谷胱甘肽增強甜味特性研究

畢繼才，林澤原，李洋，楊震，張肖楠，張令文，陳復生

(1.河南工業大學 糧油食品學院，鄭州 450001；2.河南科技學院 食品學院，河南 新鄉 453003)

隨著人們日常生活水平的提高，食物在滿足人們各種日常生活中的需求、帶來身心愉悅的同時，還可以使每個人的身體產生不同的生理和刺激味覺感受。味覺是人類口腔獨特的生理功能之一,口腔中的味蕾接收到的味覺信息不僅可以投射到大腦皮層下的中樞來調節食物的口味，還可以塑造人腦皮質的生理感知和味覺識別[1]。所有的味蕾都位于舌頭上，有酸、甜、苦、咸、鮮5種基本味道，它們中的每一種都會在舌頭的不同部位引起非常強烈的感覺，其中舌尖對甜味最敏感[2]。但是，隨著人們對食品口味的追求不斷提高，單一的風味特征不再能滿足人們的需求，且這些基本口味無法表達出食物濃厚、飽滿圓潤、回味悠長、平衡協調等復雜特征，早在1900年,日本科學家池田菊苗發現了這種具有復雜味道的活性物質，并將其定義為“kokumi”[3]。近年來,在許多食品中都能發現kokumi，其廣泛存在于動植物細胞中。

谷胱甘肽是一種含γ-酰胺鍵和巰基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成，有還原型和氧化型兩種形式，在生理條件下，還原型占大部分[4]。經化學鑒定，谷胱甘肽是第一種有濃郁香味的化合物[5-6]，具有較高的醫用價值與食用價值[7]。Tang等[8]在面包中添加了具有強烈感官特性的還原型谷胱甘肽，以增強面包的風味。當具有kokumi風味特性的物質僅溶于水中時，幾乎感覺不到味道，因此L-谷胱甘肽在水溶液中只會表現出輕微的澀味或苦味[9]。少量的L-谷胱甘肽添加到雞湯或者鮮味溶液中會使溶液的鮮味以及kokumi味增加，會增強溶液總體的呈味效果，它具有增強食物口感、延長回味的特點，滿足了人們對協調、醇厚、平衡口感的需求，故成為近年來國內外的研究熱點和新型調味品開發的重點方向。

在食物中，甜味受到人們的廣泛喜愛，是人類體驗到的最強烈的感覺之一[10]，為了加強食物的甜度，人們時常使用甜味劑。甜味劑是一種具有一定甜度的物質，只添加少量就能使食品變甜，但幾乎不產生熱能，營養價值較低[11]。其中蔗糖是使用量最大的一種甜味基準物[12]，是一種呈白色結晶粉末或晶體狀的非還原性雙糖，還是一種重要的調味品[13]。蔗糖的甜味能給人帶來愉悅的滿足感，其口感純正、回味甘甜，含有3個Ⅰ類羥基和5個Ⅱ類羥基，其甜味與分子中的8個羥基密切相關[14]。蔗糖不僅可以直接溶解和食用，還可以被人體快速消化吸收，日本東京農業大學的科學家通過研究發現，蔗糖有著促進鈣吸收的作用[15]。蔗糖不僅可以滿足人們對食品甜度的要求，而且具有很高的應用價值。

現如今，關于呈味肽中甜味肽的研究在國內外已經較為成熟，但是關于kokumi肽和呈味物質的增味特性的研究較少。因此，本實驗從稀釋度、溫度以及pH 3個方面，通過感官評價、單因素實驗以及正交實驗來探究谷胱甘肽對甜味物質的增味特性，為食品風味研究提供了參考，在“減糖不減味”的前提下，使得國民的飲食更加科學健康[16]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔗糖無水碳酸鈉(分析純)：天津市致遠化學試劑有限公司；谷胱甘肽：北京索萊寶科技有限公司；檸檬酸(分析純)：天津市光復科技發展有限公司；超純水。

1.2 儀器與設備

PHS-3G精密酸度計 上海儀電科學儀器股份有限公司；TopPette可調式移液槍 大龍興創實驗儀器(北京)有限公司；FA124萬分之一電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海力辰邦西儀器科技有限公司；HH系列數顯恒溫水浴鍋 江蘇科析儀器有限公司。

