長(zhǎng)江刀鱭呈鮮關(guān)鍵物質(zhì)與無(wú)機(jī)離子的交互作用

曾歡，蘇紅，鄭錦媛，陶寧萍,2*

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306) 2(上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海，201306)

刀鱭(Coiliaectenes)，俗稱刀魚，肉質(zhì)細(xì)嫩，肉味鮮美，肥而不膩，兼有微香，食用價(jià)值高[1-2]。在刀鱭的完整風(fēng)味輪廓中，以“鮮味”特征尤為突出[3]。所有刀鱭品種中以長(zhǎng)江刀鱭最為著名[4]。

食品中的鮮味物質(zhì)從廣義上講包括兩大類：呈鮮組分和增鮮物質(zhì)。呈鮮組分主要分為游離氨基酸類5′-核苷酸類、小分子肽類以及有機(jī)酸類等，魚體中含量較高的呈鮮物質(zhì)以游離氨基酸類和5′-核苷酸類為主；增鮮物質(zhì)主要是一些無(wú)機(jī)離子[5-6]。雖然呈/增鮮物質(zhì)的種類如今已經(jīng)探明，但對(duì)于“復(fù)雜多元體系”中不同呈/增鮮組分的相互作用，目前尚無(wú)系統(tǒng)研究。KUNINAKA最早提出了谷氨酸和5′-核苷酸有明顯的相乘作用[7]。YAMAGUCHI等于1967年開始研究谷氨酸鈉和核苷酸二鈉間的鮮味協(xié)同作用，基于大量感官試驗(yàn)的結(jié)果，于1971年提出了具體的描述游離氨基酸和呈味核苷酸相乘作用(協(xié)同作用)的公式——味精當(dāng)量(equivalent umami concentration，EUC)計(jì)算公式[8-9]，但是各種鮮味相關(guān)物質(zhì)對(duì)鮮味強(qiáng)度的貢獻(xiàn)度未見報(bào)道。實(shí)驗(yàn)室以往的工作發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉的鮮味強(qiáng)度，感官評(píng)價(jià)結(jié)果與EUC計(jì)算結(jié)果間存在一定差異，進(jìn)而對(duì)長(zhǎng)江刀鱭肉萃取液與人工模擬復(fù)配液進(jìn)行三角法差異顯著性分析試驗(yàn)，長(zhǎng)江刀鱭肉萃取液與復(fù)配液的鮮味強(qiáng)度接近、無(wú)顯著性差異且均顯著高于長(zhǎng)江刀鱭EUC (P<0.05)，表明使用EUC公式評(píng)估復(fù)雜樣品體系的鮮味確實(shí)存在一定的局限性[10]。食品的鮮味不僅由鮮味相關(guān)物質(zhì)的簡(jiǎn)單積累疊加產(chǎn)生，還來(lái)自于呈鮮組分和增鮮物質(zhì)間的協(xié)同作用。因此，在評(píng)價(jià)復(fù)雜體系的鮮味強(qiáng)度時(shí)，還需要考慮到增鮮物質(zhì)和呈鮮組分的相互作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本研究所用的產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭(重(120.68±16.10) g，長(zhǎng)(28.92±1.31) cm)，于2014年3月采自江蘇靖江永濟(jì)港。產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭捕獲后層冰層魚裝于密封箱中，24 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行去頭、皮及內(nèi)臟處理后，將肌肉搗碎混勻并分裝于自封袋，置于-80 ℃冰箱中貯藏待用。

氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品，西格瑪奧德里奇化工股份有限公司；食品級(jí)NaOH等離子標(biāo)準(zhǔn)品，生工生物有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

e2695高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；L-8800 氨基酸自動(dòng)分析儀，日本Hitachi公司；UV-2200紫外可見分光光度儀，美國(guó)Unico公司；ZEEnit 700石墨爐原子吸收光譜儀，德國(guó)耶拿公司；ZD-2自動(dòng)電位滴定儀，上海雷磁公司；Avanti J-26XP高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Beckman公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

