基于電子舌技術(shù)分析不同采收期紫菜的滋味特征*

曹 榮 趙 玲 王聯(lián)珠 孫慧慧 劉 淇①

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室海洋藥物與生物制品功能實驗室 青島 266071)

紫菜是重要的經(jīng)濟藻類，隸屬于紅藻門(Rhodophyta)、原紅藻綱(Protoflorideophyceae)、紅毛菜目(Bangiales)、紅毛菜科(Bangiaceae)、紫菜屬(Porphyra)。在世界范圍內(nèi)，目前，已報道的紫菜有130多種，我國的紫菜約 20種，其中，條斑紫菜(Porphyra yezoensis)和壇紫菜(Porphyrahaitnensis)是最主要的養(yǎng)殖品種(沈頌東, 2014)。紫菜富含蛋白質(zhì)、多糖、微量元素等，不僅營養(yǎng)價值高，而且具有良好的保健功效(郭雷等, 2010)。此外，紫菜風(fēng)味獨特，尤其是鮮味突出(姚興存等, 2015)，這也是其深受廣大消費者喜愛的原因。

紫菜的采收有“分茬”的特點，采割過的紫菜可以再次生長。首次采割的紫菜一般稱作“頭水紫菜”，之后采割的依次稱作二水、三水、四水等。不同采收期的紫菜在營養(yǎng)組成方面存在差異(仲明等, 2003； 應(yīng)苗苗等, 2009)。除營養(yǎng)成分外，風(fēng)味也是評價紫菜品質(zhì)的重要指標。水產(chǎn)品的風(fēng)味主要由氣味和滋味組成(高瑞昌等, 2013)。近年來，科研工作者對多種水產(chǎn)品的揮發(fā)性氣味成分進行了研究，無論是分析手段還是研究發(fā)現(xiàn)都取得了理想進展(Liet al, 2013；Guoet al, 2014； 楊欣怡等, 2015； 卞瑞姣等, 2017)。目前，已經(jīng)有學(xué)者對紫菜的揮發(fā)性氣味特征進行過研究，如應(yīng)苗苗等(2010)研究發(fā)現(xiàn)，頭水和二水壇紫菜揮發(fā)性氣味成分相對穩(wěn)定，后期采收的壇紫菜揮發(fā)性氣味成分變化大；李微等(2016)研究發(fā)現(xiàn)，隨著采收期的延后，壇紫菜中的揮發(fā)性氣味成分發(fā)生較大變化，頭水紫菜氣味更佳。滋味物質(zhì)大多是水溶性、非揮發(fā)性、分子量相對較低的化合物，如游離氨基酸、肽類、核苷酸及其關(guān)聯(lián)化合物、無機離子、有機酸等。目前，對水產(chǎn)品滋味的研究主要集中在魚(翁麗萍等,2015)、蝦(池岸英等, 2012)、蟹(趙樑等, 2016)等水產(chǎn)動物，而針對紫菜等經(jīng)濟藻類滋味的研究還較少。

本研究以條斑紫菜為研究對象，采用INSENT味覺分析系統(tǒng)檢測了不同采收期紫菜的滋味組成，同時，對不同采收期紫菜的游離氨基酸、呈味核苷酸等滋味物質(zhì)進行了分析。研究結(jié)果可以為紫菜的品質(zhì)評定及其高質(zhì)化加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗原料與試劑

實驗用條斑紫菜采集自山東靖海灣海域，由威海市科藍海洋科技有限公司提供。頭水、二水、四水和六水紫菜的采收日期分別為：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)和鳥苷酸(Guanosine monophosphate，GMP)標準品(純度＞99%)(Sigma 公司)；氨基酸混樣標準品(純度＞99%)(Sigma公司)；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TS-5000Z型味覺分析系統(tǒng)(日本INSENT公司)；L-8800型氨基酸自動分析儀(日本日立公司)；DHG-9423A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(海精宏實驗設(shè)備有限公司)；1260型高效液相色譜系統(tǒng)(美國 Agilent公司)。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理 紫菜樣品采收后，經(jīng)清洗、切割、制餅、脫水、烘干、包裝等工藝制成干紫菜。干制的紫菜樣品運至實驗室后，用勻漿機打成粉狀，置于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 電子舌檢測 取 5.0 g紫菜干粉，加入100 ml加熱至沸騰的去離子水，浸泡5 min后轉(zhuǎn)移到離心管中，3000 r/min離心5 min，取上清液，冷卻至室溫后上機，按照系統(tǒng)預(yù)定程序進行檢測。設(shè)備加載多種傳感器電極，分別檢測鮮、咸、苦、澀、酸5種味道及其回味。每個樣品檢測3次，運用系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)庫對測試數(shù)據(jù)進行味覺特征分析。

