长江刀鲚呈鲜关键物质与无机离子的交互作用

曾欢，苏红，郑锦媛，陶宁萍,2*

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306) 2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海，201306)

刀鲚(Coiliaectenes)，俗称刀鱼，肉质细嫩，肉味鲜美，肥而不腻，兼有微香，食用价值高[1-2]。在刀鲚的完整风味轮廓中，以“鲜味”特征尤为突出[3]。所有刀鲚品种中以长江刀鲚最为著名[4]。

食品中的鲜味物质从广义上讲包括两大类：呈鲜组分和增鲜物质。呈鲜组分主要分为游离氨基酸类5′-核苷酸类、小分子肽类以及有机酸类等，鱼体中含量较高的呈鲜物质以游离氨基酸类和5′-核苷酸类为主；增鲜物质主要是一些无机离子[5-6]。虽然呈/增鲜物质的种类如今已经探明，但对于“复杂多元体系”中不同呈/增鲜组分的相互作用，目前尚无系统研究。KUNINAKA最早提出了谷氨酸和5′-核苷酸有明显的相乘作用[7]。YAMAGUCHI等于1967年开始研究谷氨酸钠和核苷酸二钠间的鲜味协同作用，基于大量感官试验的结果，于1971年提出了具体的描述游离氨基酸和呈味核苷酸相乘作用(协同作用)的公式——味精当量(equivalent umami concentration，EUC)计算公式[8-9]，但是各种鲜味相关物质对鲜味强度的贡献度未见报道。实验室以往的工作发现，长江刀鲚蒸制肉的鲜味强度，感官评价结果与EUC计算结果间存在一定差异，进而对长江刀鲚肉萃取液与人工模拟复配液进行三角法差异显著性分析试验，长江刀鲚肉萃取液与复配液的鲜味强度接近、无显著性差异且均显著高于长江刀鲚EUC (P<0.05)，表明使用EUC公式评估复杂样品体系的鲜味确实存在一定的局限性[10]。食品的鲜味不仅由鲜味相关物质的简单积累叠加产生，还来自于呈鲜组分和增鲜物质间的协同作用。因此，在评价复杂体系的鲜味强度时，还需要考虑到增鲜物质和呈鲜组分的相互作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本研究所用的产卵前长江刀鲚(重(120.68±16.10) g，长(28.92±1.31) cm)，于2014年3月采自江苏靖江永济港。产卵前长江刀鲚捕获后层冰层鱼装于密封箱中，24 h内运回实验室，进行去头、皮及内脏处理后，将肌肉捣碎混匀并分装于自封袋，置于-80 ℃冰箱中贮藏待用。

氨基酸标准品，国药集团化学试剂有限公司；核苷酸标准品，西格玛奥德里奇化工股份有限公司；食品级NaOH等离子标准品，生工生物有限公司。

1.2 仪器与设备

e2695高效液相色谱仪，美国Waters公司；L-8800 氨基酸自动分析仪，日本Hitachi公司；UV-2200紫外可见分光光度仪，美国Unico公司；ZEEnit 700石墨炉原子吸收光谱仪，德国耶拿公司；ZD-2自动电位滴定仪，上海雷磁公司；Avanti J-26XP高速冷冻离心机，美国Beckman公司。

1.3 实验方法

产卵前刀鲚蒸制肉中的5′-核苷酸含量用高效液相色谱仪测定，参照RYDER[11]。游离氨基酸使用氨基酸自动分析仪测定，参照KONOSU等[12]。K+、Na+的测定使用石墨炉原子吸收光谱仪，参照“GB 5009.91—2017, 食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定”[13]。磷酸盐的测定使用紫外可见分光光度仪，参照“GB 5009.87—2016, 食品安全国家标准 食品中磷的测定”[14]。氯离子的测定使用自动电位滴定仪，参照“GB/T 9695.8—2008, 肉与肉制品 氯化物含量测定”[15]。