產(chǎn)卵前刀鱭蒸制肉中的5′-核苷酸含量用高效液相色譜儀測(cè)定，參照RYDER[11]。游離氨基酸使用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定，參照KONOSU等[12]。K+、Na+的測(cè)定使用石墨爐原子吸收光譜儀，參照“GB 5009.91—2017, 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉀、鈉的測(cè)定”[13]。磷酸鹽的測(cè)定使用紫外可見分光光度儀，參照“GB 5009.87—2016, 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中磷的測(cè)定”[14]。氯離子的測(cè)定使用自動(dòng)電位滴定儀，參照“GB/T 9695.8—2008, 肉與肉制品 氯化物含量測(cè)定”[15]。

1.4 増鮮物質(zhì)與呈鮮組分復(fù)配液的制備

從關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)中選取一種增鮮物質(zhì)與呈鮮氨基酸(核苷酸)一起配制成一系列總濃度不同的混合溶液(即二元混合體系)。在單個(gè)二元混合體系中，假定其中的呈/增鮮組分的濃度之和恒定為X，那么樣品1為Glu的濃度為0.1X，Na+的濃度為0.9X；樣品2為Glu的濃度為0.2X，Na+為0.8X；以此規(guī)律類推，隨后在上述比例范圍內(nèi)設(shè)置一系列的等濃度梯度來(lái)調(diào)整“二元混合體系”的具體構(gòu)成。對(duì)于不同總濃度下的二元混合體系，其所含關(guān)鍵呈鮮氨基酸和核苷酸的組成比例統(tǒng)一按照0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0順序進(jìn)行調(diào)整。

1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)從關(guān)鍵性鮮味物質(zhì)中選取一種增鮮物質(zhì)與關(guān)鍵呈鮮氨基酸(核苷酸)一起配制成一系列總濃度不同的混合溶液(即二元混合體系)。通過(guò)感官試驗(yàn)、Thurstone對(duì)比判定法則和Yamaguchi概率法，分別求得不同二元混合體系(含總濃度不同或具體構(gòu)成不同)的鮮味強(qiáng)度——以等價(jià)MSG濃度表示。繪制增鮮無(wú)機(jī)離子的“濃度—等價(jià)MSG濃度曲線”，根據(jù)曲線斜率變化掌握增鮮無(wú)機(jī)離子對(duì)呈鮮氨基酸(核苷酸)的增鮮作用規(guī)律，并通過(guò)計(jì)算長(zhǎng)江刀鱭中所有關(guān)鍵增鮮物質(zhì)與呈鮮組分的含量比值范圍，確定增鮮無(wú)機(jī)離子與呈鮮氨基酸(核苷酸)的最高及最低適用范圍。替換選取關(guān)鍵增鮮物質(zhì)和呈鮮組分的種類，將它們配制成一系列總濃度不同的二元混合體系。重復(fù)上述步驟，最終探明增鮮物質(zhì)對(duì)呈鮮組分的增鮮規(guī)律。

1.6 感官方法

1.6.1 感官排序法

參照《感官分析方法學(xué)排序法(GB/T12315—2008)》中的“平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)”[16]，從感官品評(píng)小組中選擇50名感官品評(píng)員對(duì)產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉中關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)的復(fù)配液進(jìn)行貢獻(xiàn)度大小排序，評(píng)價(jià)員所給出的每個(gè)樣品的序位稱為秩，所得結(jié)果通過(guò)計(jì)算樣品秩和及最小顯著差(LSD)，以確定關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)的貢獻(xiàn)度大小。各樣品秩和大小前后順序即代表了評(píng)價(jià)小組對(duì)待測(cè)樣品的評(píng)價(jià)排序結(jié)果，樣品的秩和越低，表明樣品復(fù)配液的鮮味強(qiáng)度越低。

1.6.2 樣品鮮味強(qiáng)度值的判定

由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的感官品評(píng)員依次從全部10個(gè)不同濃度樣品中抽取3個(gè)進(jìn)行鮮味強(qiáng)度的比較，挑選出鮮味強(qiáng)度最大的樣品賦值為1(其余2個(gè)賦值為0)[17-18]。擬召集25名感官品評(píng)員開展試驗(yàn)，確保所有N個(gè)樣品均被感官品評(píng)員評(píng)價(jià)過(guò)20次，根據(jù)每個(gè)樣品經(jīng)20次感官評(píng)定得到的“賦值總和”來(lái)確定其鮮味強(qiáng)度值的大小。

