食品鲜味感知是以心理学、物理学、化学、生理学、神经科学和食品科学等多学科交叉的方法,揭示人类如何通过视觉、嗅觉、味觉、觉和听觉等途径感觉、加工、认识和理解食品鲜味刺激,并产生动机与情绪的过程。本文系统介绍鲜味评价方法,最后展望食品鲜味感知的未来发展趋势,以期为食品风味与感官科学研究和未来食品开发提供参考。
表1 食品中常见的鲜味物质
鲜味评价方法包括理化指标评价、感官评价、智能感官技术、心理物理技术和其它技术等,目前尚无统一的标准评价方法。
01
理化指标
MSG、鲜味氨基酸和鲜味核苷酸等含量可部分表征食品的鲜味强度。滋味活性值(Taste activityvalue,TAV) 为滋味化合物的含量和其阈值的比值, 可用于判定单个化合物在某一体系中的滋味贡献。当TAV>1 时,表明该化合物对样品的滋味可能有重要贡献。例如,Glu 在炭烤羊腿中的TAV 最高可达6.54, 与鲜味感官强度呈显著正相关。同样的,研究表明Glu 对甜面酱的鲜味也有重要贡献。另外,IMP 对紫菜的滋味贡献较大。
鲜味当量值(Equivalent umami concentration,EUC)由日本学者Yamaguchi提出,将鲜味氨基酸和鲜味核苷酸混合溶液所呈现的鲜味强度转化为等价的谷氨酸钠(即味精)的浓度,用于量化混合溶液的鲜味强度。EUC 在水产品和食用菌等食品中得到较为广泛的应用,如中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)、长江刀鲚(Coilia ectenes)、北欧鱿鱼(Loligo forbesii)、鹦鹉螺(Pleurotus geesteranus)、暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)、红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)和食用菌等。
在食品体系中, 鲜味感知归因于鲜味成分的种类与含量、食品质构等多因素的交互作用。TAV仅考虑单个成分的滋味作用,EUC 仅考虑鲜味氨基酸和鲜味核苷酸之间的协同作用,尚需与感官评定结合进一步做鲜味评价。
02
感官评价
感官评价可获得评价员或消费者对产品最直观、真实的感受。食品鲜味的感官评价涉及阈上强度感知范围(Supra-threshold intensity perceptionrange)。个体对MSG 的觉察或识别阈值可反映个体对鲜味的敏感程度,检测方法包括单一刺激法、二点选配法(Two-alternative forced choice, 2-AFC)和三点选配法等。其中,2-AFC 为目前常用的阈值测定方法。
目前,鲜味强度定量感官评价尚未有统一的方法,通常采用标度法(五点/七点/九点/十点/十一点或线性),参比样和浓度的设置差别较大。如顾艳君等采用鲜味参比样:以质量浓度1 g/100mL 的MSG 溶液(另含0.3 g NaCl)的鲜味强度标示为1 度,谷氨酸钠为100 度。Zhang 等以0.225 g/100 mL 的MSG 溶液(另含L-MSpG 和D-MSpG)作为十点标度上的5 分;Teo 等以0.12,0.3,0.7 g/100 mL 的MSG 溶液分别作为100点标度上的28,43,69 分进行感官培训。
2-AFC 测试也可用于确定食品的鲜味强度。Zhu 等根据Steven 心理物理函数构建了MSG浓度-鲜味感官强度方程:R=72.70S0.82式中,R——鲜味强度值;S——MSG 的质量浓度,g/100mL采用2-AFC 法,根据50%选择率原则可确定样品的相对MSG 质量浓度,结合上述方程定量其鲜味感官强度值。该方法在评价草鱼和暗纹东方鲀鱼肉及鱼汤的鲜味强度中得到应用。
03
智能感官分析
智能味觉感官模拟人类味觉系统, 通常包括传感器阵列和模式识别系统, 可以客观评价食品滋味。目前已有数款用于食品鲜味分析的商用电子舌系统,国内外也开发了部分鲜味仿生传感器。
一、商用电子舌
味觉传感器根据工作原理可分为电化学传感器、光学传感器、质量传感器和仿生传感器等。其中,电化学传感器因具有较好的稳定性和广谱性,故常用于构建商用电子舌。常见的商用电子舌包括中国、日本、法国公司开发的产品, 其类型和在鲜味评价方面的应用如表2 所示。目前, 电子舌用于鲜味定量评价研究相对较少, 需要将电子舌与人工感官评价结果的相关性作为重要评判标准。一些研究报道在豆酱(r=0.821)、绿茶(r=0.86)和鲜味肽等样品的鲜味强度评价中, 电子舌输出数据和感官评价结果具有较好的相关性。
表2 商用电子舌的类型及其应用领域
二、仿生味觉传感器
