長江刀鱭呈鮮關(guān)鍵物質(zhì)與無機離子的交互作用

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)細嫩，肉味鮮美，肥而不膩，兼有微香，食用價值高[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)主要是一些無機離子[5-6]。雖然呈/增鮮物質(zhì)的種類如今已經(jīng)探明，但對于“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——味精當量(equivalent umami concentration，EUC)計算公式[8-9]，但是各種鮮味相關(guān)物質(zhì)對鮮味強度的貢獻度未見報道。實驗室以往的工作發(fā)現(xiàn)，長江刀鱭蒸制肉的鮮味強度，感官評價結(jié)果與EUC計算結(jié)果間存在一定差異，進而對長江刀鱭肉萃取液與人工模擬復(fù)配液進行三角法差異顯著性分析試驗，長江刀鱭肉萃取液與復(fù)配液的鮮味強度接近、無顯著性差異且均顯著高于長江刀鱭EUC (P<0.05)，表明使用EUC公式評估復(fù)雜樣品體系的鮮味確實存在一定的局限性[10]。食品的鮮味不僅由鮮味相關(guān)物質(zhì)的簡單積累疊加產(chǎn)生，還來自于呈鮮組分和增鮮物質(zhì)間的協(xié)同作用。因此，在評價復(fù)雜體系的鮮味強度時，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)卵前長江刀鱭(重(120.68±16.10) g，長(28.92±1.31) cm)，于2014年3月采自江蘇靖江永濟港。產(chǎn)卵前長江刀鱭捕獲后層冰層魚裝于密封箱中，24 h內(nèi)運回實驗室，進行去頭、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。

氨基酸標準品，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；核苷酸標準品，西格瑪奧德里奇化工股份有限公司；食品級NaOH等離子標準品，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Waters公司；L-8800 氨基酸自動分析儀，日本Hitachi公司；UV-2200紫外可見分光光度儀，美國Unico公司；ZEEnit 700石墨爐原子吸收光譜儀，德國耶拿公司；ZD-2自動電位滴定儀，上海雷磁公司；Avanti J-26XP高速冷凍離心機，美國Beckman公司。

1.3 實驗方法

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定，參照RYDER[11]。游離氨基酸使用氨基酸自動分析儀測定，參照KONOSU等[12]。K+、Na+的測定使用石墨爐原子吸收光譜儀，參照“GB 5009.91—2017, 食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定”[13]。磷酸鹽的測定使用紫外可見分光光度儀，參照“GB 5009.87—2016, 食品安全國家標準 食品中磷的測定”[14]。氯離子的測定使用自動電位滴定儀，參照“GB/T 9695.8—2008, 肉與肉制品 氯化物含量測定”[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調(diào)整“二元混合體系”的具體構(gòu)成。對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順序進行調(diào)整。

1.5 試驗設(shè)計

本試驗從關(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)。通過感官試驗、Thurstone對比判定法則和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)的鮮味強度——以等價MSG濃度表示。繪制增鮮無機離子的“濃度—等價MSG濃度曲線”，根據(jù)曲線斜率變化掌握增鮮無機離子對呈鮮氨基酸(核苷酸)的增鮮作用規(guī)律，并通過計算長江刀鱭中所有關(guān)鍵增鮮物質(zhì)與呈鮮組分的含量比值范圍，確定增鮮無機離子與呈鮮氨基酸(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”[16]，從感官品評小組中選擇50名感官品評員對產(chǎn)卵前長江刀鱭蒸制肉中關(guān)鍵性鮮味相關(guān)物質(zhì)的復(fù)配液進行貢獻度大小排序，評價員所給出的每個樣品的序位稱為秩，所得結(jié)果通過計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)的貢獻度大小。各樣品秩和大小前后順序即代表了評價小組對待測樣品的評價排序結(jié)果，樣品的秩和越低，表明樣品復(fù)配液的鮮味強度越低。

