琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉相互作用及喜好度分析

王 晶，李 蓓，王文利,，張丹妮，劉 源,*

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201406；2.上海交通大學農業與生物學院，上海 200240）

鮮味這一概念最初由日本學者池田菊苗在1908年提出[1]，直到20世紀80年代才開始被認為是一種基本味覺，鮮味在我國存在的歷史可追溯到宋代[2]。目前從食物中發掘的鮮味物質主要有氨基酸及其鹽類、核苷酸及其鹽類、有機酸鹽以及肽類等，這些鮮味物質不但具備呈味特性，而且在人體內發揮生理功能[3]。鮮味物質在水產品[4-5]、菌菇[6-7]、肉品[8-9]及部分發酵產品[10-11]中含量較高，以氨基酸和核苷酸類為主，有機酸及肽類雖含量較少但對整體滋味的形成發揮著不可缺少的作用[12-14]。

谷氨酸鈉是最具代表性的氨基酸類鮮味物質。琥珀酸及其鈉鹽則是另一重要的有機酸類鮮味物質，琥珀酸二鈉又名干貝素，多存在于貝類、蝦、蟹等甲殼類海產品中，是形成海產品特征鮮味的重要物質[15-16]，在香菇中也有存在[17-18]。琥珀酸二鈉是我國唯一批準使用的有機酸鹽類增味劑[19]，因其良好的鮮味特性被廣泛應用。但目前國內鮮見關于琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉相互作用及喜好度的確切研究報道。本實驗利用感官評價方法，測定琥珀酸二鈉的相對谷氨酸鈉鮮味強度，研究琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉間的相互作用及琥珀酸二鈉添加量與喜好度的關聯性，為琥珀酸二鈉的實際使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

琥珀酸二鈉（純度≥9 8%）、谷氨酸鈉（純度≥98%） 美國Sigma Aldrich公司；實驗用水為娃哈哈純凈水。

樣品均采用稀釋法進行配制。琥珀酸二鈉母液的質量濃度為2.000 g/100 mL，谷氨酸鈉母液的質量濃度為12.000 g/100 mL，使用時根據實際需要進行稀釋配制，所有樣品的溫度均維持在25 ℃。

1.2 方法

1.2.1 感官評價員選拔和培訓

感官實驗在專業感官室內進行，室溫20 ℃，室內相對濕度60%。

專業的感官評價小組根據GB/T 16291.1—2012《感官分析 選拔、培訓和管理評價員一般導則 第1部分：優選評價員》[20]進行選拔和培訓。根據GB/T 12312—2012《感官分析 味覺敏感度的測定方法》[21]對65 名來自上海海洋大學食品學院的學生志愿者進行味覺識別和閾值識別的測試，對通過測試的志愿者進行進一步選拔和培訓。根據GB/T 12312—2012中推薦的8 個鮮味稀釋液質量濃度（D1：0.100 g/100 mL，D2：0.070 g/100 mL，D3：0.049 g/100 mL，D4：0.034 g/100 mL，D5：0.024 g/100 mL，D6：0.017 g/100 mL，D7：0.012 g/100 mL，D8：0.008 g/100 mL）設計成對比較檢驗，提供2 個相鄰的稀釋液各15 mL作為一組測試樣品，樣品盛放于透明品嘗杯中并用隨機3位數進行編號，要求每個受試者按從左至右的順序品嘗，將左邊杯中樣品全部放入口中進行充分品嘗后吐出，用提供的清水漱口后按同樣的步驟繼續品嘗右邊杯中樣品，比較后選出二者中鮮味較強的樣品，每次測試后統計結果并挑選能夠正確作答的受試者進行下一輪檢驗。第1輪測試選用D1和D2稀釋液作為測試樣品，第2輪選用D2和D3稀釋液，以此類推，共進行7 輪測試。最終的評價小組由12 名年齡23～26 歲（平均年齡（24.08±0.86））且男女各半的評價員組成。

1.2.2 滋味特性描述

表1 琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉的呈味特性及文獻閾值Table 1 Taste properties and thresholds of WSA and MSG

采用描述檢驗方法，分別提供2 倍閾值質量濃度的琥珀酸二鈉溶液與谷氨酸鈉溶液作為樣品，如表1所示。每個樣品15 mL，要求受試者將所有樣品放入口中進行充分品嘗后吐出，用提供的清水漱口并對樣品滋味進行描述，隨后進行下一個樣品。由12 個人組成的小組對其進行統一討論，最后達成一致。

