，运用系统自带数据库对测试数据进行味觉特征分析。

参比溶液为KCL和酒石酸混合溶液，用来模拟人工唾液；负极清洗液为水、乙醇和盐酸混合溶液；正极清洗液为水、KCL、乙醇和KOH混合溶液。

1.3.3 游离氨基酸含量测定 采用磺基水杨酸法处理样品。参照《食品安全国家标准 食品中氨基酸含量的测定》GB 5009.124-2016 (2016)，采用氨基酸自动分析仪进行测定。

1.3.4 呈味核苷酸含量测定 参照 Yokoyama等(1992)的方法稍作修改。取样品5.0 g，加入25.0 ml预先冷却至 10℃以下的过氯乙酸溶液(质量分数为10%)，均质后再离心，收集上清液，中和至pH为6.5，过0.45 μm滤膜，收集滤液。

滤液用高效液相色谱仪进行测定。检测条件：C18色谱柱，柱温25℃；紫外检测器，检测波长为260 nm；流动相为柠檬酸、乙酸和三乙胺混合溶液，浓度分别为20.0、20.0和40.0 mmol/L，流速为0.8 ml/min；进样量为 10 μl。通过比较样品与标准化合物色谱图峰值的保留时间及峰面积来确定AMP、IMP和GMP含量。

1.3.5 滋味活性值(Taste active value, TAV)计算

呈味物质的TAV按公式(1)计算(龚骏等, 2014)：

1.3.6 味精当量(Equivalent umami concentration,EUC)计算 EUC是呈味核苷酸与鲜味氨基酸之间产生的协同增鲜作用，以同等鲜味所需的谷氨酸单钠(Monosodium glutamate，MSG)表示(龚骏等, 2014)。按公式(2)计算：

式中，1218为协同作用常数；ai为鲜味氨基酸的量(g/100g)；bi为鲜味氨基酸相对于MSG的鲜味系数(Glu 1；Asp 0.077)；aj为呈味核苷酸的量(g/100 g)；bj为呈味核苷酸相对于IMP的鲜味系数(AMP 0.18；IMP 1；GMP 2.3)。

1.4 数据处理

采用SPSS 17.0软件对数据进行处理，试验重复2次，每次设3个平行，结果以平均值±标准差(Mean±SD)表示，以P＜0.05为显著性差异，P＞0.05为不显著。

2 结果与分析

2.1 不同采收期紫菜的电子舌分析结果

2.1.1 基于电子舌的紫菜滋味轮廓 电子舌对不同采收期紫菜的味觉响应见图1。所有数据均是以参比溶液(模拟人工唾液)为标准的绝对输出值，电子舌测试参比溶液的状态即模拟人口腔中只有唾液时的状态。图1中坐标为味道强度值。根据韦伯-费希纳定律，在同类刺激下，差别阀值的大小与标准刺激强弱呈一定比例关系，呈味物质的强度发生20%的变化时，人舌可以识别其差异。因此，电子舌将呈味物质20%的强度变化定义为1个味道单位。从图1可以看出，紫菜的味觉指标丰富，酸味对应的值在无味点(即参比溶液对应的值)以下，其他味觉指标均在无味点以上。因此，除酸味外，其他味觉指标均可作为评价紫菜的有效味觉指标。不同采收期的紫菜，其滋味均主要由鲜味、鲜味回味、咸味和苦味组成，但每种味道的强度有较大差异，苦味回味和涩味回味的值均小于1，对滋味的贡献小。

在对水产品的滋味进行评价时，感官评定的方法具有直观、快速的特点，但受主观因素的影响，误差往往较大。采用生化指标的方法，虽然结果较为准确，但过程繁琐、需时较长。近年来，食品品质评价的新型技术发展迅速。其中，电子舌可以模拟人的味觉识别系统，通过量化数据提高评价的科学性和精准度，在食品滋味评价中得到越来越多的应用(苗晓丹等,2015； Phatet al, 2016)。本研究中使用的是TS-5000Z型味觉分析系统，具有选择特异性的人工脂膜传感器，模拟人体的味觉感受机理，通过检测各种滋味物质与人工脂膜之间的静电作用或疏水性相互作用产生的膜电势的变化，实现对酸、甜、苦、咸、鲜5种基本味和涩味的评价，具有快速、准确、可量化的特点。

