基于“因果鏈分析”指導(dǎo)雙孢菇中濃厚感物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的研究

孫雅慧，姜竹茂，于京華，張舒凡，姚 璐，何若菡，馮 磊，姚圣圣，趙玉平

（煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005）

發(fā)明問題的解決理論（TRIZ）由是阿奇舒勒帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)250萬(wàn)份具有較高價(jià)值的發(fā)明專利研究后得出的理論[1]。因果鏈分析是TRIZ理論功能分析的方法之一，是全方位識(shí)別工程系統(tǒng)因素的工具[2]，可以挖掘出隱藏于初始缺點(diǎn)背后的因素。通過(guò)不斷探究上一層級(jí)因素為什么會(huì)發(fā)生，得到一系列影響因素，并把各種原因串在一起，就得到一條完整的因果鏈。暴露在問題表面的往往是初始因素，通過(guò)初始因素分析中間因素和末端因素并進(jìn)一步探究得到關(guān)鍵因素，解決了關(guān)鍵因素所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵問題，這個(gè)難題就迎刃而解了。

Kokumi最早是由日本科學(xué)家提出的概念，是一種可以引起滋味品嘗方面復(fù)雜，圓潤(rùn)平衡，具有滿口感、持久感、濃厚感等一系列令人愉悅的味道，與4種基本味酸甜苦咸不同，具有增咸、增鮮、抑苦的作用[3]。

雙孢菇又稱蘑菇、白蘑菇，雙孢菇肉質(zhì)細(xì)嫩爽滑。鮮蘑菇中蛋白質(zhì)含量高達(dá)4%，被譽(yù)為“素中之王”[4]，具有抗氧化、抗衰老、抑制細(xì)菌的滋生、降低膽固醇的生物學(xué)功效。雙孢菇烹飪制成的食物，尤其是燉煮而成的湯類，具有濃厚的鮮味，這種鮮味主要是雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)所致。

根據(jù)馮濤等人[5]的研究，如何提取雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)，擬使用因果鏈進(jìn)行分析，探究問題的關(guān)鍵因素，提出解決問題的方法。

1 因果鏈分析

首先發(fā)現(xiàn)初始因素，進(jìn)一步探究中間因素和末端因素，從而得到關(guān)鍵因素，提出關(guān)鍵問題，最終解決項(xiàng)目的難題[6]。

1.1 探究初始因素

初始因素往往是顯而易見的，由項(xiàng)目的目標(biāo)決定的。由于雙孢菇制品風(fēng)味濃厚，主要是雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)的作用，初始因素即為雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)。

1.2 探究中間因素和末端因素

中間因素即初始因素的下一層級(jí)，也就是造成初始因素的原因。通常情況下，造成上一層級(jí)因素的原因有多個(gè)，將其全部列出，并判斷相互關(guān)系，用And或Or運(yùn)算符連接起來(lái)[7]。

如果同一層級(jí)的所有中間因素對(duì)上一層級(jí)來(lái)說(shuō)缺一不可，那么中間因素互為And的關(guān)系。如果同一層級(jí)的所有中間因素對(duì)上一層級(jí)是滿足其一即成立，那么中間因素互為Or的關(guān)系。

重復(fù)以上步驟，一層層往下分析，直至末端因素（不能進(jìn)一步探究下一層原因，達(dá)到極限或滿足自然生理規(guī)律時(shí)的中間因素。）

1.2.1 第一層中間因素

為什么雙孢菇烹飪而成的湯類味道鮮美？是因?yàn)殡p孢菇可以經(jīng)過(guò)水提法得到水溶性部分和非水溶性部分，風(fēng)味提取物大多是一些氨基酸、核苷酸類的物質(zhì)，可溶于水。所以最好的提取方法就是使其溶解于水中，再進(jìn)行分離純化。由圖1可知，水溶性部分和非水溶性部分即為第一層中間缺點(diǎn)，兩者互為Or的關(guān)系。

獲得水溶性提取物的具體方法為取一定量的雙孢菇，加入去離子水，在室溫下攪拌，分別用溫水提取法、沸水提取法、高壓提取法對(duì)雙孢菇進(jìn)行120 min處理。取其上清液過(guò)濾離心，對(duì)其沉淀進(jìn)行加水離心復(fù)提，合并上清液，對(duì)上清液進(jìn)行減壓旋蒸濃縮，并冷凍干燥，得到水溶性風(fēng)味物質(zhì)。

分別對(duì)這3種方法得到的成品進(jìn)行提取率分析，高壓蒸煮法得到的目標(biāo)物質(zhì)提取率最高。

再將這3種方法得到的水溶性風(fēng)味物質(zhì)放入雞湯中進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，高壓蒸煮法得到的水溶性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的口感和風(fēng)味明顯優(yōu)于其他2種方法。

綜上所述，選擇了高壓蒸煮法作為提取雙孢菇中水溶性風(fēng)味物質(zhì)的方法。選擇了高壓蒸煮法作為提取工藝后，為選擇合適的試驗(yàn)條件，先進(jìn)行單因素試驗(yàn)，再進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到提取時(shí)間130 min，料液比1∶2，蒸煮壓力55 kPa的工藝優(yōu)化條件[4]。