1.3 感官評價方法

通過感官評定進行初步實驗，參考GB/T 16291.1—2012 和劉建彬等[17]的方法，并對其進行了輕微改動。挑選烹飪與營養教育專業10名具備感官鑒別理論基礎的學生組成感官評定小組，成員為5女5男。首先對小組的每個成員進行基本的味覺功能訓練，即用 1.00 g/L的檸檬酸訓練酸味，5.00 g/L 的蔗糖訓練甜味，0.30 g/L的L-谷氨酸鈉訓練鮮味，3.00 g/L的L-亮氨酸訓練苦味，然后用谷胱甘肽和蔗糖的混合溶液來訓練味感，且小組成員對基本味道的認知是一致的[18]。感官評價均采用啜食技術(不需吞咽)，將待鑒評的溶液在口中停留10～15 s后吐出，然后采用清水漱口[19]。去掉最低值和最高值后除以個體數，便可獲得最終的感官評分結果。感官評分標準見表1，參考畢繼才等[20]的方法并略作改動。

表1 感官評價標準

1.4 確定閾值及稀釋梯度

通過參考分析，確定蔗糖的閾值濃度為5.00 g/L[21],谷胱甘肽的閾值濃度為0.25 g/L，根據Frank等[22]的方法，采用滋味稀釋測定法將谷胱甘肽純品和蔗糖純品制備成濃度為0.25，5.00 g/L的溶液，將它們混合在100 mL的容量瓶中作為母液，然后分別取10 mL母液。在蔗糖濃度保持不變的條件下，用超純水按照5，10，15，20，25，30，35，40，45，50倍的梯度逐漸稀釋，相對應的谷胱甘肽的濃度為50.00，25.00，16.67，12.50，10.00，8.33，7.14，6.25，5.56，5.00，4.54 mg/L。每組取10 mL樣品以從高到低的濃度逐漸稀釋并分配給10位感官評價者。參考呂艷春[23]的3種差別實驗法對每個稀釋度的溶液進行感官分析，當剛好可以確定溶液的某一稀釋度與蔗糖標準溶液之間的味道差異時，記錄稀釋倍數，即稀釋度(taste dilution，TD)，TD是每個評定員感官結果的平均值。在評定的最后一步，依據感官評定者的意見，確定的最佳稀釋梯度為 5，10，15，20，25倍。

1.5 單因素實驗

在表1的基礎上，對溶劑pH值、溶液稀釋度以及溶液溫度3個因素進行研究，根據表2對增味效果進行感官評價，以確定谷胱甘肽對蔗糖的最佳增味條件。

表2 感官評價標準

1.5.1 不同稀釋倍數對增味效果的影響

在室溫為25 ℃和溶液pH為6的條件下，確保蔗糖濃度不變，將混合溶液逐漸稀釋10，15，20，25，30，40倍，然后對其進行感官評價，從而確定最佳值。

1.5.2 溶液 pH 值對增味效果的影響

在室溫為25 ℃和稀釋度為20的條件下，分別按照 5，6，7，8，9的pH值調節蔗糖濃度恒定的混合溶液，然后進行感官評價以確定最佳pH值。

1.5.3 溫度對增味效果的影響

當稀釋度為20且溶劑pH為8時，將試劑分別在25，30，35，40，45 ℃的溫度下溶解，然后對其進行感官評價來確定最佳味覺效果的溫度。

1.6 正交實驗設計

基于單因素實驗開展正交實驗。在溶液稀釋度為15，20，25倍，溫度為20，30，40 ℃，pH值為7，8，9的條件下進行L9(33)三因素三水平的正交實驗，確定最優參數。正交實驗因素水平表見表3。

表3 正交實驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單因素實驗分析

2.1.1 稀釋度對溶液增味特性的影響

由圖1可知，在溶液溫度和pH一定，蔗糖濃度保持不變的條件下，隨著混合溶液稀釋倍數的增加，其感官評分先升高后逐漸降低。當稀釋度為10時，溶液中谷胱甘肽的濃度為25.00 mg/L,溶液的甜味顯現但不明顯；當稀釋度為15時，溶液中谷胱甘肽的濃度為16.67 mg/L，溶液中的甜味明顯但不純正，有少許回甘味；當稀釋度為20時，溶液中谷胱甘肽的濃度為12.50 mg/L，溶液中的甜味最明顯且最純正，在口腔中有強烈的綿長感，并且此時感官評分也最高。隨著稀釋倍數的逐漸增大，在蔗糖濃度不變的情況下，溶液中谷胱甘肽含量逐漸變小，溶液的味感開始產生酸味、苦澀感，并伴有異味，甜味越來越不明顯。由于谷胱甘肽本身具有澀味，當其處于一定濃度時才能展現出濃厚味，因此，在溶液溫度和pH一定的情況下，稀釋度對甜味物質的味感可能有一定影響。

