食品鲜味研究热点：争议与功能

刘 源，朱忆雯，李明阳，张宁龙，王文利

（上海交通大学农业与生物学院，上海 200240）

古往今来，人类对于美味的追求从未停止。美味是一种综合的感受，体现在气味、滋味和口感等多个方面。其中，鲜味作为基本滋味（酸、甜、苦、咸、鲜）之一，赋予食品鲜美可口的味觉体验，对调和食品整体风味发挥重要作用。尽管鲜味的提出已逾千年，鲜味的科学研究亦已百余年，但人们对于鲜味这一特殊滋味的讨论从未停止。特别地，对部分鲜味成分如谷氨酸钠（monosodium glutamate，MSG，又称味精）等的安全性和对身体的副作用等问题一直存疑。因此，本文分析讨论鲜味的争议和安全性问题，归纳鲜味的功能特性，以期增加人们对于鲜味的科学认知，进而启发更深层的研究与探索。

1 鲜味科学史

鲜味的记录历史悠久，但鲜味科学的诞生却始于近代。1908年，日本科学家Ikeda从“昆布”（即海带）（）中首次发现呈鲜物质：谷氨酸盐，并以日语中的うまい（umai，美味）为词根，将这种滋味命名为‘うま味’（即umami，鲜味）。随后，Kodama等和Kuninaka分别从干鲣鱼和香菇汤中发现了鲜味核苷酸：5’-肌苷酸（inosinic acid，IMP）和5’-鸟苷酸（guanylic acid，GMP），并进一步提出了核苷酸和谷氨酸盐之间的协同效应。彼时对于鲜味科学的探索已初步展开，但受长期饮食文化和宗教差异等因素的影响，鲜味仅在东北亚地区被认为是一种单独的味觉，而在欧美等国家仅将其作为一种增味剂，这也在一定程度上导致了鲜味科学发展缓慢。

1982年，日本科学家们组织成立了鲜味研究协会，开展系列研讨。鲜味作为基本滋味的证据也被逐一报道。符合国际认定的基本滋味通常需具备如下条件：1）不可复制性，即不可由现有基本滋味组合形成；2）具有生理学证据，应通过心理生理学和电生理学研究证明；3）存在特定受体；4）可获得性，存在于多种食物中。基于此，Yamaguchi证明了4 种基本滋味（甜、酸、咸和苦）若位于四面体的4 个顶点，则鲜味远离任何顶点；Ninomiya等发现在小鼠的舌咽神经中存在单纤维对MSG具有良好响应，但对氯化钠（NaCl）却几乎没有响应。Baylis等在测量单神经纤维在猕猴味觉皮层的作用时发现了对谷氨酸信号响应最优的单神经纤维；Nakamura等为探究鲜味是否是由Na引起的，将作为NaCl反应抑制剂的阿米洛利加入到MSG和5’-GMP的混合物中，发现阿米洛利不会影响协同作用带来的鲜味反应，表明鲜味并不是由咸味引起的，而是独立于咸味存在的另一种滋味。随着代谢型谷氨酸受体1/4（metabotropic glutamate receptor 1/4，mGluR1/4）与特异性鲜味受体（taste receptor type 1/3 member，T1R1/T1R3）的发现，鲜味作为一种基本味觉逐渐被普遍接受，鲜味科学的研究由此步入正轨。图1总结了鲜味研究发展的关键节点。

图1 鲜味研究关键进程Fig. 1 Key development process of umami research

2 鲜味的争议

虽然鲜味作为一种基本味觉在科学上已无争议，但产业界以及消费者对于鲜味的认知程度不一。其中鲜味到底是一种怎样的感官体验、鲜味肽的呈味特性等问题一直是讨论的焦点，故本章以此为切入点展开探讨。