1.7 數(shù)據(jù)處理

1.7.1 “鮮味強(qiáng)度差值”的計(jì)算

參照Thurstone提出的“對(duì)比評(píng)判法則”，求得各組分每2個(gè)樣品間的“鮮味強(qiáng)度差值”。其計(jì)算公式如式(1)：

(1)

式中：S1和S2分別代表經(jīng)感官評(píng)定得到2個(gè)不同樣品的“鮮味強(qiáng)度值”(即賦值總和)，X12代表2個(gè)樣品間的“鮮味強(qiáng)度差值”，σ1和σ2代表2個(gè)樣品各自數(shù)據(jù)的離散度。當(dāng)被測(cè)樣品具有較大樣本量時(shí)，其所得數(shù)據(jù)點(diǎn)趨于正態(tài)分布，故離散度σ1=σ2=σ≈1，因此公式(1)可簡(jiǎn)化為公式(2)：

S1-S2=1.414 2X12

(2)

依據(jù)公式(2)可快速求得每2個(gè)相鄰濃度樣品間的“鮮味強(qiáng)度差值”，故可由最低濃度樣品的“鮮味強(qiáng)度值”(S1)以及每2個(gè)相鄰濃度樣品間的“鮮味強(qiáng)度差值”(X12,X23,X34…)，建立該組分“濃度-鮮味強(qiáng)度”曲線。

1.7.2 感官評(píng)分法的數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件的單因素方差分析(One-Way ANOVA)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)評(píng)分判定在食品感官分析中兩個(gè)以上的樣品之間是否存在感官上可察覺(jué)性的明顯差異。評(píng)分法的數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0和Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉中關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)含量

表1產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉中關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)含量按照1.3測(cè)定。

表1 產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉中關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)含量 單位：mg/100g

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，pH=6.8。

2.2 產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)貢獻(xiàn)度比較

表2 關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)感官排序秩次結(jié)果Table 2 Results from the ranking test of key umami-related compounds

注：Glu、Gly等9種鮮味相關(guān)物質(zhì)代表缺失該物質(zhì)的復(fù)配液樣品；關(guān)鍵代表9種關(guān)鍵物質(zhì)的復(fù)配液。

2.3 長(zhǎng)江刀鱭關(guān)鍵性鮮味物質(zhì)與無(wú)機(jī)離子的交互作用

當(dāng)呈鮮物質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)，鮮味強(qiáng)度值會(huì)隨著濃度的升高而呈現(xiàn)“S型”的上升趨勢(shì)(圖1)。通過(guò)以下圖2～圖5可明顯看出，當(dāng)無(wú)機(jī)離子存在時(shí)，其與單一呈鮮物質(zhì)的復(fù)配液鮮味強(qiáng)度并不是呈現(xiàn)出規(guī)律性的“S型”曲線，而大多是呈現(xiàn)“山型”曲線，最高值均出現(xiàn)在與無(wú)機(jī)離子一定比例配比的復(fù)配液中，這表明無(wú)機(jī)離子對(duì)鮮味物質(zhì)鮮味的呈現(xiàn)確實(shí)有一定的作用。無(wú)機(jī)離子是鹽在水溶液中電離出來(lái)的產(chǎn)物，且正負(fù)離子都會(huì)影響味感的形成。無(wú)機(jī)離子本身不具有鮮味，但與鮮味物質(zhì)協(xié)同作用體現(xiàn)出鮮美滋味，其實(shí)質(zhì)可能與呈鮮組分所電離出的正負(fù)離子與無(wú)機(jī)離子之間的相互作用有關(guān)[20]。

圖1 單個(gè)滋味物質(zhì)的濃度-強(qiáng)度心理物理學(xué)理論曲線[19]Fig.1 The concentration of individual flavor substance-strength psychophysical theoretical curve

2.3.2 Cl-與核苷酸及氨基酸的交互作用結(jié)果與分析

圖3 Cl-與核苷酸及氨基酸的交互作用Fig.3 Interactions of Cl- with nucleotides and free amino acids

