浅谈食品中的苦味物质

浅谈食品中的苦味物质

摘要：苦味是五种基本味感之一，是动物在长期进化过程中形成的一种自我保护机制。研究发现，苦味食品具有很高的营养价值和保健功能，因而苦味食品逐渐成为人们消费的新嗜好。本文简要论述了苦味物质呈味机理、分类、功能及苦味受体基因家族的发现与演化。

关键词：苦味物质、苦味机理、苦味受体基因

味感是食物在人的口腔内对味觉器官化学系统的刺激并产生的一种感觉[1]。味觉对动物的摄食非常重要——提供了对食物的极其重要的感觉信息. 味觉可以分为甜、苦、酸、咸和鲜5种基本感觉形式. 在这5种味觉中, 苦味能引起厌恶反应, 被认为是一种抵御有毒物质的防御机制[2]。

“苦”为中药五味之一, 其最显著的特征在于阈值极低, 如奎宁, 当含量在0.005%时就可以品尝出来。历代医药学家对其功用总归为: 苦能泄、能燥、能坚阴。而且许多苦味物质不仅仅赋予食品的苦味, 还具有其它的功能作用, 如抗肿瘤、降血压、提高免疫等。膳食中的苦味成分特别是植物性多酚、黄酮类、萜和硫苷等化合物虽很苦，但却具有抗氧化、降低肿瘤和心血管疾病发病率的作用，常被称为植物性营养素[3]。

1 苦味呈味机理

苦味感觉的生物学效应是很难解释的。结构上毫不相干的化合物能产生相同的苦味与苦味受体有关。苦味受体本身具有疏水性, 同时又能吸附极性基。它由少数蛋白质的磷脂、特别是多烯磷酯、肌醇磷脂等构成。综合现有文献资料, 关于苦味物质与苦味受体之间的关系以及当苦味受体受到苦味物质刺激后转换成苦味感觉有以下几种学说[3]。

1.1 空间专一性学说

Brand[4]等人认为味感受器对苦味物质的识别具有专一性, 它与味感受器上的脂质层的分子排列或结构有关。而Glenn[5]则认为与脂质单层的表面压力有关。当苦味物质与单层表面接触，会因其两者形成复合物而增加膜的表面压力，从而牵涉到苦味刺激的感受。

1.2 内氢键学说

Kubola[ 6]在研究延命草双萜烯化合物时发现苦味的呈现需要AH 和B 基因，如果两者之间的距离为0. 15 nm，就会形成内氢键，考虑到氢分子的疏水性，并且易与过渡金属形成螯合物，这些因素符合一般苦味分子的结构规律。

1.3 三点接触理论

许多学者提出关于苦味的化学呈味模式与甜味相似。此模式包括三部分: AH( 亲电性基因) , B( 亲核性基因) , X( 疏水基因)。若呈味物质的这三个基因分别与味感受器的A’、B’、X’三点结合则产生甜味。Tamura[7]等认为，苦味分子产生苦味的条件为, 它的亲电基因AH 与A ’结合，疏水基因X 与X’结合，而B’的位置必须是空的。Temussi[8]认为呈味物质的分子中AH- B 的位置在立体结构上相反时，也会有甜味和苦味的差别, 即AH 于右方时是苦的, 于左方时是甜的。Belitz[9]等用三维空间坐标图显示亲电基( p+ ) 因亲核基因( p- ) 和非极性疏水基因( a ) 的三维空间相对位置, 指出何种物质是甜的，何种物质是苦的, 当p+ 基因和p- 基因分别位于X 轴和Y轴，而疏水基因a 位于X 轴或Z 轴时，该化合物就产生苦味，当缺少p- 基因时也会产生苦味，此时无须考虑疏水基因的位置，针对多种苦味物质，他们p+ 和p- 之间的距离大概为0. 25 ～0. 80 nm。

2 苦味物质

存在于食物和药物中的苦味物质基本上都是天然存在的成分, 主要包括生物碱、萜类、糖苷类和苦味肽类, 另外还有胆汁、某些氨基酸等, 一些含氮有机物及某些无机盐类也有苦味。这些物质的分子大多含有诸如- NO2、= N、= N- 、- SH、- S- 、- SO2H、- S- S、= C= S 等官能团, 它们最广泛的结构特征首先是能作为配基形成金属离子鳌合物，其次是都具有