1.4 増鲜物质与呈鲜组分复配液的制备

从关键性鲜味相关物质中选取一种增鲜物质与呈鲜氨基酸(核苷酸)一起配制成一系列总浓度不同的混合溶液(即二元混合体系)。在单个二元混合体系中，假定其中的呈/增鲜组分的浓度之和恒定为X，那么样品1为Glu的浓度为0.1X，Na+的浓度为0.9X；样品2为Glu的浓度为0.2X，Na+为0.8X；以此规律类推，随后在上述比例范围内设置一系列的等浓度梯度来调整“二元混合体系”的具体构成。对于不同总浓度下的二元混合体系，其所含关键呈鲜氨基酸和核苷酸的组成比例统一按照0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0顺序进行调整。

1.5 试验设计

本试验从关键性鲜味物质中选取一种增鲜物质与关键呈鲜氨基酸(核苷酸)一起配制成一系列总浓度不同的混合溶液(即二元混合体系)。通过感官试验、Thurstone对比判定法则和Yamaguchi概率法，分别求得不同二元混合体系(含总浓度不同或具体构成不同)的鲜味强度——以等价MSG浓度表示。绘制增鲜无机离子的“浓度—等价MSG浓度曲线”，根据曲线斜率变化掌握增鲜无机离子对呈鲜氨基酸(核苷酸)的增鲜作用规律，并通过计算长江刀鲚中所有关键增鲜物质与呈鲜组分的含量比值范围，确定增鲜无机离子与呈鲜氨基酸(核苷酸)的最高及最低适用范围。替换选取关键增鲜物质和呈鲜组分的种类，将它们配制成一系列总浓度不同的二元混合体系。重复上述步骤，最终探明增鲜物质对呈鲜组分的增鲜规律。

1.6 感官方法

1.6.1 感官排序法

参照《感官分析方法学排序法(GB/T12315—2008)》中的“平衡不完全区组设计”[16]，从感官品评小组中选择50名感官品评员对产卵前长江刀鲚蒸制肉中关键性鲜味相关物质的复配液进行贡献度大小排序，评价员所给出的每个样品的序位称为秩，所得结果通过计算样品秩和及最小显著差(LSD)，以确定关键性鲜味相关物质的贡献度大小。各样品秩和大小前后顺序即代表了评价小组对待测样品的评价排序结果，样品的秩和越低，表明样品复配液的鲜味强度越低。

1.6.2 样品鲜味强度值的判定

由经过培训的感官品评员依次从全部10个不同浓度样品中抽取3个进行鲜味强度的比较，挑选出鲜味强度最大的样品赋值为1(其余2个赋值为0)[17-18]。拟召集25名感官品评员开展试验，确保所有N个样品均被感官品评员评价过20次，根据每个样品经20次感官评定得到的“赋值总和”来确定其鲜味强度值的大小。

1.7 数据处理

1.7.1 “鲜味强度差值”的计算

参照Thurstone提出的“对比评判法则”，求得各组分每2个样品间的“鲜味强度差值”。其计算公式如式(1)：

(1)

式中：S1和S2分别代表经感官评定得到2个不同样品的“鲜味强度值”(即赋值总和)，X12代表2个样品间的“鲜味强度差值”，σ1和σ2代表2个样品各自数据的离散度。当被测样品具有较大样本量时，其所得数据点趋于正态分布，故离散度σ1=σ2=σ≈1，因此公式(1)可简化为公式(2)：

S1-S2=1.414 2X12

(2)

依据公式(2)可快速求得每2个相邻浓度样品间的“鲜味强度差值”，故可由最低浓度样品的“鲜味强度值”(S1)以及每2个相邻浓度样品间的“鲜味强度差值”(X12,X23,X34…)，建立该组分“浓度-鲜味强度”曲线。

1.7.2 感官评分法的数据处理

采用SPSS软件的单因素方差分析(One-Way ANOVA)功能来实现通过评分判定在食品感官分析中两个以上的样品之间是否存在感官上可察觉性的明显差异。评分法的数据采用SPSS 17.0和Excel 2010进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 产卵前长江刀鲚蒸制肉中关键性鲜味相关物质含量

表1产卵前长江刀鲚蒸制肉中关键性鲜味相关物质含量按照1.3测定。

表1 产卵前长江刀鲚蒸制肉中关键性鲜味相关物质含量 单位：mg/100g

注：表中数据为平均值±标准差，pH=6.8。

2.2 产卵前长江刀鲚关键性鲜味相关物质贡献度比较

表2 关键性鲜味相关物质感官排序秩次结果Table 2 Results from the ranking test of key umami-related compounds