參比溶液為KCL和酒石酸混合溶液，用來模擬人工唾液；負極清洗液為水、乙醇和鹽酸混合溶液；正極清洗液為水、KCL、乙醇和KOH混合溶液。

1.3.3 游離氨基酸含量測定 采用磺基水楊酸法處理樣品。參照《食品安全國家標準 食品中氨基酸含量的測定》GB 5009.124-2016 (2016)，采用氨基酸自動分析儀進行測定。

1.3.4 呈味核苷酸含量測定 參照 Yokoyama等(1992)的方法稍作修改。取樣品5.0 g，加入25.0 ml預(yù)先冷卻至 10℃以下的過氯乙酸溶液(質(zhì)量分數(shù)為10%)，均質(zhì)后再離心，收集上清液，中和至pH為6.5，過0.45 μm濾膜，收集濾液。

濾液用高效液相色譜儀進行測定。檢測條件：C18色譜柱，柱溫25℃；紫外檢測器，檢測波長為260 nm；流動相為檸檬酸、乙酸和三乙胺混合溶液，濃度分別為20.0、20.0和40.0 mmol/L，流速為0.8 ml/min；進樣量為 10 μl。通過比較樣品與標準化合物色譜圖峰值的保留時間及峰面積來確定AMP、IMP和GMP含量。

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

呈味物質(zhì)的TAV按公式(1)計算(龔駿等, 2014)：

1.3.6 味精當(dāng)量(Equivalent umami concentration,EUC)計算 EUC是呈味核苷酸與鮮味氨基酸之間產(chǎn)生的協(xié)同增鮮作用，以同等鮮味所需的谷氨酸單鈉(Monosodium glutamate，MSG)表示(龔駿等, 2014)。按公式(2)計算：

式中，1218為協(xié)同作用常數(shù)；ai為鮮味氨基酸的量(g/100g)；bi為鮮味氨基酸相對于MSG的鮮味系數(shù)(Glu 1；Asp 0.077)；aj為呈味核苷酸的量(g/100 g)；bj為呈味核苷酸相對于IMP的鮮味系數(shù)(AMP 0.18；IMP 1；GMP 2.3)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，試驗重復(fù)2次，每次設(shè)3個平行，結(jié)果以平均值±標準差(Mean±SD)表示，以P＜0.05為顯著性差異，P＞0.05為不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收期紫菜的電子舌分析結(jié)果

2.1.1 基于電子舌的紫菜滋味輪廓 電子舌對不同采收期紫菜的味覺響應(yīng)見圖1。所有數(shù)據(jù)均是以參比溶液(模擬人工唾液)為標準的絕對輸出值，電子舌測試參比溶液的狀態(tài)即模擬人口腔中只有唾液時的狀態(tài)。圖1中坐標為味道強度值。根據(jù)韋伯-費希納定律，在同類刺激下，差別閥值的大小與標準刺激強弱呈一定比例關(guān)系，呈味物質(zhì)的強度發(fā)生20%的變化時，人舌可以識別其差異。因此，電子舌將呈味物質(zhì)20%的強度變化定義為1個味道單位。從圖1可以看出，紫菜的味覺指標豐富，酸味對應(yīng)的值在無味點(即參比溶液對應(yīng)的值)以下，其他味覺指標均在無味點以上。因此，除酸味外，其他味覺指標均可作為評價紫菜的有效味覺指標。不同采收期的紫菜，其滋味均主要由鮮味、鮮味回味、咸味和苦味組成，但每種味道的強度有較大差異，苦味回味和澀味回味的值均小于1，對滋味的貢獻小。

在對水產(chǎn)品的滋味進行評價時，感官評定的方法具有直觀、快速的特點，但受主觀因素的影響，誤差往往較大。采用生化指標的方法，雖然結(jié)果較為準確，但過程繁瑣、需時較長。近年來，食品品質(zhì)評價的新型技術(shù)發(fā)展迅速。其中，電子舌可以模擬人的味覺識別系統(tǒng)，通過量化數(shù)據(jù)提高評價的科學(xué)性和精準度，在食品滋味評價中得到越來越多的應(yīng)用(苗曉丹等,2015； Phatet al, 2016)。本研究中使用的是TS-5000Z型味覺分析系統(tǒng)，具有選擇特異性的人工脂膜傳感器，模擬人體的味覺感受機理，通過檢測各種滋味物質(zhì)與人工脂膜之間的靜電作用或疏水性相互作用產(chǎn)生的膜電勢的變化，實現(xiàn)對酸、甜、苦、咸、鮮5種基本味和澀味的評價，具有快速、準確、可量化的特點。

