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《食品科学》风味感官专栏:上海交通大学刘源教授等:食品鲜味研究热点:争议与功能
2022-10-31 15:40:48 食品科学杂志 699
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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(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。

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因此,上海交通大学农业与生物学院的刘 源、朱忆雯等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


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(mGluR1/4)与特异性鲜味受体(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。

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2、鲜味的争议

鲜味的感

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。

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鲜味肽的呈味特


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(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。

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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。

鲜味成分的安全


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(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。

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。

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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γ-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。

国际机构对于MSG安全性评估: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(ADI)为30 mg/kg mb。基于此数据,在日常饮食中,味精一般是安全的。

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3、鲜味的功能调节风味


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。

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。

结论


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。


专家简介

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刘源 教授,博士生导师,上海交通大学农业与生物学院。国家优秀青年基金获得者(2016年),澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)访问科学家。现任中国畜产品加工研究会及中国食品科技学会食品添加剂分会常务理事、上海食品学会常务理事及青年工作委员会主任委员、中国食品科技学会青年工作委员会委员、全国特殊膳食标准化技术委员会委员、中国渔业协会河豚鱼分会理事/专家委员会委员、中国水产流通与加工协会河豚鱼美食文化分会理事以及Food ChemistryFood Science and Human WellnessFlavor and Fragrance JournalInternational Journal of Gastronomy and Food Science、《食品科学》(青年编委)、《未来食品》等期刊编辑、编委或客座编辑,Food Science and Technical Abstracts(FSTA)编辑顾问委员会委员,国际标准化组织食品技术委员会肉禽蛋鱼及其制品分技术委员会委员(ISO/TC 34/SC 6/WG);曾任上海交通大学食品科学与工程系主任、国家自然科学基金联合基金会评审专家、教育部高等学校博士学科点专项科研基金评审专家、科技奖网络通讯评审专家、中国工程科技2035技术预见专家等。

美好生活必定是美味的生活。团队围绕食品风味感知与品质评价开展研究,组织举办了“首届中国食品风味科学青年论坛”。先后主持国家级项目近10 项,第一作者/通信作者发表论文100余篇,授权发明专利7 项,副主编或参编教材、著作6 部。获上海市委组织部“五带头”共产党员等。

本文《食品鲜味研究热点:争议与功能》来源于《食品科学》2022年43卷19期8-16页,作者:刘 源,朱忆雯,李明阳,张宁龙,王文利。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220517-234。点击https://www.spkx.net.cn/CN/10.7506/spkx1002-6630-20220517-234即可查看文章相关信息。


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