圖1 稀釋度對溶液增味特性的影響

2.1.2 pH值對溶液增味特性的影響

由圖2可知，在溶液溫度為25 ℃和稀釋度為20的條件下，保證蔗糖濃度不變。當溶液pH為5時，有淡淡的甜味，但感受不是很明顯；在pH為6時，入口微甜且有回甘味，但味道不純正，伴隨一點兒金屬味；在pH為7時，甜味明顯但不純正，伴有異味；在pH為8時，甜味明顯且純正，無不良異味，在口腔中滯留時間較長。隨著pH繼續增大，當pH為9時，溶液開始有酸味、澀味、苦味、魚腥味和其他異味，令人十分抗拒。因此，在保持溶液溫度和稀釋度不變的情況下，當溶液pH為8時蔗糖味感明顯且純正，無不良味感，其感官評分也最高。表明谷胱甘肽和蔗糖混合溶液在不同的pH條件下對其味感有較大的影響。

續 表 分

圖2 pH對溶液增味特性的影響

2.1.3 溫度對溶液增味特性的影響

由圖3可知，在稀釋度為20和pH為8的條件下，溫度的變化對溶液有著一定的影響。當溶液處于20 ℃時，感受到的甜味并不明顯甚至沒有甜味；在30 ℃時感官評分最高，此時甜味最明顯且純正，回味甘甜，口感最好；當達到40 ℃時回味有點兒苦，甜味也不是很明顯。隨著溫度的持續升高，口腔的味覺感受變慢，甜味也呈下降趨勢。當溫度達到60 ℃時，接受度最差。由此可以發現，溫度對溶液的增味特性也有一定影響。

圖3 溫度對溶液增味特性的影響

續 表

2.2 正交實驗結果與分析

混合溶液正交實驗結果與分析見表4。

表4 正交實驗結果分析

由表4可知，當溶液處于A3B3C1，即稀釋度為25倍、溫度為40 ℃、pH為7時感官評分最高,通過計算K值得出一組實驗方案：稀釋度為25倍、溫度為40 ℃、pH為7。將兩種方案進行感官實驗對比，發現當谷胱甘肽與蔗糖溶液處于稀釋度25倍時蔗糖的甜味明顯，無不良異味，回味甘甜且有綿長感，此時的感官評分也最高。因此，比較了谷胱甘肽的稀釋度、溫度、pH值對混合溶液中蔗糖甜味效果的影響，其主次排列順序為A>B>C，同時確定了谷胱甘肽對蔗糖增甜效果最佳的配比為 A3B3C1，即谷胱甘肽與蔗糖在溫度為40 ℃、pH值為7、稀釋度為25倍時谷胱甘肽對蔗糖的增味效果最佳。

3 結論

本文通過感官評定法，運用單因素實驗和正交實驗研究了谷胱甘肽對蔗糖的增味特性，并對其條件進行了優化。對混合溶液稀釋倍數、溶液溫度以及溶液pH值3個因素進行研究。其單因素實驗確定的最佳結果為稀釋度20倍、溫度30 ℃、pH值8，此時谷胱甘肽對甜味具有較強的增味效果，混合溶液中甜味感明顯且綿長，谷胱甘肽的濃度為12.50 mg/L，蔗糖的濃度為5.00 g/L，其與谷胱甘肽的濃度比為400∶1。通過正交實驗獲得的最佳條件為稀釋度25倍、溫度40 ℃、pH值7，此時谷胱甘肽的濃度為12.50 mg/L，蔗糖的濃度為5.00 g/L，混合溶液在濃度比為400∶1感官評分最高，谷胱甘肽對蔗糖起到了增強甜味的特性。

綜上所述，由單因素實驗及正交實驗結果可知，谷胱甘肽對蔗糖在一定程度上起到了增強甜味的效果，使甜味在口腔中的滯留時間延長且回味甘甜，為谷胱甘肽在食品風味物質上的作用提供了參考。此外，因溶液所處環境、感官評價者生理狀況以及個體對甜味的喜好程度不同而存在一定差異。并且實驗發現女同學比男同學的味覺更敏感，男生的味覺包容性很強。丹麥食品科學家通過味覺研究發現，女性更善于識別不同濃度的甜味和酸味[24]。男女感受的不同也使實驗有一定的誤差，因此該實驗還需要借助味覺儀器進行進一步的驗證。