圖1 不同采收期紫菜的味道雷達圖Fig.1 Taste radar chart of P.yezoensis during different harvest periods

圖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 圖 2是不同采收期紫菜的滋味組成情況。鮮味和鮮味回味是紫菜最為重要的味覺指標。不同采收期紫菜樣品對應(yīng)的鮮味強度有明顯差別，頭水、二水、四水和六水紫菜的鮮味強度依次減弱。鮮味回味與鮮味的變化規(guī)律略有不同，二水紫菜的鮮味回味值最大，頭水和三水紫菜的鮮味回味接近，四水紫菜的鮮味回味值明顯減小(P＜0.05)。回味代表了樣品滋味的持久性和豐富程度。鮮味回味不僅與鮮味物質(zhì)的絕對含量有關(guān)，還有鮮味物質(zhì)的種類密切相關(guān)。二水紫菜的鮮味回味更為強烈，表明其鮮味物質(zhì)的含量與種類可能與其他采收期紫菜有所不同。

紫菜具有一定的苦味。頭水和二水紫菜的苦味值接近，分別為3.30和3.26，二者無顯著差異(P＞0.05)。四水紫菜的苦味值為2.74，略低于頭水和二水紫菜。六水紫菜的苦味值為 2.09，顯著低于頭水和二水紫菜(P＜0.05)。不同采收期紫菜樣品的澀味值均較小，且無顯著差異(P＞0.05)，表明澀味對紫菜的滋味貢獻小。

紫菜屬于海水養(yǎng)殖品種，且對環(huán)境物質(zhì)有較強的吸附能力，因此，紫菜中含有較多鹽的成分，會呈現(xiàn)出咸味。頭水和二水紫菜的咸味強度接近，且顯著高于后期采收紫菜的咸味強度值(P＜0.05)。咸味主要由Na+、K+等無機陽離子產(chǎn)生，它們的存在可以在一定程度上對咸味以外的其他滋味起到增強作用。頭水和二水紫菜的鮮味強度相對較高，與其較高的無機離子含量可能也有關(guān)系。

2.2 不同采收期紫菜的主要呈味物質(zhì)含量及其對滋味的貢獻

2.2.1 游離氨基酸含量及其 TAV 游離氨基酸是構(gòu)成紫菜滋味的重要成分。不同采收期紫菜的游離氨基酸組成及其對應(yīng)的滋味活性值見表1。從表1可以看出，頭水紫菜的游離氨基酸總量達到4291.54 mg/100 g，其中，含量較高的種類依次是Ala、Glu、Asp和Val。二水紫菜的游離氨基酸總量為3485.29 mg/100 g，與頭水紫菜相比明顯偏低(P＜0.05)，但在氨基酸種類結(jié)構(gòu)及其比例方面相似。四水紫菜的游離氨基酸總量為3277.98 mg/100 g，顯著低于頭水和二水紫菜(P＜0.05)，含量較高的種類依次是Ala、Glu、Asp、Val和Thr。六水紫菜的游離氨基酸總量僅為1148.12 mg/100 g，含量較高的種類依次是Ala、Glu、Thr、Val和Asp。由此看出，隨著采收期的延后，紫菜中的游離氨基酸總量明顯減少；各種類的比例也會發(fā)生一定變化，尤其是后期采收的紫菜，Thr含量相對較高，而頭水和二水紫菜中Thr均未檢測到，這可能與不同采收期溫度、鹽度、光照強度等生態(tài)環(huán)境的變化影響了紫菜的生理組分有關(guān)(陳偉洲等, 2013)。