图1 不同采收期紫菜的味道雷达图Fig.1 Taste radar chart of P.yezoensis during different harvest periods

图2 不同采收期紫菜的滋味特征Fig.2 Taste characteristics of P.yezoensis during different harvest periods

2.1.2 不同采收期紫菜的滋味特征 图 2是不同采收期紫菜的滋味组成情况。鲜味和鲜味回味是紫菜最为重要的味觉指标。不同采收期紫菜样品对应的鲜味强度有明显差别，头水、二水、四水和六水紫菜的鲜味强度依次减弱。鲜味回味与鲜味的变化规律略有不同，二水紫菜的鲜味回味值最大，头水和三水紫菜的鲜味回味接近，四水紫菜的鲜味回味值明显减小(P＜0.05)。回味代表了样品滋味的持久性和丰富程度。鲜味回味不仅与鲜味物质的绝对含量有关，还有鲜味物质的种类密切相关。二水紫菜的鲜味回味更为强烈，表明其鲜味物质的含量与种类可能与其他采收期紫菜有所不同。

紫菜具有一定的苦味。头水和二水紫菜的苦味值接近，分别为3.30和3.26，二者无显著差异(P＞0.05)。四水紫菜的苦味值为2.74，略低于头水和二水紫菜。六水紫菜的苦味值为 2.09，显著低于头水和二水紫菜(P＜0.05)。不同采收期紫菜样品的涩味值均较小，且无显著差异(P＞0.05)，表明涩味对紫菜的滋味贡献小。

紫菜属于海水养殖品种，且对环境物质有较强的吸附能力，因此，紫菜中含有较多盐的成分，会呈现出咸味。头水和二水紫菜的咸味强度接近，且显著高于后期采收紫菜的咸味强度值(P＜0.05)。咸味主要由Na+、K+等无机阳离子产生，它们的存在可以在一定程度上对咸味以外的其他滋味起到增强作用。头水和二水紫菜的鲜味强度相对较高，与其较高的无机离子含量可能也有关系。

2.2 不同采收期紫菜的主要呈味物质含量及其对滋味的贡献

2.2.1 游离氨基酸含量及其 TAV 游离氨基酸是构成紫菜滋味的重要成分。不同采收期紫菜的游离氨基酸组成及其对应的滋味活性值见表1。从表1可以看出，头水紫菜的游离氨基酸总量达到4291.54 mg/100 g，其中，含量较高的种类依次是Ala、Glu、Asp和Val。二水紫菜的游离氨基酸总量为3485.29 mg/100 g，与头水紫菜相比明显偏低(P＜0.05)，但在氨基酸种类结构及其比例方面相似。四水紫菜的游离氨基酸总量为3277.98 mg/100 g，显著低于头水和二水紫菜(P＜0.05)，含量较高的种类依次是Ala、Glu、Asp、Val和Thr。六水紫菜的游离氨基酸总量仅为1148.12 mg/100 g，含量较高的种类依次是Ala、Glu、Thr、Val和Asp。由此看出，随着采收期的延后，紫菜中的游离氨基酸总量明显减少；各种类的比例也会发生一定变化，尤其是后期采收的紫菜，Thr含量相对较高，而头水和二水紫菜中Thr均未检测到，这可能与不同采收期温度、盐度、光照强度等生态环境的变化影响了紫菜的生理组分有关(陈伟洲等, 2013)。

人对味道的感知是由呈味物质的量及其味道阈值共同决定的。通常采用 TAV对食品的滋味强度进行评价。当化合物的 TAV＜1时，该物质对整体滋味贡献不明显；当 TAV＞1时，该呈味物质对整体滋味有重要贡献，且值越高，贡献度越大。头水紫菜中对滋味贡献大的氨基酸依次是 Glu(鲜味)、Ala(甜味)、Asp(鲜味)和 Val(苦味)，这与头水紫菜呈现出非常浓郁的鲜甜滋味相一致。二水和四水紫菜中同样是Glu、Ala、Asp和Val对滋味贡献最大，但TAV相对较小。六水紫菜中对滋味贡献大的游离氨基酸仅有 Glu 和Ala，对应的TAV分别为14.49和8.76，与前期采收紫菜样品对应的 TAV有明显差距，这也是后期采收的紫菜味道相对清淡的原因之一。