1.2.3 琥珀酸二鈉相對鮮味強度測定

參照GB/T 12310—2012《感官分析 成對比較檢驗》[24]采用成對比較檢驗，根據預實驗分別配制質量濃度如表2所示的琥珀酸二鈉溶液與3 個不同質量濃度的谷氨酸鈉溶液，谷氨酸鈉溶液的質量濃度之間保持5%對數間隔。分別向感官人員隨機提供一組琥珀酸二鈉溶液與谷氨酸鈉溶液各15 mL作為樣品，要求受試者將樣品全部放入口中進行充分品嘗后吐出，每品嘗完一個樣品用清水漱口，選出每組中鮮味較強的樣品。休息30 s后進行下一組樣品測試。每組樣品平行3 次。統計各樣品被選擇的次數，并根據實驗總次數計算各樣品的相應選擇率。

表2 琥珀酸二鈉質量濃度及對應的谷氨酸鈉質量濃度Table 2 Concentrations of WSA and MSG

1.2.4 琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉的相互作用測定

參照實際應用時谷氨酸鈉的一般添加比例，向評價小組提供了0.300、0.400、0.500 g/100 mL以及0.600 g/100 mL的谷氨酸鈉溶液，要求評價員選出其中鮮味最為自己喜愛的樣品，根據12 名評價員的選擇結果，最終選定谷氨酸鈉溶液的質量濃度為0.300 g/100 mL。分別配制谷氨酸鈉與琥珀酸二鈉的比例為30∶1、15∶1、10∶1、6∶1、3∶1的復合溶液，即復合溶液中的琥珀酸二鈉質量濃度分別為0.010、0.020、0.030、0.050 g/100 mL及0.100 g/100 mL。采用成對比較檢驗測定各復合溶液的相對谷氨酸鈉質量濃度，以此表示整體鮮味強度，并評價琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉的相互作用情況。復合溶液與3 個谷氨酸鈉溶液樣品的質量濃度如表3所示，其中谷氨酸鈉溶液質量濃度間保持3%對數間隔。實驗方法同1.2.3節。

表3 復合溶液琥珀酸二鈉的質量濃度及對應的谷氨酸鈉質量濃度Table 3 Concentrations of WSA and MSG in mixed solutions

1.2.5 不同復合溶液的喜好度測定

根據1.2.4節中的質量濃度配制復合溶液作為樣品。從上海海洋大學食品學院招募50 名志愿者（平均年齡（23.68±1.33）），采用9 點標度法分別測定喜好度，-4 分為極度不喜歡，4 分為極度喜歡。每個樣品平行3 次。

1.3 數據處理與統計分析

采用SPSS 22.0進行數據處理與檢驗分析，P值小于0.05作為差異顯著的要求。所有測定結果均以表示。

2 結果與分析

2.1 滋味特性描述

表4 琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉樣品的滋味特性Table 4 Taste properties of WSA and MSG samples

如表4所示，評價小組對琥珀酸二鈉樣品的滋味描述為鮮甜味及輕微酸澀味。琥珀酸二鈉是琥珀酸和堿在液態條件下進行中和反應后生成的產物[25]，因此樣品中不可避免的存在微量呈酸味的琥珀酸及琥珀酸一鈉，且二者閾值遠低于琥珀酸二鈉；同時琥珀酸二鈉作為弱酸鹽在水溶液中以多種表現形式達到平衡。因此溶液中的微量琥珀酸或琥珀酸一鈉等可能是使樣品呈現輕微酸澀味的原因。由于琥珀酸二鈉溶液樣品的味覺特性非單一，因此后續實驗中要求感官員僅針對樣品間的鮮味強弱進行評價。

2.2 琥珀酸二鈉相對鮮味強度測定

根據GB 2760—2014《食品添加劑使用標準》規定，琥珀酸二鈉作為食品添加劑應用時，其最大使用量為20 g/kg。以該數據為指導，結合琥珀酸二鈉閾值及實際感官反饋，最終確定本實驗中所測定琥珀酸二鈉的質量濃度范圍為0.045～0.100 g/100 mL。

2.2.1 0.045 g/100 mL琥珀酸二鈉相對鮮味強度的測定

圖1 0.045 g/100 mL琥珀酸二鈉的相對谷氨酸鈉質量濃度Fig. 1 MSG concentration equivalent to 0.045 g/100 mL WSA

統計12 名感官人員的作答情況，分別計算出0.040、0.045、0.050 g/100 mL谷氨酸鈉分別對應的選擇率并作回歸曲線，如圖1所示。選擇率為50%處對應的谷氨酸鈉質量濃度即為同等鮮味強度條件下0.045 g/100 mL琥珀酸二鈉的相對谷氨酸鈉質量濃度。

圖2 琥珀酸二鈉相對谷氨酸鈉質量濃度曲線Fig. 2 Standard curve of MSG concentrations equivalent to WSA

2.2.2 0.045～0.100 g/100 mL琥珀酸二鈉相對鮮味強度的測定分別測定5 個質量濃度琥珀酸二鈉的相對谷氨酸鈉質量濃度。參考相對甜度的計算方法[26-27]，由圖2可知，琥珀酸二鈉的相對谷氨酸鈉鮮味強度值為1.060 1，即在本質量濃度范圍內質量濃度為1 g/100 mL的琥珀酸二鈉與質量濃度為1.060 1 g/100 mL的谷氨酸鈉具有相同鮮味強度。