人對味道的感知是由呈味物質(zhì)的量及其味道閾值共同決定的。通常采用 TAV對食品的滋味強度進行評價。當(dāng)化合物的 TAV＜1時，該物質(zhì)對整體滋味貢獻不明顯；當(dāng) TAV＞1時，該呈味物質(zhì)對整體滋味有重要貢獻，且值越高，貢獻度越大。頭水紫菜中對滋味貢獻大的氨基酸依次是 Glu(鮮味)、Ala(甜味)、Asp(鮮味)和 Val(苦味)，這與頭水紫菜呈現(xiàn)出非常濃郁的鮮甜滋味相一致。二水和四水紫菜中同樣是Glu、Ala、Asp和Val對滋味貢獻最大，但TAV相對較小。六水紫菜中對滋味貢獻大的游離氨基酸僅有 Glu 和Ala，對應(yīng)的TAV分別為14.49和8.76，與前期采收紫菜樣品對應(yīng)的 TAV有明顯差距，這也是后期采收的紫菜味道相對清淡的原因之一。

2.2.2 呈味核苷酸含量及其 TAV AMP、IMP和GMP是典型的呈鮮味的核苷酸(Fukeet al, 1996)。不同采收期紫菜的呈味核苷酸含量及其對應(yīng)的滋味活性值見表2。從表2可以看出，不同采收期的紫菜樣品，其AMP含量均較低，對滋味的貢獻小，而IMP含量相對較高，對滋味的貢獻較大。頭水、二水、四水和六水紫菜中IMP對應(yīng)的TAV分別為4.13、4.56、2.19和2.33，這與先期采收的紫菜鮮味更強烈的現(xiàn)象一致。二水紫菜的呈味核苷酸顯著高于其他紫菜樣品，這可能是造成二水紫菜鮮味回味更加強烈(圖 2)的原因之一。GMP對滋味也有一定的貢獻，但TAV相對較小。

當(dāng)呈味核苷酸與鮮味氨基酸同時存在時，可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，這種交互作用也是呈味的關(guān)鍵因素之一。一般用EUC衡量呈味核苷酸與鮮味氨基酸的增鮮協(xié)同作用(Maehashiet al, 1999)。經(jīng)計算，頭水、二水、四水和六水紫菜的EUC分別為223.89、222.13、118.54和47.19 g MSG/100 g。這與電子舌得出的頭水、二水、四水和六水紫菜鮮味強度依次減弱的結(jié)論基本一致。

不同采收期的紫菜在滋味方面存在差異，這種差異的大小與紫菜品種、養(yǎng)殖海域等因素有關(guān)。通過量化呈味物質(zhì)及其滋味貢獻程度，可以對不同紫菜樣品在特定滋味方面進行初步評價。但食品的滋味構(gòu)成原理復(fù)雜，除游離氨基酸、呈味核苷酸外，肽類物質(zhì)、無機離子、有機酸等多種物質(zhì)都對滋味有較大影響，且不同類別的化合物之間存在增強效應(yīng)、加和作用、抑制作用等(付娜等, 2014)。因此，應(yīng)結(jié)合感官評定、理化指標，并輔以現(xiàn)代化檢測手段對食品滋味進行綜合評價。本研究發(fā)現(xiàn)，電子舌可以較準確地描繪紫菜的滋味輪廓，先期采收的紫菜鮮味、咸味更為強烈，而根據(jù)鮮味氨基酸和呈味核苷酸計算得出的EUC與電子舌確定的鮮味強度值具有一致性。

表1 不同采收期紫菜的游離氨基酸組成及其對應(yīng)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對應(yīng)的滋味活性值Tab.2 Contents of flavor nucleotides in P.yezoensis during different harvest periods and their TAVs

3 結(jié)論

不同采收期的紫菜，其滋味均主要由鮮味、鮮味回味、咸味和苦味組成。頭水、二水、四水和六水紫菜的鮮味強度依次減弱。二水紫菜的鮮味回味值最大。頭水和二水紫菜的咸味強度接近，且顯著高于后期采收紫菜的咸味值(P＜0.05)。頭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組紫菜樣品的澀味值均較小。

不同采收期紫菜的滋味物質(zhì)含量及其對滋味的貢獻程度差異較大。頭水、二水、四水和六水紫菜的游離氨基酸總量分別為 4291.54、3485.29、3277.98和1148.12 mg/100 g。Ala、Glu、Asp和Val對滋味貢獻大。呈味核苷酸中IMP含量相對較高，對滋味的貢獻大。頭水、二水、四水和六水紫菜的 EUC分別為 223.89、222.13、118.54和47.19 g MSG/100 g。前期采收的紫菜鮮味更為強烈。

電子舌的檢測數(shù)據(jù)與呈味物質(zhì)含量的分析結(jié)果基本一致。電子舌可以作為快速評定紫菜滋味特征的技術(shù)手段。