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毕继才，林泽原，李洋，杨震，张肖楠，张令文，陈复生
(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001；
2.河南科技学院 食品学院，河南 新乡 453003)
随着人们日常生活水平的提高，食物在满足人们各种日常生活中的需求、带来身心愉悦的同时，还可以使每个人的身体产生不同的生理和刺激味觉感受。味觉是人类口腔独特的生理功能之一,口腔中的味蕾接收到的味觉信息不仅可以投射到大脑皮层下的中枢来调节食物的口味，还可以塑造人脑皮质的生理感知和味觉识别[1]。所有的味蕾都位于舌头上，有酸、甜、苦、咸、鲜5种基本味道，它们中的每一种都会在舌头的不同部位引起非常强烈的感觉，其中舌尖对甜味最敏感[2]。但是，随着人们对食品口味的追求不断提高，单一的风味特征不再能满足人们的需求，且这些基本口味无法表达出食物浓厚、饱满圆润、回味悠长、平衡协调等复杂特征，早在1900年,日本科学家池田菊苗发现了这种具有复杂味道的活性物质，并将其定义为“kokumi”[3]。近年来,在许多食品中都能发现kokumi，其广泛存在于动植物细胞中。
谷胱甘肽是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成，有还原型和氧化型两种形式，在生理条件下，还原型占大部分[4]。经化学鉴定，谷胱甘肽是第一种有浓郁香味的化合物[5-6]，具有较高的医用价值与食用价值[7]。Tang等[8]在面包中添加了具有强烈感官特性的还原型谷胱甘肽，以增强面包的风味。当具有kokumi风味特性的物质仅溶于水中时，几乎感觉不到味道，因此L-谷胱甘肽在水溶液中只会表现出轻微的涩味或苦味[9]。少量的L-谷胱甘肽添加到鸡汤或者鲜味溶液中会使溶液的鲜味以及kokumi味增加，会增强溶液总体的呈味效果，它具有增强食物口感、延长回味的特点，满足了人们对协调、醇厚、平衡口感的需求，故成为近年来国内外的研究热点和新型调味品开发的重点方向。
在食物中，甜味受到人们的广泛喜爱，是人类体验到的最强烈的感觉之一[10]，为了加强食物的甜度，人们时常使用甜味剂。甜味剂是一种具有一定甜度的物质，只添加少量就能使食品变甜，但几乎不产生热能，营养价值较低[11]。其中蔗糖是使用量最大的一种甜味基准物[12]，是一种呈白色结晶粉末或晶体状的非还原性双糖，还是一种重要的调味品[13]。蔗糖的甜味能给人带来愉悦的满足感，其口感纯正、回味甘甜，含有3个Ⅰ类羟基和5个Ⅱ类羟基，其甜味与分子中的8个羟基密切相关[14]。蔗糖不仅可以直接溶解和食用，还可以被人体快速消化吸收，日本东京农业大学的科学家通过研究发现，蔗糖有着促进钙吸收的作用[15]。蔗糖不仅可以满足人们对食品甜度的要求，而且具有很高的应用价值。
现如今，关于呈味肽中甜味肽的研究在国内外已经较为成熟，但是关于kokumi肽和呈味物质的增味特性的研究较少。因此，本实验从稀释度、温度以及pH 3个方面，通过感官评价、单因素实验以及正交实验来探究谷胱甘肽对甜味物质的增味特性，为食品风味研究提供了参考，在“减糖不减味”的前提下，使得国民的饮食更加科学健康[16]。
1.1 材料与试剂
蔗糖无水碳酸钠(分析纯)：天津市致远化学试剂有限公司；
谷胱甘肽：北京索莱宝科技有限公司；
柠檬酸(分析纯)：天津市光复科技发展有限公司；
超纯水。
1.2 仪器与设备
PHS-3G精密酸度计 上海仪电科学仪器股份有限公司；
TopPette可调式移液枪 大龙兴创实验仪器(北京)有限公司；
FA124万分之一电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 上海力辰邦西仪器科技有限公司；
HH系列数显恒温水浴锅 江苏科析仪器有限公司。