注：Glu、Gly等9种鲜味相关物质代表缺失该物质的复配液样品；关键代表9种关键物质的复配液。

2.3 长江刀鲚关键性鲜味物质与无机离子的交互作用

当呈鲜物质单独存在时，鲜味强度值会随着浓度的升高而呈现“S型”的上升趋势(图1)。通过以下图2～图5可明显看出，当无机离子存在时，其与单一呈鲜物质的复配液鲜味强度并不是呈现出规律性的“S型”曲线，而大多是呈现“山型”曲线，最高值均出现在与无机离子一定比例配比的复配液中，这表明无机离子对鲜味物质鲜味的呈现确实有一定的作用。无机离子是盐在水溶液中电离出来的产物，且正负离子都会影响味感的形成。无机离子本身不具有鲜味，但与鲜味物质协同作用体现出鲜美滋味，其实质可能与呈鲜组分所电离出的正负离子与无机离子之间的相互作用有关[20]。

图1 单个滋味物质的浓度-强度心理物理学理论曲线[19]Fig.1 The concentration of individual flavor substance-strength psychophysical theoretical curve

2.3.2 Cl-与核苷酸及氨基酸的交互作用结果与分析

图3 Cl-与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+与核苷酸及氨基酸的交互作用结果与分析

Na+已经被多篇文献报道具有鲜味增强作用，在本试验中这个结论也得到了证实。HAYASHI等[24]通过研究发现，Na+、Cl-等无机离子对鲜味的呈现具有重要作用，去除Na+和Cl-则会导致鲜味的彻底消失。实验室前人的研究也表明无机离子的存在(尤其是Na+及Cl-)对鲜味的呈现十分重要。Na+与核苷酸及氨基酸的交互作用结果见图4，对比Na+与5种呈鲜物质的增鲜效果，其对Glu、Gly和IMP均有较强的鲜味增强作用，而对GMP和AMP则无明显的增鲜作用。

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

Na+在与Glu、Gly和IMP分别进行二元交互作用，配比为4∶6～1∶9时，其鲜味强度值均大于0∶10时单一呈鲜物质的鲜味强度值。Glu酸味显著而鲜味较弱，与Na+结合使得谷氨酸的NH3+和COO-两个基团之间静电作用形成带负电荷的五元环结构(HOOC-(CH2)2-CHNH2-COO-)，当此结构周围有Na+存在时，易于被鲜味受体所接受，但在Glu溶液中的Na+无法完全包裹五元环基团，所以添加NaCl具有对比增鲜的作用[20]。但当NaCl过量时，由Na+所产生的咸味会遮盖鲜味[25]。与其他离子不同，Na+在与产卵前长江刀鲚蒸制肉样本中含量较低的鲜味物质Gly进行二元交互反应时同样具有较强的鲜味增强效果，这表明Na+在长江刀鲚的鲜味体系中确实起到重要的增鲜作用。

2.3.4 K+与核苷酸及氨基酸的交互作用结果与分析

产卵前长江刀鲚样品中K+的含量远高于Na+，但是其与核苷酸及氨基酸的二元交互结果增鲜效果不如Na+显著，可能的原因如Glu最适宜和Na+相结合被鲜味受体所接受。K+与核苷酸及氨基酸的交互作用结果见图5，在K+与Glu、Gly和GMP的二元交互作用时，配比为2∶8和1∶9的组别鲜味强度值均大于0∶10时的单一呈鲜物质的鲜味强度值，表明K+对于Glu、Gly和GMP有较为明显的鲜味增强作用，K+对其余几种呈鲜组分的增鲜效果不明显。SCHIFFMAN等[26]的研究表明Na+和K+的加入能够降低Glu溶液的滋味阈值，这可能是K+对于Glu有较为明显的增鲜作用的原因。

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

3 结论

本试验得出了长江刀鲚9种主要呈/增鲜物质对鲜味贡献度的重要性排列顺序，并初步得出了鲜味体系中无机离子和主要呈鲜组分的适宜鲜味配比，但具体的配比比值以及在长江刀鲚无机离子、氨基酸和核苷酸的三元鲜味混合体系中的适宜比例还需要后续的研究进一步探明。