2.2.2 呈味核苷酸含量及其 TAV AMP、IMP和GMP是典型的呈鲜味的核苷酸(Fukeet al, 1996)。不同采收期紫菜的呈味核苷酸含量及其对应的滋味活性值见表2。从表2可以看出，不同采收期的紫菜样品，其AMP含量均较低，对滋味的贡献小，而IMP含量相对较高，对滋味的贡献较大。头水、二水、四水和六水紫菜中IMP对应的TAV分别为4.13、4.56、2.19和2.33，这与先期采收的紫菜鲜味更强烈的现象一致。二水紫菜的呈味核苷酸显著高于其他紫菜样品，这可能是造成二水紫菜鲜味回味更加强烈(图 2)的原因之一。GMP对滋味也有一定的贡献，但TAV相对较小。

当呈味核苷酸与鲜味氨基酸同时存在时，可产生协同效应，这种交互作用也是呈味的关键因素之一。一般用EUC衡量呈味核苷酸与鲜味氨基酸的增鲜协同作用(Maehashiet al, 1999)。经计算，头水、二水、四水和六水紫菜的EUC分别为223.89、222.13、118.54和47.19 g MSG/100 g。这与电子舌得出的头水、二水、四水和六水紫菜鲜味强度依次减弱的结论基本一致。

不同采收期的紫菜在滋味方面存在差异，这种差异的大小与紫菜品种、养殖海域等因素有关。通过量化呈味物质及其滋味贡献程度，可以对不同紫菜样品在特定滋味方面进行初步评价。但食品的滋味构成原理复杂，除游离氨基酸、呈味核苷酸外，肽类物质、无机离子、有机酸等多种物质都对滋味有较大影响，且不同类别的化合物之间存在增强效应、加和作用、抑制作用等(付娜等, 2014)。因此，应结合感官评定、理化指标，并辅以现代化检测手段对食品滋味进行综合评价。本研究发现，电子舌可以较准确地描绘紫菜的滋味轮廓，先期采收的紫菜鲜味、咸味更为强烈，而根据鲜味氨基酸和呈味核苷酸计算得出的EUC与电子舌确定的鲜味强度值具有一致性。

表1 不同采收期紫菜的游离氨基酸组成及其对应的滋味活性值Tab.1 Free amino acid composition of P.yezoensis during different harvest periods and their TAVs

表2 不同采收期紫菜的呈味核苷酸含量及其对应的滋味活性值Tab.2 Contents of flavor nucleotides in P.yezoensis during different harvest periods and their TAVs

3 结论

不同采收期的紫菜，其滋味均主要由鲜味、鲜味回味、咸味和苦味组成。头水、二水、四水和六水紫菜的鲜味强度依次减弱。二水紫菜的鲜味回味值最大。头水和二水紫菜的咸味强度接近，且显著高于后期采收紫菜的咸味值(P＜0.05)。头水和二水紫菜的苦味值接近，四水紫菜的苦味值略低，六水紫菜的苦味值最低。4组紫菜样品的涩味值均较小。

不同采收期紫菜的滋味物质含量及其对滋味的贡献程度差异较大。头水、二水、四水和六水紫菜的游离氨基酸总量分别为 4291.54、3485.29、3277.98和1148.12 mg/100 g。Ala、Glu、Asp和Val对滋味贡献大。呈味核苷酸中IMP含量相对较高，对滋味的贡献大。头水、二水、四水和六水紫菜的 EUC分别为 223.89、222.13、118.54和47.19 g MSG/100 g。前期采收的紫菜鲜味更为强烈。

电子舌的检测数据与呈味物质含量的分析结果基本一致。电子舌可以作为快速评定紫菜滋味特征的技术手段。