2.3 琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉的相互作用測定

圖3 添加不同量琥珀酸二鈉的復合溶液鮮味增強倍數曲線（A）和復合溶液的pH值（B）Fig. 3 Increase factor of umami taste (A) and pH value (B) of different mixed solutions

如圖3A所示，琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉存在明顯的鮮味相乘作用。琥珀酸二鈉的呈味閾值為0.030 g/100 mL，谷氨酸鈉能夠降低琥珀酸二鈉的呈味閾值。當谷氨酸鈉與琥珀酸二鈉添加比例小于6∶1時，隨著添加量的增加，復合溶液的鮮味增強倍數呈指數趨勢上升，之后隨著添加量的增加，鮮味增強倍數反而開始下降。李永歌等[28]指出當谷氨酸鈉和琥珀酸二鈉比例在5∶1～10∶1范圍內混合時鮮味強度達到最大值，為谷氨酸鈉的2 倍。本實驗結果顯示在谷氨酸鈉和琥珀酸二鈉添加量比例為6∶1時混合溶液的鮮味強度達到最大，為谷氨酸鈉的1.63 倍，與之基本相符。袁亦丞[29]研究表明，琥珀酸與谷氨酸鈉共同存在時具有相乘作用，但用量超過谷氨酸鈉的1/10后由于體系酸性增強易使谷氨酸鈉變成谷氨酸而降低呈味力。結合圖3B可以看出，未加入琥珀酸二鈉時0.300 g/100 mL谷氨酸鈉的pH值為7.10，加入0.010 g/100 mL琥珀酸二鈉后pH值明顯降低至6.91，隨著添加量的逐漸增加，pH值也重新升高至7.00以上。馮珍泉等[30]指出，0.5 g/100 mL谷氨酸鈉在pH值為7.0的時鮮味最強，此后隨著pH值升高鮮味強度逐漸降低；而0.5 g/100 mL琥珀酸二鈉的鮮味強度在pH 7.5時達到最大，pH值較低時琥珀酸二鈉以琥珀酸及琥珀酸一鈉形式存在，因此鮮味較弱。結合本實驗的測定結果，混合溶液鮮味強度達到最大值時的pH值為7.06，此時谷氨酸鈉的鮮味強度達到較高水平，且此時琥珀酸二鈉以琥珀酸二鈉及琥珀酸一鈉形式共同存在，對谷氨酸鈉的鮮味有促進作用。此后隨著pH值升高，谷氨酸鈉的鮮味強度降低，導致整體鮮味強度下降。

2.4 不同復合溶液的喜好度測定

圖4 琥珀酸二鈉不同添加比例的復合溶液喜好度得分Fig. 4 Hedonic liking of different mixed solutions

采用9 點標度法對5 個復合溶液進行喜好度測定。50 名志愿者對5 個復合溶液的喜好情況如圖4所示，不同點代表不同感官員對相應樣品的喜好度打分。琥珀酸二鈉添加比例在15∶1時復合溶液的喜好度最高，之后依次是30∶1、10∶1、6∶1和3∶1，琥珀酸二鈉添加量最高的復合溶液與其他4 個復合溶液間存在顯著性差異。結合2.3節結果，隨著琥珀酸二鈉添加量的增加，復合溶液的鮮味強度先增加后降低，并且酸澀味逐漸增強，這可能是導致喜好度降低的主要因素。結合測定的pH值，較受喜好的樣品呈中性或弱酸性，且隨著pH值的升高，樣品的喜好度逐漸降低。此外，所有喜好度較高的樣品的相對谷氨酸鈉質量濃度均低于0.40 g/100 mL，且喜好度最高的樣品的相對谷氨酸鈉質量濃度約為0.35 g/100 mL，此結果在實際應用中也可作為參考。

3 結 論

本實驗運用感官評價方法探究了琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉間的相互作用關系，結果表明隨著琥珀酸二鈉添加量的增加，琥珀酸二鈉與谷氨酸鈉復合溶液的整體鮮味強度先增強后減弱，并在谷氨酸鈉與琥珀酸二鈉添加比例為6∶1時達到峰值，此時鮮味增強1.63 倍。同時對不同琥珀酸二鈉添加比例的復合溶液進行了喜好度測評，發現隨著添加比例的增加，對復合溶液的喜好度先上升后下降，在谷氨酸鈉與琥珀酸二鈉添加比例為15∶1時的喜好度最高，此時pH值呈中性。因此建議在實際應用中將谷氨酸鈉與琥珀酸二鈉的添加比例控制在10∶1以下，并調節pH值為中性，此時既能達到較高的鮮味相乘效果又能保證良好的口感。