2.3.3 Na+與核苷酸及氨基酸的交互作用結(jié)果與分析

Na+已經(jīng)被多篇文獻(xiàn)報(bào)道具有鮮味增強(qiáng)作用，在本試驗(yàn)中這個(gè)結(jié)論也得到了證實(shí)。HAYASHI等[24]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，Na+、Cl-等無(wú)機(jī)離子對(duì)鮮味的呈現(xiàn)具有重要作用，去除Na+和Cl-則會(huì)導(dǎo)致鮮味的徹底消失。實(shí)驗(yàn)室前人的研究也表明無(wú)機(jī)離子的存在(尤其是Na+及Cl-)對(duì)鮮味的呈現(xiàn)十分重要。Na+與核苷酸及氨基酸的交互作用結(jié)果見圖4，對(duì)比Na+與5種呈鮮物質(zhì)的增鮮效果，其對(duì)Glu、Gly和IMP均有較強(qiáng)的鮮味增強(qiáng)作用，而對(duì)GMP和AMP則無(wú)明顯的增鮮作用。

圖4 Na+與核苷酸及氨基酸的交互作用Fig.4 Interactions of Na+ with nucleotides and free amino acids

Na+在與Glu、Gly和IMP分別進(jìn)行二元交互作用，配比為4∶6～1∶9時(shí)，其鮮味強(qiáng)度值均大于0∶10時(shí)單一呈鮮物質(zhì)的鮮味強(qiáng)度值。Glu酸味顯著而鮮味較弱，與Na+結(jié)合使得谷氨酸的NH3+和COO-兩個(gè)基團(tuán)之間靜電作用形成帶負(fù)電荷的五元環(huán)結(jié)構(gòu)(HOOC-(CH2)2-CHNH2-COO-)，當(dāng)此結(jié)構(gòu)周圍有Na+存在時(shí)，易于被鮮味受體所接受，但在Glu溶液中的Na+無(wú)法完全包裹五元環(huán)基團(tuán)，所以添加NaCl具有對(duì)比增鮮的作用[20]。但當(dāng)NaCl過(guò)量時(shí)，由Na+所產(chǎn)生的咸味會(huì)遮蓋鮮味[25]。與其他離子不同，Na+在與產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭蒸制肉樣本中含量較低的鮮味物質(zhì)Gly進(jìn)行二元交互反應(yīng)時(shí)同樣具有較強(qiáng)的鮮味增強(qiáng)效果，這表明Na+在長(zhǎng)江刀鱭的鮮味體系中確實(shí)起到重要的增鮮作用。

2.3.4 K+與核苷酸及氨基酸的交互作用結(jié)果與分析

產(chǎn)卵前長(zhǎng)江刀鱭樣品中K+的含量遠(yuǎn)高于Na+，但是其與核苷酸及氨基酸的二元交互結(jié)果增鮮效果不如Na+顯著，可能的原因如Glu最適宜和Na+相結(jié)合被鮮味受體所接受。K+與核苷酸及氨基酸的交互作用結(jié)果見圖5，在K+與Glu、Gly和GMP的二元交互作用時(shí)，配比為2∶8和1∶9的組別鮮味強(qiáng)度值均大于0∶10時(shí)的單一呈鮮物質(zhì)的鮮味強(qiáng)度值，表明K+對(duì)于Glu、Gly和GMP有較為明顯的鮮味增強(qiáng)作用，K+對(duì)其余幾種呈鮮組分的增鮮效果不明顯。SCHIFFMAN等[26]的研究表明Na+和K+的加入能夠降低Glu溶液的滋味閾值，這可能是K+對(duì)于Glu有較為明顯的增鮮作用的原因。

圖5 K+與核苷酸及氨基酸的交互作用Fig.5 Interactions of K+ with nucleotides and free amino acids

3 結(jié)論

本試驗(yàn)得出了長(zhǎng)江刀鱭9種主要呈/增鮮物質(zhì)對(duì)鮮味貢獻(xiàn)度的重要性排列順序，并初步得出了鮮味體系中無(wú)機(jī)離子和主要呈鮮組分的適宜鮮味配比，但具體的配比比值以及在長(zhǎng)江刀鱭無(wú)機(jī)離子、氨基酸和核苷酸的三元鮮味混合體系中的適宜比例還需要后續(xù)的研究進(jìn)一步探明。