1.3 感官评价方法
通过感官评定进行初步实验，参考GB/T 16291.1—2012 和刘建彬等[17]的方法，并对其进行了轻微改动。挑选烹饪与营养教育专业10名具备感官鉴别理论基础的学生组成感官评定小组，成员为5女5男。首先对小组的每个成员进行基本的味觉功能训练，即用 1.00 g/L的柠檬酸训练酸味，5.00 g/L 的蔗糖训练甜味，0.30 g/L的L-谷氨酸钠训练鲜味，3.00 g/L的L-亮氨酸训练苦味，然后用谷胱甘肽和蔗糖的混合溶液来训练味感，且小组成员对基本味道的认知是一致的[18]。感官评价均采用啜食技术(不需吞咽)，将待鉴评的溶液在口中停留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个体数，便可获得最终的感官评分结果。感官评分标准见表1，参考毕继才等[20]的方法并略作改动。
表1 感官评价标准
1.4 确定阈值及稀释梯度
通过参考分析，确定蔗糖的阈值浓度为5.00 g/L[21],谷胱甘肽的阈值浓度为0.25 g/L，根据Frank等[22]的方法，采用滋味稀释测定法将谷胱甘肽纯品和蔗糖纯品制备成浓度为0.25，5.00 g/L的溶液，将它们混合在100 mL的容量瓶中作为母液，然后分别取10 mL母液。在蔗糖浓度保持不变的条件下，用超纯水按照5，10，15，20，25，30，35，40，45，50倍的梯度逐渐稀释，相对应的谷胱甘肽的浓度为50.00，25.00，16.67，12.50，10.00，8.33，7.14，6.25，5.56，5.00，4.54 mg/L。每组取10 mL样品以从高到低的浓度逐渐稀释并分配给10位感官评价者。参考吕艳春[23]的3种差别实验法对每个稀释度的溶液进行感官分析，当刚好可以确定溶液的某一稀释度与蔗糖标准溶液之间的味道差异时，记录稀释倍数，即稀释度(taste dilution，TD)，TD是每个评定员感官结果的平均值。在评定的最后一步，依据感官评定者的意见，确定的最佳稀释梯度为 5，10，15，20，25倍。
1.5 单因素实验
在表1的基础上，对溶剂pH值、溶液稀释度以及溶液温度3个因素进行研究，根据表2对增味效果进行感官评价，以确定谷胱甘肽对蔗糖的最佳增味条件。
表2 感官评价标准
1.5.1 不同稀释倍数对增味效果的影响
在室温为25 ℃和溶液pH为6的条件下，确保蔗糖浓度不变，将混合溶液逐渐稀释10，15，20，25，30，40倍，然后对其进行感官评价，从而确定最佳值。
1.5.2 溶液 pH 值对增味效果的影响
在室温为25 ℃和稀释度为20的条件下，分别按照 5，6，7，8，9的pH值调节蔗糖浓度恒定的混合溶液，然后进行感官评价以确定最佳pH值。
1.5.3 温度对增味效果的影响
当稀释度为20且溶剂pH为8时，将试剂分别在25，30，35，40，45 ℃的温度下溶解，然后对其进行感官评价来确定最佳味觉效果的温度。
1.6 正交实验设计
基于单因素实验开展正交实验。在溶液稀释度为15，20，25倍，温度为20，30，40 ℃，pH值为7，8，9的条件下进行L9(33)三因素三水平的正交实验，确定最优参数。正交实验因素水平表见表3。
表3 正交实验因素水平表
2.1 单因素实验分析
2.1.1 稀释度对溶液增味特性的影响
由图1可知，在溶液温度和pH一定，蔗糖浓度保持不变的条件下，随着混合溶液稀释倍数的增加，其感官评分先升高后逐渐降低。当稀释度为10时，溶液中谷胱甘肽的浓度为25.00 mg/L,溶液的甜味显现但不明显；
当稀释度为15时，溶液中谷胱甘肽的浓度为16.67 mg/L，溶液中的甜味明显但不纯正，有少许回甘味；