2.1 鲜味的感知

不同个体对鲜味的感受存在差异。在第一届鲜味国际研讨会上，O’Mahony公开了一份关于日本和美国民众对MSG的感官描述报告。结果表明，超过50%的日本受试者能够将MSG的滋味与鲜味联系起来，而仅10%的美国受试者表示MSG的滋味是鲜味，超过40%认为是咸味。造成这一差异可能源于欧美和亚洲国家不同的“汤文化”。欧美国家的浓汤一般由肉类和蔬菜熬制，富含多种游离氨基酸，味型复杂，难以将MSG的滋味与鲜味等同，不能形成明确的鲜味认知；而日本的高汤主要由海带熬制，其中游离氨基酸种类少且主要为谷氨酸。因此，日本受试者很容易将MSG滋味与高汤中由谷氨酸盐类所呈现的鲜味相匹配。

相比于其他4 种基本滋味，鲜味给人的感受比较微妙。广义的鲜味指“美味”（delicious taste），是一种风味饱满、平衡的感觉。而狭义的鲜味，则是由MSG等鲜味物质引发的口腔化学感受，具体可描述为可口（savory）、肉味（meaty）、饱满（satiating）、浓郁（rich）、唾液诱发（saliva-inducing）、蔓延、持续时间长等。鲜味为食物带来了浓厚、垂涎感，增加了对食物的渴望，而缺乏鲜味的食物相对单调、平淡。

研究表明，鲜味物质只有在一定量的盐离子（Na、Cl或K等）包围阴离子的情况下，才能充分呈现其特有的鲜味。一般来说，低浓度的NaCl可以提升鲜味，但当NaCl浓度过高时，鲜味则会被咸味所掩盖。MSG与其他基本滋味的互作与两者的浓度有关。最新研究发现在简单水溶液体系中，添加MSG并没有影响溶液的甜味、咸味、酸味和苦味，但这4 种滋味却对鲜味有抑制或掩盖效果。目前的研究多在模型溶液中进行，因此鲜味感知与互作需要在更加真实、多元的食品体系中验证，从受体、信号转导、脑部响应、行为、生理与心理反馈层面考察。鲜味感知通路如图2所示。

图2 鲜味感知通路[28]Fig. 2 Pathway of umami taste perception[28]

2.2 鲜味肽的呈味特性

典型鲜味物质如MSG、核苷酸和琥珀酸二钠等的感官特性已被广泛报道。MSG溶液在pH 6～8时，其解离率高并呈现强鲜味。近年来，鲜味肽作为新型鲜味物质备受关注，经天然提取或人工合成，是呈鲜的小分子肽。根据呈鲜和助鲜特性，美味肽可以分为鲜味肽和鲜味增强肽，后者自身无鲜味，但具有增鲜特性。然而，有关鲜味肽的呈味特性却众说纷纭。

鲜味肽呈味的争议主要来源于其不同的制备方式，一般天然来源（食品或者酶解产物）的鲜味肽具有明显的鲜味，而确定序列后经人工合成的部分鲜味肽则呈味更为复杂。以牛肉风味肽（beefy meaty peptide，BMP）为例，1978年Yamasaki等首次在牛肉中鉴定出BMP，并发现BMP的鲜味比谷氨酸更加突出。然而，当对合成和经分离提取所得的BMP进行滋味对比时，合成BMP呈咸、酸和甜味，并无鲜味。之后近20 年中，不同学者提出合成的BMP无甜味、有鲜味、无鲜味等多种不同的结果。van Wassenaar等指出，合成BMP中可能含有某些杂质，导致感官评价结果受到干扰，并推测这些杂质可能来源于副反应，比如合成过程中的外消旋作用或不完整的肽序列。笔者团队针对BMP的呈味进行了综述报道，发现BMP多元的呈味特性主要与其所处的不同体系相关。

van den Oord等通过感官评价重新检验了前人报道的12 条鲜味二肽和4 条鲜味三肽。结果发现，在pH 4.0/6.0及含/不含0.6%（质量分数）NaCl条件下，上述16 条肽均无鲜味；并且在pH 6.0时，5.4 mmol/L Glu-Glu与0.6 mmol/L IMP的混合物与0.6 mmol/L IMP单一溶液的滋味并无差异。van den Oord等认为上述肽呈味差异主要有以下两个原因：1）某些苦味肽或氨基酸衍生物的干扰；2）品尝程序与评价员的文化差异。然而，后者已被证明对鲜味评估结果的影响很小。

