谷胱甘肽对鲜味的增味特性研究

毕继才，杨震，林泽原，李洋，张肖楠，张令文，李波，陈复生

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001；2.河南科技学院 食品学院，河南 新乡 453003)

根据舌面上味蕾的不同分布，人们通常把感受到的酸、甜、苦、咸定义为基本味[1]。味觉的感知受年龄、性别、环境等因素的影响，如儿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]。近年来，鲜味也被普遍认为是一种独立的基本味，1985年在夏威夷首个鲜味国际讨论会中鲜味一词获官方认可为科学字词[4]。现代鲜味由日本学者池田菊苗于1908年提出并用umami来命名，鲜味是一种复杂而独立的味感，对食品的风味有着十分重要的影响[5]。现在鲜味已被广泛认可为独立的基本味，其呈鲜物质主要有：氨基酸类、核苷酸类和有机酸类，也包括一些呈味肽和无机离子等[6]。

L-谷氨酸钠是一种无色或白色结晶状颗粒或粉末，是一种有强烈肉类鲜味的物质，也有略微甜味或咸味,易溶于水[7]，人们在其与肌苷酸、5′-核苷酸等鲜味物质协同增鲜方面有着广泛深入的研究[8]。在食品工业中也可以用来改善啤酒的苦味或作为代食盐添加剂，但不宜摄入过多，否则会对机体造成危害。人均允许摄入量不超过6 g/d，同时也不宜在高温下长时间加热,否则会形成焦谷氨酸钠，从而使物质中的鲜味降低[9-10]。

谷胱甘肽是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽物质，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成，主要有还原型和氧化型两种形态[11]。日本等发达国家在20世纪50年代就将谷胱甘肽应用于食品工业中，将其添加到面制品中能改善面团的流变性，添加到鱼、肉制品中能延长制品的保鲜期，具有一定的抗氧化性能[12-13]。近年来，我国在谷胱甘肽对食品风味的相关研究中发现，谷胱甘肽对食品风味的增味特性有一定的影响，段婷婷[14]研究发现谷胱甘肽对苦味具有一定的抑制作用，并能够增强味的浓厚感。毕继才等[15]、黄文垒等[16]研究发现谷胱甘肽对无机盐具有一定的增味作用，并且能够增强物质的kokumi味使其持久浓郁。谷胱甘肽在医药、抗氧化等方面的研究比较深入，但作为食品风味增强剂的研究目前较少。根据目前国内外的一些研究现状来看，谷胱甘肽作为食品风味增强剂拥有着广阔的市场前景。本文主要以pH、温度以及稀释度为3个因素，通过感官评定、单因素试验和正交试验来探究谷胱甘肽对L-谷氨酸钠增味特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

L-谷氨酸钠(食品级)、谷胱甘肽：北京索莱宝公司；柠檬酸(食品级)、无水碳酸钠(分析纯)、蔗糖(食品级)：天津市致远化学试剂有限公司；精制盐(食品级)：河南省盐业总公司；超纯水。

1.2 仪器与设备

PHS-2F pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；HH系列二孔智能水浴锅 郑州欧卡仪器设备有限公司；可调节移液枪 大龙兴创实验仪器(北京)股份有限公司；BSM-420.3电子天平 上海卓精电子科技有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 上海力辰邦西仪器科技有限公司；PT100温度传感器探头 浙江省东阳市三星温度仪表有限公司。

1.3 感官评价方法与标准

1.3.1 基本味觉的感官评分标准

在烹饪专业挑选10名具有一定感官理论基础的同学组成感官评价小组，感官评定小组参考 GB/T 16291.1-2012 以及刘建彬等[17]的方法并略作改动。因为男女在味觉的感知上有一定的差异性，所以10名感官评价小组成员由5男5女组成。然后对感官评定小组进行基本味觉培训，即用1.00 g/L的柠檬酸训练酸味、5.00 g/L的蔗糖训练甜味、0.30 g/L的L-谷氨酸钠训练鲜味、3.00 g/L的L-亮氨酸训练苦味、3.50 g/L的食盐训练咸味。感官评价均采用啜食技术，即将待鉴评的混合溶液在口中停留10 s左右后吐出，用清水漱口，根据感官评分标准对其打分。经过培训后的感官评定小组成员对基本味觉的认知达到了一致性，然后去掉最高值与最低值，除以人数，所得分数即为感官评分的最终结果。感官评分标准见表1，参考毕继才等[18]的方法并略作改动。