仿生味觉传感器以酶、组织、细胞以及受体等作为识别鲜味物质的敏感元件, 结合二级传感器检测敏感元件和配体之间的特异性反应。由于酶具有良好的特异性和催化能力, 因此基于酶催化氧化还原的生物传感器被广泛应用于鲜味成分定量检测。如基于L-谷氨酸氧化酶和L-谷氨酸脱氢酶的生物传感器用于评估番茄、大米汤及调味料中谷氨酸的含量, 以及基于5’-核苷酸酶和黄嘌呤氧化酶的双酶电化学传感器用于肉制品中肌苷酸含量的检测。
以组织、细胞和受体为敏感元件的仿生味觉传感器中,Huang 等开发了基于T1R1 的电化学生物传感器, 评价4 种鲜味配体(GMP、MSG、IMP和WSA)与鲜味受体之间的相互作用。Chen 等通过构建受体传感器研究了3 种鲜味受体(T1R1/T1R3,mGluR4,mGluR1)与鲜味物质IMP 和MSG的感知差异。由于鲜味受体结构的复杂性,为简化传感器构建过程, 开发了以T1R1 鲜味配体结合域VFT 为敏感元件的场效应管传感器。此外,从哺乳动物中分离得到带有受体的纳米囊泡具有更好活性,也已成功用于鲜味检测。
04
心理、生理指标
感官评价的结果主要基于人的主观报告,而心理、生理指标则是对人体反应的客观表征。食品鲜味感知过程涉及大脑、肌肉等多机体功能,可采用行为学、解剖学、生理学、神经科学等方法分析人对鲜味刺激的反应。
在行为学、解剖学和生理学方面,测量面部反应在参与者无法用语言表达或在观察性研究中具有实用性。面部反应可以通过面部动作编码系统(Facial action coding system,FACS) 进行测量和分析。有研究发现虽然被试者对鲜味刺激没有表现出强烈的面部反应, 但是通过综合分析5 种基本味觉后发现面部反应能够同时区分刺激物的性质和浓度。Zhi 等尝试运用自动面部表情分析技术表征亚洲消费者对不同浓度滋味溶液的情感特征, 准确度最高可达到74.3%。
肌电图(Electromyography,EMG) 技术可测量面部肌肉的电位和面部血流指标等, 眼动追踪可识别被试者眼部动作,能够提供关于消费者的期望、感知、记忆、情绪和决策过程的信息,并用这些信息解释和预测其行为, 可被进一步运用以探索鲜味刺激引起的面部反应中。
05
其它测定方法
一、动物味觉实验
啮齿类动物等哺乳动物具有与人类相似的鲜味受体, 可用于探索已知滋味物质的剂量-反应关系。动物味觉实验包括简短摄取法(Brief access test)和双瓶偏好法(Two-bottlechoice paradigm)等,可通过动物对实验样品的摄取次数判断其偏好程度,或是摇头、躁动等一些逃避反应进行综合评价。
Narukawa 等通过小鼠行为学研究(48 h 双瓶偏好测试和条件性味觉厌恶测试)和味觉神经反应,评价了琥珀酸钠、L-茶氨酸、甜菜碱和D-MSG 等物质是否呈鲜及各物质与IMP 的协同作用。对小鼠而言,琥珀酸钠具有鲜味并且与IMP 显示出强协同作用;L-茶氨酸和D-MSG 不具有鲜味, 而L-茶氨酸在IMP 存在时呈鲜,D-MSG 与IMP 的协同较弱。
二、计算化学
通过计算化学模拟与分析鲜味物质的性质、对接和计算鲜味配体与受体的结合位点和动力学参数, 可为鲜味分子评价提供辅助手段。在定性方面,可通过结合区域和活性位点等判断物质是否呈鲜,如BMP 与鲜味受体的结合区域主要位于其肽序列中的负电基团;且当鲜味肽的活性位点位于D 或E 基团时,具有更好的呈鲜特性。
在定量方面,可预测鲜味物质的鲜味强度。余霞琴分析了鲜味六肽与鲜味受体之间形成的复合物结构, 结合能大小能够准确反映配体与受体间的结合强度,进而预测其鲜味强度。Yang等通过同源模型、分子对接和MD 模拟等研究,发现浓厚感(Kokumi) 味的γ-谷氨酰胺肽与T1R3-MSG 具有相互作用,证明γ-谷氨酰胺肽可以增强MSG 的鲜味强度。
食品鲜味感知是一个系统而复杂的过程,其影响因素繁多,涉及心理学、化学、生理学、神经科学等学科。食品鲜味感知对解释人类摄食和偏好行为等方面具有重要意义。目前,对食品鲜味感知的物质与生理基础、感知机制和评价技术等均有一些研究, 然而仍存在较多未知或不明确之处。鲜味感官强度的评价方法尚需进一步标准化。
面向未来, 食品鲜味感知科学可能着重于以下3 个方面:
(1)食品鲜味感知的基础研究,包括新型鲜味物质的发掘、鲜味感知机制、个体差异和脑科学等相关研究;(2)食品鲜味感知精准分析技术;
(3)感官交互与消费者研究。
图文节选自:朱忆雯, 张宁龙, 姜水, 刘静, 刘源 . 食品鲜味感知研究进展,转载请注明来源。
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