劉 源，朱憶雯，李明陽，張寧龍，王文利

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240）

古往今來，人類對于美味的追求從未停止。美味是一種綜合的感受，體現(xiàn)在氣味、滋味和口感等多個方面。其中，鮮味作為基本滋味（酸、甜、苦、咸、鮮）之一，賦予食品鮮美可口的味覺體驗，對調(diào)和食品整體風(fēng)味發(fā)揮重要作用。盡管鮮味的提出已逾千年，鮮味的科學(xué)研究亦已百余年，但人們對于鮮味這一特殊滋味的討論從未停止。特別地，對部分鮮味成分如谷氨酸鈉（monosodium glutamate，MSG，又稱味精）等的安全性和對身體的副作用等問題一直存疑。因此，本文分析討論鮮味的爭議和安全性問題，歸納鮮味的功能特性，以期增加人們對于鮮味的科學(xué)認(rèn)知，進而啟發(fā)更深層的研究與探索。

1 鮮味科學(xué)史

鮮味的記錄歷史悠久，但鮮味科學(xué)的誕生卻始于近代。1908年，日本科學(xué)家Ikeda從“昆布”（即海帶）（）中首次發(fā)現(xiàn)呈鮮物質(zhì)：谷氨酸鹽，并以日語中的うまい（umai，美味）為詞根，將這種滋味命名為‘うま味’（即umami，鮮味）。隨后，Kodama等和Kuninaka分別從干鰹魚和香菇湯中發(fā)現(xiàn)了鮮味核苷酸：5’-肌苷酸（inosinic acid，IMP）和5’-鳥苷酸（guanylic acid，GMP），并進一步提出了核苷酸和谷氨酸鹽之間的協(xié)同效應(yīng)。彼時對于鮮味科學(xué)的探索已初步展開，但受長期飲食文化和宗教差異等因素的影響，鮮味僅在東北亞地區(qū)被認(rèn)為是一種單獨的味覺，而在歐美等國家僅將其作為一種增味劑，這也在一定程度上導(dǎo)致了鮮味科學(xué)發(fā)展緩慢。

1982年，日本科學(xué)家們組織成立了鮮味研究協(xié)會，開展系列研討。鮮味作為基本滋味的證據(jù)也被逐一報道。符合國際認(rèn)定的基本滋味通常需具備如下條件：1）不可復(fù)制性，即不可由現(xiàn)有基本滋味組合形成；2）具有生理學(xué)證據(jù)，應(yīng)通過心理生理學(xué)和電生理學(xué)研究證明；3）存在特定受體；4）可獲得性，存在于多種食物中?；诖耍琘amaguchi證明了4 種基本滋味（甜、酸、咸和苦）若位于四面體的4 個頂點，則鮮味遠離任何頂點；Ninomiya等發(fā)現(xiàn)在小鼠的舌咽神經(jīng)中存在單纖維對MSG具有良好響應(yīng)，但對氯化鈉（NaCl）卻幾乎沒有響應(yīng)。Baylis等在測量單神經(jīng)纖維在獼猴味覺皮層的作用時發(fā)現(xiàn)了對谷氨酸信號響應(yīng)最優(yōu)的單神經(jīng)纖維；Nakamura等為探究鮮味是否是由Na引起的，將作為NaCl反應(yīng)抑制劑的阿米洛利加入到MSG和5’-GMP的混合物中，發(fā)現(xiàn)阿米洛利不會影響協(xié)同作用帶來的鮮味反應(yīng)，表明鮮味并不是由咸味引起的，而是獨立于咸味存在的另一種滋味。隨著代謝型谷氨酸受體1/4（metabotropic glutamate receptor 1/4，mGluR1/4）與特異性鮮味受體（taste receptor type 1/3 member，T1R1/T1R3）的發(fā)現(xiàn)，鮮味作為一種基本味覺逐漸被普遍接受，鮮味科學(xué)的研究由此步入正軌。圖1總結(jié)了鮮味研究發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點。

圖1 鮮味研究關(guān)鍵進程Fig. 1 Key development process of umami research

2 鮮味的爭議

雖然鮮味作為一種基本味覺在科學(xué)上已無爭議，但產(chǎn)業(yè)界以及消費者對于鮮味的認(rèn)知程度不一。其中鮮味到底是一種怎樣的感官體驗、鮮味肽的呈味特性等問題一直是討論的焦點，故本章以此為切入點展開探討。