比较明显的脂溶性[10]。

迄今为止，共分离得到11种苦味素[11]，其中柠檬苦素(limonin)、吴茱萸苦素(rutaevine)、吴茱萸苦素乙酸酯(rutaevineacetate)、格罗苦素甲(graucinA)、吴茱萸内酯醇(evodol)、黄柏酮(obacunone)、jangomolide的结构均为已知的。目前又发现了4种新化合物, 已确定了结构：12α- 羟基柠檬苦素(12α-hydroxylimonin)、12α-羟基吴茱萸内酯醇(12α- ydroxyevodol)、6α- 乙酰氧- 5-表柠檬苦素(6α- acetoxy- 5- epilimonin)、6β- 乙酰氧-5- 表柠檬苦素(6β- acetoxy- 5- epilimonin)。

2.1 生物碱类

生物碱类是由吡啶、四氢化吡咯、喹啉、异喹啉或嘌呤等衍生物构成的含氨有机碱性物质, 多具有显著的生理活性( 与其旋光性密切相关) 。已知的生物碱大约6 000 种，可分为59 类, 几乎全部具有苦味，且在一般情况下, 生物碱的碱性越强越苦，成盐后仍苦。

2.2 萜类

萜类化合物种类繁多，它们一般以含有内酯、内缩醛、内氢键、糖苷基等能形成螯合物的结构而具有苦味。

2.3 糖苷类

糖苷类苦味物质主要指黄酮类化合物，包括黄烷酮、黄酮、异黄酮、黄烷醇( 儿茶酚) 等13 种，达5 000 多个苦味酚类，存在于柑橘、茶、大豆、红酒等物质中，它们各自发挥其特定的作用。

2.4 苦味肽类

蛋白质的水解产物多有苦味, 主要来自水解物质的低聚肽, 这是肽类氨基酸侧链的总

疏水性所引起的。目前多以Nay 等人提出的平均疏水值Q( Q= Σg/ n) 为标准, 当Q< 5.

44 KJ/ mol 时不苦; Q > 5. 8 KJ/ mol 时呈苦味, 疏水氨基酸比例越高，肽的苦味越强[ 12] 2.5 无机盐类

无机盐类是食品的组分之一，许多无机盐都具有苦味，其苦味与盐类阴离子和阳离子的直径都有关。随着离子直径的增大，盐的苦味逐渐增强。比如碘化物比溴化物苦。

3 食品中的苦味物质

苦味食品中含有丰富的营养物质。有机化合物、维生素、氨基酸、生物碱、苦味素等多种营养成分均能在苦味食品中摄取到。这些物质为人体生长发育、强健机体所必需，因此，人们应多进食苦味食品，这将有益于他们的健康成长[13]

3.1 芸香科水果中的苦味物质

蜜柚与桔子、橙等水果一样，属芸香科水果。蜜柚加工后易产生苦味，从而影响了蜜柚产品的销路。相关研究表明，蜜柚果实中的苦味物质主要有两类：一类是三萜系化合物的衍生物——柠檬苦素类，代表物为柠檬苦素（limonin）、诺米林（nomilin）[14]；另一类是黄烷酮糖苷类化合物，代表物为柚皮苷（naringin）[15]。这些苦味物质虽然影响蜜柚产品的口感，但其具有较强的抗氧化性和抗肿瘤性能，应用价值很高。在柑桔类果汁中, 由柠碱所引起的苦味最为严重, 诺米林次之, 宜昌素和诺米林酸因其含量低而作用不明显[3]。

3.2 啤酒花中的α-酸和β-酸

酒花学名蛇麻(Mumulus, lupulus), 又名霍布(Hop)为大麻科, 草属多年蔓性草本植物, 酒花品种很多,一般分苦味型和香味型品种。酒花是酿造啤酒的重要原料, 而酒花中的主要成分是草酮类(Humulones)或称α- 酸和蛇麻酮类(Lupulones)或称β- 酸, 它们是酒花苦

味的主要来源。α- 酸类成分为律草酮(humulone)、异律草酮(isohumulone)、类律草酮(cohumulone)、聚律草酮(adhumulone)等; β- 酸类成分为蛇麻酮(lupulone)、类蛇麻酮(colupulone)、聚蛇麻酮(adluplone)等。上述化合物均为苦味成分, 其中以异律草酮最苦,