此外，合成肽的制备方法、天然来源和合成肽之间的构象差异也是影响鲜味肽滋味特性的因素。例如，酸催化剂影响酸性二肽的中性盐溶液的滋味。多肽的合成与纯化需要三氟乙酸参与，因此鲜味肽中残留的三氟乙酸可能影响其呈味特性。通过中和酸根离子，可以提升鲜味肽的呈鲜效果。研究报道在呈酸性的二肽和三肽溶液中在加入氢氧化钠使pH值至6时，肽溶液均产生了鲜味，其中Glu-Asp钠盐的鲜味最强。鲜味肽合成过程中可能引入-氨基酸，这也使得合成的和天然的鲜味肽结构产生了一定差异，最终影响肽的呈味属性。

鲜味肽的呈味验证主要通过感官分析进行，传感评价、计算化学、分子对接等方法联用逐渐成为对鲜味肽呈味特性进行综合判断的可靠方法（图3）。笔者团队构建了基于受体、细胞和组织等系列鲜味生物传感器，同时基于受-配体结合能力的强弱实现鲜味判定，结果与感官评价结果呈较好的正相关。同时，本团队利用量子化学、分子对接结合人工智能分析鲜味受体与鲜味肽的作用规律，从多角度系统地研究了目前已知鲜味肽的呈味规律，对已报导的鲜味肽进行活性位点和鲜味受体活性中心的预测，从而建立了用于开发鲜味肽评价系统的数据库。多重技术的综合应用为鲜味肽挖掘和呈鲜机制解析提供了分子、生理、心理物理等方面的理论支撑。

图3 鲜味肽的分离鉴定与评价方法Fig. 3 A summary of methods for isolation, identification and evaluation of umami taste peptides

2.3 鲜味成分的安全性

鲜味成分的安全性争议主要由鲜味剂产品引起，其中味精的争议报道最多。“味精”一词在当今饮食文化中颇受偏见。“精”的本义是指物质中最纯粹的部分。然而，诸如醋精、瘦肉精等滥用，味精一词带给消费者化工合成的不良遐想，与当前追求天然、绿色的饮食观念相冲突，从而导致部分民众对于味精的误解根深蒂固。目前，味精主要是由微生物（谷氨酸棒杆菌等）发酵，经过提取、中和、结晶、分离、干燥等多步制成。味精类产品的主要成分即为MSG（以干基计≥80.0%），狭义上讲，味精等同于MSG。以下介绍了民众对于味精/MSG安全性的质疑缘始与安全性评估结果。

2.3.1 味精与中餐馆综合征

我国部分地区存在长期过量使用盐、味精等调味品的现象，在部分餐馆和外卖食品中尤为突出。关于味精安全性最受关注的事件是1968年首次报道的中餐馆综合征（Chinese restaurant syndrome，CRS）。Kwok称自己在食用中餐后出现了颈部、手臂麻木和心悸等症状，并将这些病症归因于食物中的味精。1969年，Schaumburg等再次提出味精是CRS的诱发因素。然而，后续系列实验研究和调查表明，CRS症状与味精的摄入并无相关性。美国大型问卷调查得出在3 222 个被访者中，只有6 人（0.19%）的CRS与食用中国菜有关，但该部分数据也因涉及种族歧视等不良动机而遭到了质疑。

2.3.2 味精的安全性质疑

实际上，味精之“臭”可部分归因于20世纪60年代食品工业的快速发展。这一时期，味精被食品公司大量添加于质量低劣、制作粗糙或是因保存不当而风味劣变的食材或食品生产中，帮助食品公司以次充好或掩盖劣质食品特性。消费者在食用此类食品后出现不良反应，而将矛头指向了添加至食品中的味精。