当稀释度为20时，溶液中谷胱甘肽的浓度为12.50 mg/L，溶液中的甜味最明显且最纯正，在口腔中有强烈的绵长感，并且此时感官评分也最高。随着稀释倍数的逐渐增大，在蔗糖浓度不变的情况下，溶液中谷胱甘肽含量逐渐变小，溶液的味感开始产生酸味、苦涩感，并伴有异味，甜味越来越不明显。由于谷胱甘肽本身具有涩味，当其处于一定浓度时才能展现出浓厚味，因此，在溶液温度和pH一定的情况下，稀释度对甜味物质的味感可能有一定影响。
图1 稀释度对溶液增味特性的影响
2.1.2 pH值对溶液增味特性的影响
由图2可知，在溶液温度为25 ℃和稀释度为20的条件下，保证蔗糖浓度不变。当溶液pH为5时，有淡淡的甜味，但感受不是很明显；
在pH为6时，入口微甜且有回甘味，但味道不纯正，伴随一点儿金属味；
在pH为7时，甜味明显但不纯正，伴有异味；
在pH为8时，甜味明显且纯正，无不良异味，在口腔中滞留时间较长。随着pH继续增大，当pH为9时，溶液开始有酸味、涩味、苦味、鱼腥味和其他异味，令人十分抗拒。因此，在保持溶液温度和稀释度不变的情况下，当溶液pH为8时蔗糖味感明显且纯正，无不良味感，其感官评分也最高。表明谷胱甘肽和蔗糖混合溶液在不同的pH条件下对其味感有较大的影响。
续 表 分
图2 pH对溶液增味特性的影响
2.1.3 温度对溶液增味特性的影响
由图3可知，在稀释度为20和pH为8的条件下，温度的变化对溶液有着一定的影响。当溶液处于20 ℃时，感受到的甜味并不明显甚至没有甜味；
在30 ℃时感官评分最高，此时甜味最明显且纯正，回味甘甜，口感最好；
当达到40 ℃时回味有点儿苦，甜味也不是很明显。随着温度的持续升高，口腔的味觉感受变慢，甜味也呈下降趋势。当温度达到60 ℃时，接受度最差。由此可以发现，温度对溶液的增味特性也有一定影响。
图3 温度对溶液增味特性的影响
续 表
2.2 正交实验结果与分析
混合溶液正交实验结果与分析见表4。
表4 正交实验结果分析
由表4可知，当溶液处于A3B3C1，即稀释度为25倍、温度为40 ℃、pH为7时感官评分最高,通过计算K值得出一组实验方案：稀释度为25倍、温度为40 ℃、pH为7。将两种方案进行感官实验对比，发现当谷胱甘肽与蔗糖溶液处于稀释度25倍时蔗糖的甜味明显，无不良异味，回味甘甜且有绵长感，此时的感官评分也最高。因此，比较了谷胱甘肽的稀释度、温度、pH值对混合溶液中蔗糖甜味效果的影响，其主次排列顺序为A>B>C，同时确定了谷胱甘肽对蔗糖增甜效果最佳的配比为 A3B3C1，即谷胱甘肽与蔗糖在温度为40 ℃、pH值为7、稀释度为25倍时谷胱甘肽对蔗糖的增味效果最佳。
本文通过感官评定法，运用单因素实验和正交实验研究了谷胱甘肽对蔗糖的增味特性，并对其条件进行了优化。对混合溶液稀释倍数、溶液温度以及溶液pH值3个因素进行研究。其单因素实验确定的最佳结果为稀释度20倍、温度30 ℃、pH值8，此时谷胱甘肽对甜味具有较强的增味效果，混合溶液中甜味感明显且绵长，谷胱甘肽的浓度为12.50 mg/L，蔗糖的浓度为5.00 g/L，其与谷胱甘肽的浓度比为400∶1。通过正交实验获得的最佳条件为稀释度25倍、温度40 ℃、pH值7，此时谷胱甘肽的浓度为12.50 mg/L，蔗糖的浓度为5.00 g/L，混合溶液在浓度比为400∶1感官评分最高，谷胱甘肽对蔗糖起到了增强甜味的特性。
综上所述，由单因素实验及正交实验结果可知，谷胱甘肽对蔗糖在一定程度上起到了增强甜味的效果，使甜味在口腔中的滞留时间延长且回味甘甜，为谷胱甘肽在食品风味物质上的作用提供了参考。此外，因溶液所处环境、感官评价者生理状况以及个体对甜味的喜好程度不同而存在一定差异。并且实验发现女同学比男同学的味觉更敏感，男生的味觉包容性很强。丹麦食品科学家通过味觉研究发现，女性更善于识别不同浓度的甜味和酸味[24]。男女感受的不同也使实验有一定的误差，因此该实验还需要借助味觉仪器进行进一步的验证。
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