表1 基本味的感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for basic tastes

1.3.2 混合溶液中鲜味的感官评分标准

经过感官培训后的感官评定小组成员分别对谷胱甘肽和L-谷氨酸钠溶液进行品尝，感知其两种溶液的基本味感。然后用超纯水漱口，在保持口腔清洁无异味且机体健康的情况下对谷胱甘肽与L-谷氨酸钠的混合溶液进行品尝，感知混合溶液的味感。对不同稀释度、pH、温度下的混合溶液进行感官评分，见表2。

表2 混合溶液中鲜味的感官评分标准Table 2 Sensory scoring criteria for umami in mixed solution

1.4 确定阈值及稀释度

通过预试验和参考蔡红英等[19]的方法确定了L-谷氨酸钠的阈值浓度为0.3 g/L，谷胱甘肽的阈值浓度为0.25 g/L。在确定了两种溶液的阈值浓度后，取其阈值溶液于 500 mL容量瓶中进行混合定容。根据试验设计依次取混合溶液10 mL，在保证溶液中 L-谷氨酸钠浓度不变的情况下，分别按10，15，20，25，30，35，40，45，50，55倍梯度用超纯水进行稀释。此时按不同倍数稀释的混合溶液中谷胱甘肽的浓度值分别为25.00，16.67，12.50，10.00，8.33，7.14，6.25，5.56，5.00，4.54 mg/L。然后每次取稀释后的混合溶液20 mL置于品尝杯中，分别呈送给经过培训的10位感官评定成员进行评鉴。最后感官评定小组成员根据感官评分标准选出了15，20，25，30，35倍为混合溶液的最佳稀释度范围。

1.5 单因素试验

1.5.1 稀释度对增味效果的影响

在保持溶液温度为25 ℃、pH为6的条件下，对L-谷氨酸钠浓度不变的混合溶液按照感官评定的最佳稀释梯度范围15，20，25，30，35倍进行稀释。然后感官评定小组成员依据感官评分标准对其稀释后不同浓度的混合溶液进行感官评价，确定在某一稀释倍数时的最高感官评分从而确定最佳稀释倍数。

1.5.2 溶液pH对增味效果的影响

在保持溶液温度为25 ℃、根据上述试验得出稀释度为20倍的条件下，对L-谷氨酸钠浓度不变的混合溶液按照pH为5，6，7，8，9进行配比。将不同pH配比的混合溶液呈送给感官评定小组成员，由感官评定小组成员根据感官评分标准对不同pH的混合溶液进行感官评定，从而得出混合溶液的最佳pH。

1.5.3 温度对增味效果的影响

根据上述试验选取稀释度为20倍、pH为7的条件下，分别将混合溶液加热至25，30，35，40，45 ℃。然后把不同温度的混合溶液依次呈送给感官评定小组成员，感官评定小组成员根据感官评分标准对不同温度下的混合溶液进行感官评价，然后得出混合溶液的最佳温度值。

1.5.4 操作要点

单因素试验中，根据查阅的文献得知L-谷氨酸钠的最佳呈味pH为6[20]，在操作时先参照此pH值，选取溶液温度为25 ℃，在保持两个因素不变的情况下变动一个因素来确定其单个因素最佳值。按照此种方法和条件在确定最佳稀释度后，把最佳稀释度和温度25 ℃作为条件测出最佳pH，同理测出最佳温度值，最后根据感官评分标准确定最佳条件值。

1.6 正交试验设计

在上述试验的基础上，选定稀释度为15，20，25倍，溶液pH为5，6，7，温度为35，40，45 ℃的条件下重新进行混合溶液的配制。把选定的稀释倍数、温度和pH这3个因素按照L9(33)三因素三水平的方法进行正交试验，通过正交试验来确定混合溶液的最佳配比。正交试验因素水平表见表3。

表3 正交试验因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 稀释度对溶液增味特性的影响

图1 稀释度对溶液增味特性的影响Fig.1 The effect of dilutability on the flavor enhancement properties of the solution