1969年Olney的研究表明向新生小鼠单次皮下注射高浓度的MSG会导致其脑部神经元坏死，其他研究人员陆续对大鼠、狗及猴进行注射或饲喂实验，详细结果如表1所示。仅在对新生小鼠单次灌胃不低于1 000 mg/kgMSG或单次皮下注射不低于500 mg/kgMSG时，才可能导致神经性损伤。而对新生大鼠以500 mg/（kg·d）MSG灌胃10 d则无脑损伤，对猴、狗单次灌胃低于4 000 mg/kgMSG也无脑损伤。另外，采用强制注射MSG溶液或空腹直接注入胃肠道的实验方法与人类日常饮食习惯差异巨大，影响了MSG在胃肠道中的正常代谢。例如，将果蔬中广泛存在的氯化钾注射到动物体内会导致其心脏骤停或死亡，但氯化钾却作为一种食品添加剂常存在于低钠盐和矿物质水等。

表1 MSG对部分动物的毒性研究结果Table 1 Recent studies on toxicity of MSG to several animal models

近年来，MSG的消化代谢相关研究从表观分析深入至机制解析。研究报道称MSG可诱导肾细胞构筑改变，引起肾小管细胞水肿，直接或间接干扰肾细胞的能量代谢，进而导致细胞损伤和急性肾功能不全，最终导致肾脏衰竭，但具体的作用机理尚不明确。由于MSG含有Na，过量摄入可能引发人体中枢神经系统和心血管系统的不良反应。关于MSG导致肥胖效应的机制，最新研究发现向小鼠饲喂60、300 mmol/L的MSG溶液两周后，小鼠摄入能量分别增长了19.6%和24.8%，体质量分别增加了12.8%和19.2%。推测其作用机制为MSG代谢后经AMP脱氨酶2（adenosine monophosphate deaminase 2，AMPD2）生成IMP，激活肝脏和大脑中的嘌呤降解通路生成尿酸，进而诱导小鼠产生代谢综合征。也有研究认为饮食中摄入高浓度的MSG会引起小鼠下丘脑炎症，从而促进过度饮食，导致体质量增加。

除了动物模型外，以人为样本的行为学研究也逐渐开展。在中国健康成年人中，通过24 h回顾法和问卷调查了膳食摄入MSG与身体质量指数的相关性，发现MSG摄入量与超重呈正相关。刘庆芝等以问卷采集居民膳食中MSG的摄入情况与糖尿病患病信息，发现糖尿病患者对味精的喜好及摄入量高于未患病人群，说明糖尿病可能与味精过量食用存在联系。但这类相关性结果受行为学研究方法、样本数量和复杂性等因素影响，结果呈现不一致，且机制仍未被阐明。

MSG作为日常摄入的调味品，消化过程中肠道菌群的变化也逐渐受到关注。刘淑君等以MSG为底物进行肠道微生物的体外发酵，根据发酵液中丁酸产量激增与埃希氏菌属和拟杆菌属丰度升高的现象，推测这两种菌属在MSG转化为-氨基丁酸过程中发挥潜在作用。此外，适量的MSG可维持肠道结构的完整性，缓解肠道炎症水平的上升，维持肠道菌群的稳态，增加益生菌的相对丰度。

MSG在进入人体后以谷氨酸和Na形式存在，两者均是食品中常见的组分。由于血脑屏障的不同，小鼠比灵长类动物更容易受到MSG的影响，小鼠模型结果与人体结果的差异需要考虑在内。数据显示，亚洲民众的味精日摄入量约为1.2～3.0 g/d，而其他工业化国家一般为0.3～1.0 g/d。现代流行病学研究表明长期适量摄入MSG并无明显的毒性或其他不良反应。

2.3.3 国际机构对于MSG安全性评估

粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）、欧洲共同体食品科学委员会（Scientific Committee for Food of European Economic Community，SCF）、美国实验生物学学会联合会（Federation of American Societies for Experimental Biology，FASEB）与欧洲食品安全局（European Food Safety Authority，EFSA）、美国食品和药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）等国际机构对MSG的安全性进行了评估。如表2所示，国际机构和各国食品安全管理部门对MSG的安全性广泛肯定。2017年EFSA将MSG的每日可接受摄入量进行了重新评估，并确定MSG每日允许摄入量（acceptable daily intake，ADI）为30 mg/kg。基于此数据，在日常饮食中，味精一般是安全的。