1.6.2 樣品鮮味強度值的判定

由經(jīng)過培訓(xùn)的感官品評員依次從全部10個不同濃度樣品中抽取3個進行鮮味強度的比較，挑選出鮮味強度最大的樣品賦值為1(其余2個賦值為0)[17-18]。擬召集25名感官品評員開展試驗，確保所有N個樣品均被感官品評員評價過20次，根據(jù)每個樣品經(jīng)20次感官評定得到的“賦值總和”來確定其鮮味強度值的大小。

1.7 數(shù)據(jù)處理

1.7.1 “鮮味強度差值”的計算

參照Thurstone提出的“對比評判法則”，求得各組分每2個樣品間的“鮮味強度差值”。其計算公式如式(1)：

(1)

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

S1-S2=1.414 2X12

(2)

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

1.7.2 感官評分法的數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件的單因素方差分析(One-Way ANOVA)功能來實現(xiàn)通過評分判定在食品感官分析中兩個以上的樣品之間是否存在感官上可察覺性的明顯差異。評分法的數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0和Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)卵前長江刀鱭蒸制肉中關(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測定。

表1 產(chǎn)卵前長江刀鱭蒸制肉中關(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±標準差，pH=6.8。

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

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 長江刀鱭關(guān)鍵性鮮味物質(zhì)與無機離子的交互作用

當呈鮮物質(zhì)單獨存在時，鮮味強度值會隨著濃度的升高而呈現(xiàn)“S型”的上升趨勢(圖1)。通過以下圖2～圖5可明顯看出，當無機離子存在時，其與單一呈鮮物質(zhì)的復(fù)配液鮮味強度并不是呈現(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)在與無機離子一定比例配比的復(fù)配液中，這表明無機離子對鮮味物質(zhì)鮮味的呈現(xiàn)確實有一定的作用。無機離子是鹽在水溶液中電離出來的產(chǎn)物，且正負離子都會影響味感的形成。無機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，其實質(zhì)可能與呈鮮組分所電離出的正負離子與無機離子之間的相互作用有關(guān)[20]。

圖1 單個滋味物質(zhì)的濃度-強度心理物理學(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)被多篇文獻報道具有鮮味增強作用，在本試驗中這個結(jié)論也得到了證實。HAYASHI等[24]通過研究發(fā)現(xiàn)，Na+、Cl-等無機離子對鮮味的呈現(xiàn)具有重要作用，去除Na+和Cl-則會導(dǎo)致鮮味的徹底消失。實驗室前人的研究也表明無機離子的存在(尤其是Na+及Cl-)對鮮味的呈現(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，對比Na+與5種呈鮮物質(zhì)的增鮮效果，其對Glu、Gly和IMP均有較強的鮮味增強作用，而對GMP和AMP則無明顯的增鮮作用。

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分別進行二元交互作用，配比為4∶6～1∶9時，其鮮味強度值均大于0∶10時單一呈鮮物質(zhì)的鮮味強度值。Glu酸味顯著而鮮味較弱，與Na+結(jié)合使得谷氨酸的NH3+和COO-兩個基團之間靜電作用形成帶負電荷的五元環(huán)結(jié)構(gòu)(HOOC-(CH2)2-CHNH2-COO-)，當此結(jié)構(gòu)周圍有Na+存在時，易于被鮮味受體所接受，但在Glu溶液中的Na+無法完全包裹五元環(huán)基團，所以添加NaCl具有對比增鮮的作用[20]。但當NaCl過量時，由Na+所產(chǎn)生的咸味會遮蓋鮮味[25]。與其他離子不同，Na+在與產(chǎn)卵前長江刀鱭蒸制肉樣本中含量較低的鮮味物質(zhì)Gly進行二元交互反應(yīng)時同樣具有較強的鮮味增強效果，這表明Na+在長江刀鱭的鮮味體系中確實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)卵前長江刀鱭樣品中K+的含量遠高于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，配比為2∶8和1∶9的組別鮮味強度值均大于0∶10時的單一呈鮮物質(zhì)的鮮味強度值，表明K+對于Glu、Gly和GMP有較為明顯的鮮味增強作用，K+對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

本試驗得出了長江刀鱭9種主要呈/增鮮物質(zhì)對鮮味貢獻度的重要性排列順序，并初步得出了鮮味體系中無機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江刀鱭無機離子、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)的研究進一步探明。