1.2.2 第二層中間因素

經(jīng)高壓蒸煮法得到的水溶性風(fēng)味物質(zhì)可以直接加入調(diào)味品中，制成雙孢菇醬料，或者將水溶性部分繼續(xù)提取，制得相應(yīng)的提取液。由圖1可知，此為第二層中間缺點(diǎn)，直接在醬料中加入雙孢菇水溶性部分和進(jìn)一步提取互為Or的關(guān)系。

1.2.3 第三層中間因素

選擇提取液作為繼續(xù)分析的對(duì)象，對(duì)水溶性部分進(jìn)行超濾和納濾。超濾和納濾都是膜分離的方式，在一定壓力下，使待分離樣液通過(guò)孔徑不同的濾膜來(lái)達(dá)到分離的效果[8]。最終得到了3個(gè)截留組分，分別是U1，U2，U3，它們就是提取液中產(chǎn)生鮮味的原因，由圖1可知，為第三層中間因素，之間互為Or的關(guān)系。

將這3種截留組分分別放到水中和雞湯中進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，得到加入U(xiǎn)2樣品的水和雞湯風(fēng)味更加濃厚。

再對(duì)肽中氨基酸總量以及肽中氨基酸分布比例進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，截留組分U2的相關(guān)數(shù)值仍高于其他兩者，所以選擇U2作為下一步分離的對(duì)象。

1.2.4 第四層中間因素

得到U2后，對(duì)其進(jìn)行凝膠過(guò)濾分離純化。凝膠過(guò)濾主要是依據(jù)凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離，凝膠層析分離圖譜上顯示5個(gè)分離峰，即凝膠層析得到5個(gè)分離組分，分別是F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5。這5個(gè)組分是U2的主要組成部分，是其具有風(fēng)味的原因，由圖1可知為第四層中間缺點(diǎn)，互為Or的關(guān)系。

將這5個(gè)組分分別加入水中和雞湯中，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)添加F5的水和雞湯口感最佳。

再對(duì)F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5進(jìn)行味覺稀釋因子分析，即將樣品按比例進(jìn)行稀釋，隨著稀釋比例的增大，在最低濃度仍可以被品嘗到的成分被確定為關(guān)鍵味覺成分[9]，其味覺稀釋因子最高，在整體風(fēng)味中起主導(dǎo)作用。最終結(jié)果是F5的稀釋因子最高，與濾液的稀釋因子相差不大，并且F5所表現(xiàn)出的風(fēng)味與濾液的風(fēng)味大致相似，即F5是關(guān)鍵味覺成分。

1.2.5 第五層中間因素

得到F5后，為進(jìn)一步分析，得到濃厚感肽物質(zhì)，采用反向液相色譜進(jìn)行分離，得到5個(gè)亞組分（S5.1-S5.5），5個(gè)亞組分中存在產(chǎn)生濃厚感的物質(zhì)，所以5個(gè)亞組分為第五層中間因素，互為Or的關(guān)系。對(duì)這5個(gè)組分進(jìn)行感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)S5.2-S5.5沒有表現(xiàn)出濃郁的風(fēng)味[4]，只有S5.1的風(fēng)味最濃厚，則選擇S5.1作為進(jìn)一步分析的對(duì)象。

1.2.6 末端因素

得到S5.1后，需要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，得出準(zhǔn)確的氨基酸序列[10]，以便下一步的合成。最后得到了濃厚感肽的氨基酸序列為Gly-His-Gly-Asp，相對(duì)分子質(zhì)量為383.99Da，即為濃厚感肽Kokumi物質(zhì)，至此得到末端因素，因果鏈分析結(jié)束。

1.3 關(guān)鍵因素與關(guān)鍵問題

因?yàn)槟┒艘蛩睾芏?，一個(gè)一個(gè)解決會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且末端因素有時(shí)并不容易解決，所以要找關(guān)鍵因素，而關(guān)鍵因素有可能是中間因素或末端因素。

通過(guò)因果鏈選出關(guān)鍵因素，需要解決關(guān)鍵因素所對(duì)應(yīng)的問題，也就是關(guān)鍵問題，解決了關(guān)鍵問題后，因果鏈分析結(jié)束。

關(guān)鍵因素是得出Gly-His-Gly-Asp肽的氨基酸序列，關(guān)鍵問題即合成Gly-His-Gly-Asp肽。通過(guò)固相合成，根據(jù)相應(yīng)的氨基酸序列合成肽鏈，然后再進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和電子舌分析，發(fā)現(xiàn)濃厚感肽對(duì)2種基本味的呈味作用都有影響，可以明顯改善食品風(fēng)味。

雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)提取因果鏈分析見圖1。

圖1 雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)提取因果鏈分析

2 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用TRIZ理論的因果鏈分析，提出從雙孢菇中提取濃厚感肽Kokumi物質(zhì)的具體過(guò)程，得到了初始因素為雙孢菇中含有濃厚感肽Kokumi物質(zhì)、中間因素為進(jìn)一步的提取工藝，如濃厚感肽kokumi物質(zhì)的分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定，以及末端因素為濃厚感肽的氨基酸序列，選擇了濃厚感肽氨基酸序列這一關(guān)鍵因素，提出了固相合成濃厚感肽的方式。

利用TRIZ理論的因果鏈分析，提出了加入雙孢菇中的濃厚感肽Kokumi物質(zhì)來(lái)增強(qiáng)食品的風(fēng)味這一思路。因果鏈分析可廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，給予具體的解決方案，在未來(lái)將有無(wú)限的發(fā)展空間。