表2 国际机构对MSG的安全性评估Table 2 MSG safety evaluation by international agencies

3 鲜味的功能

3.1 调节风味

鲜味对食品的适口性和可接受度起着关键作用。适口性可能决定特定食物的摄取与否、摄入量、吸收和消化程度等。鲜味溶液本身适口性有限，但将其添加到食品中会显著改善口感、减轻异味和增强适口性。另外，通过MSG、IMP和GMP之间的鲜味协同增效作用，也可增加产品的适口性；基于天然来源的复合鲜味剂开发也提高了产品的呈味特性和口感的多元性。

在“健康中国2030”的驱动下，减盐成为食品开发的重要策略。相同质量中食盐的Na含量大约是MSG的3 倍。此外，鲜味与咸味有增效作用，鲜味物质的添加可在维持原本咸味感知的同时降低NaCl添加量。因此，引入适量鲜味物质可减少NaCl摄入量，从而达到减盐、减钠而不减咸的目的。

3.2 刺激食欲与调节饱腹感

如同甜味代表能量，苦味警示潜在毒性一样，鲜味在一定程度上代表着营养。鲜味是蛋白质摄入的信号，可帮助人体获取必需氨基酸等营养物质。因此，味觉功能丧失或敏感度改变可能导致食欲不振、饮食摄入减少和体质量下降。鲜味有助于刺激食欲，诱发唾液分泌，引发胃酸和胰岛素分泌，进而增加食物摄入。

老年人由于口腔加工、味觉感知和消化能力等退化，易导致营养不良和厌食症等问题。研究显示在定制食物中添加0.6%的MSG能够促进食物的摄入。因此，老年人或吞咽障碍患者的特膳食品可以通过添加鲜味物质，增加食物的适口性，改善流涎性和吞咽状况，促进进食。

味觉受体广泛存在于包括口腔在内的机体组织中，如呼吸道、泌尿道、肠道、大脑、肺部胰腺和心脏等，并发挥抗菌免疫、促进消化和营养感应等功能。鲜味可增加饱腹感的具体机制可能为蛋白质在消化过程中，胃肠道激素（饱腹感激素）如神经肽Y、胆囊收缩素和胃泌素样多肽-1的释放，会影响蛋白质诱导的饱腹感，进而调节饮食行为和消化。饱腹感通过激活膈下迷走神经元产生，胆囊收缩素的分泌可减少食物摄入，胆囊收缩素从肠道上端触发，对食物摄入作出反应，起到防止持续进食，产生饱腹感的作用。然而，这种生理作用如何产生和发挥的机制仍有待研究，需要更多的工作来揭示味觉受体在口腔外组织中的作用。

4 结 语

美好的生活必然是美味的，人类从未停止对鲜味的探寻。本文对鲜味的现存争议热点和功能等方面展开论述，探讨针对鲜味肽的呈鲜性、鲜味代表物质MSG的安全性质疑，归纳了鲜味的功能。鲜味肽是鲜味成分的重要组分，发挥多元作用。综合感官评价、仿生传感和计算化学等多种方法可实现鲜味肽呈味特性的有效分析。日常饮食中摄入MSG等鲜味剂一般是安全的。鲜味在调节滋味和进食行为与反馈方面发挥着积极作用。

由于食品体系复杂，潜在呈味物质具有多元性，因此仍需不断挖掘新型鲜味物质，研究物化特性与感官特性。针对商业鲜味剂，需持续构建和推进绿色制造体系，助力推动调味品产业。在探究鲜味感知机制等基础研究方面，鲜味受体的结构及其与配体的结合、解离模式，下游级联信号的传递，鲜味感知的生理心理反馈皆亟需探明。在此基础上，构建多元鲜味评价体系，并进一步探索鲜味（物质）的健康功能效应。随着对鲜味基础和应用方面研究的不断深入，鲜味在健康-风味导向的未来食品开发中大有可为。