由图1可知，当溶液温度为25 ℃，pH为6时，随着混合溶液稀释度的增加，溶液的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。当稀释度为15倍时，溶液中谷胱甘肽的浓度为16.67 mg/L,溶液中显现出鲜味但不明显，在口腔中停留的时间较短。当稀释度为20倍时，溶液中谷胱甘肽的浓度为12.5 mg/L，溶液中的鲜味明显且无异味，味道纯正，在口腔中停留时间较长，此时感官评分值也达到了最大值。随着稀释倍数的继续增大，溶液中谷胱甘肽含量逐渐变小，在L-谷氨酸钠不变的情况下溶液的味感开始变得酸、涩，鲜味不明显且有异味。当稀释度为35倍时，溶液中谷胱甘肽的含量为7.14 mg/L，鲜味不明显并且出现了酸、涩味。所以在保持溶液温度和pH不变的情况下，选取稀释度为20倍，溶液中谷胱甘肽的浓度为12.5 mg/L时，感受到的鲜味最明显且感官评分最高。

2.1.2 pH值对溶液增味特性的影响

图2 pH对溶液增味特性的影响Fig.2 The effect of pH on the flavor enhancement properties of the solution

由图2可知，在保持溶液温度为25 ℃，稀释度为20倍的条件下，溶液pH为5时混合溶液的感官评分最低，鲜味感不明显且有酸、苦味。pH为6时混合溶液的鲜味显现但有回甘味，味道不纯正。pH为7时混合溶液中鲜味明显且无异味，在口腔中停留时间较久。随着pH继续增大，当pH为8，9时混合溶液开始出现酸、涩、苦等异味，令人难以接受。因此，混合溶液pH为7时味感最明显且感官评分最高。

2.1.3 温度对溶液增味特性的影响

图3 温度对溶液增味特性的影响Fig.3 The effect of temperature on the flavor enhancement properties of the solution

由图3可知，当稀释度为20倍，pH为7时，温度对溶液的风味有着一定的影响。在初始温度为30 ℃时溶液的味感并不明显，感官评分也相对较低。温度在35 ℃时感官评分最高，该温度与人体口腔感受的最佳温度37 ℃接近，此时溶液中的鲜味最明显，且无其他异味。随着温度的升高，分子热运动加速，味觉感受器在一定温度范围内会对某种味感有明显感受，但过高的温度会使味觉感受器变得迟缓，影响物质的呈味性质。当溶液温度上升到50 ℃时口腔感受器的味蕾变得迟钝，味感反而下降，说明溶液温度对溶液风味有一定的影响。

2.2 正交试验结果与分析

表4 正交试验结果与分析Table 4 Orthogonal experiment results and analysis

由表4可知，不同组合的溶液感官评分也各有不同。在一定条件下混合溶液中的谷胱甘肽对L-谷氨酸钠的增味特性有所影响，其中影响最大的是稀释度值。随着稀释度的增加，溶液中谷胱甘肽浓度逐渐降低，在L-谷氨酸钠不变的情况下溶液开始出现酸、涩等异味；其次是温度的影响，温度过高或过低都会影响溶液的风味，当溶液温度达到口腔最佳温度感受值附近时，溶液的呈味效果最明显；最后是pH的影响，不同pH溶液中酸碱不同，溶液最终呈现的风味也有所不同。即稀释度为20倍，温度为40 ℃，pH为7时增味效果最佳。影响因素的顺序为A>B>C，混合溶液的最优配比为A2B2C3组合，在此方案下配制的溶液感官评分最高。

3 结论

综上所述，本文通过感官评定、单因素试验和正交试验的方法探究了谷胱甘肽对L-谷氨酸钠增味效果的影响。单因素试验结果表明，当稀释度为20倍，温度为35 ℃，pH为7时，溶液中的谷胱甘肽含量为12.5 mg/L，L-谷氨酸钠与谷胱甘肽的浓度比为24∶1。正交试验结果表明，溶液pH为7，温度为40 ℃，稀释度为20倍时，溶液中的谷胱甘肽含量为12.5 mg/L，溶液中L-谷氨酸钠与谷胱甘肽的浓度比为24∶1。在此条件下感官评分最高，增味效果最好。但感官评分标准因个体差异、性别、年龄等不确定因素的存在具有一定的主观性，所以存在一定误差。此试验还需要运用嗅觉仪器等实验设备进行进一步验证，对于鲜味的呈味机理和检测方法还需要更进一步的深入探究。

4 展望

谷胱甘肽目前在临床医学药物和一些抗氧化性能等领域的研究比较深入，且探究出一定的价值和作用。但作为食品增味剂的研究目前还比较少，已有的研究表明谷胱甘肽对食品的风味增强有一定作用。风味作为食品中不可或缺的重要因素，对食品品质有着很大的影响。谷胱甘肽作为食品增味剂在未来会有很大的开发潜力，同时也具有广阔的市场前景和一定的经济价值。