2.1 鮮味的感知

不同個體對鮮味的感受存在差異。在第一屆鮮味國際研討會上，O’Mahony公開了一份關(guān)于日本和美國民眾對MSG的感官描述報告。結(jié)果表明，超過50%的日本受試者能夠?qū)SG的滋味與鮮味聯(lián)系起來，而僅10%的美國受試者表示MSG的滋味是鮮味，超過40%認(rèn)為是咸味。造成這一差異可能源于歐美和亞洲國家不同的“湯文化”。歐美國家的濃湯一般由肉類和蔬菜熬制，富含多種游離氨基酸，味型復(fù)雜，難以將MSG的滋味與鮮味等同，不能形成明確的鮮味認(rèn)知；而日本的高湯主要由海帶熬制，其中游離氨基酸種類少且主要為谷氨酸。因此，日本受試者很容易將MSG滋味與高湯中由谷氨酸鹽類所呈現(xiàn)的鮮味相匹配。

相比于其他4 種基本滋味，鮮味給人的感受比較微妙。廣義的鮮味指“美味”（delicious taste），是一種風(fēng)味飽滿、平衡的感覺。而狹義的鮮味，則是由MSG等鮮味物質(zhì)引發(fā)的口腔化學(xué)感受，具體可描述為可口（savory）、肉味（meaty）、飽滿（satiating）、濃郁（rich）、唾液誘發(fā)（saliva-inducing）、蔓延、持續(xù)時間長等。鮮味為食物帶來了濃厚、垂涎感，增加了對食物的渴望，而缺乏鮮味的食物相對單調(diào)、平淡。

研究表明，鮮味物質(zhì)只有在一定量的鹽離子（Na、Cl或K等）包圍陰離子的情況下，才能充分呈現(xiàn)其特有的鮮味。一般來說，低濃度的NaCl可以提升鮮味，但當(dāng)NaCl濃度過高時，鮮味則會被咸味所掩蓋。MSG與其他基本滋味的互作與兩者的濃度有關(guān)。最新研究發(fā)現(xiàn)在簡單水溶液體系中，添加MSG并沒有影響溶液的甜味、咸味、酸味和苦味，但這4 種滋味卻對鮮味有抑制或掩蓋效果。目前的研究多在模型溶液中進行，因此鮮味感知與互作需要在更加真實、多元的食品體系中驗證，從受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、腦部響應(yīng)、行為、生理與心理反饋層面考察。鮮味感知通路如圖2所示。

圖2 鮮味感知通路[28]Fig. 2 Pathway of umami taste perception[28]

2.2 鮮味肽的呈味特性

典型鮮味物質(zhì)如MSG、核苷酸和琥珀酸二鈉等的感官特性已被廣泛報道。MSG溶液在pH 6～8時，其解離率高并呈現(xiàn)強鮮味。近年來，鮮味肽作為新型鮮味物質(zhì)備受關(guān)注，經(jīng)天然提取或人工合成，是呈鮮的小分子肽。根據(jù)呈鮮和助鮮特性，美味肽可以分為鮮味肽和鮮味增強肽，后者自身無鮮味，但具有增鮮特性。然而，有關(guān)鮮味肽的呈味特性卻眾說紛紜。

鮮味肽呈味的爭議主要來源于其不同的制備方式，一般天然來源（食品或者酶解產(chǎn)物）的鮮味肽具有明顯的鮮味，而確定序列后經(jīng)人工合成的部分鮮味肽則呈味更為復(fù)雜。以牛肉風(fēng)味肽（beefy meaty peptide，BMP）為例，1978年Yamasaki等首次在牛肉中鑒定出BMP，并發(fā)現(xiàn)BMP的鮮味比谷氨酸更加突出。然而，當(dāng)對合成和經(jīng)分離提取所得的BMP進行滋味對比時，合成BMP呈咸、酸和甜味，并無鮮味。之后近20 年中，不同學(xué)者提出合成的BMP無甜味、有鮮味、無鮮味等多種不同的結(jié)果。van Wassenaar等指出，合成BMP中可能含有某些雜質(zhì)，導(dǎo)致感官評價結(jié)果受到干擾，并推測這些雜質(zhì)可能來源于副反應(yīng)，比如合成過程中的外消旋作用或不完整的肽序列。筆者團隊針對BMP的呈味進行了綜述報道，發(fā)現(xiàn)BMP多元的呈味特性主要與其所處的不同體系相關(guān)。

van den Oord等通過感官評價重新檢驗了前人報道的12 條鮮味二肽和4 條鮮味三肽。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH 4.0/6.0及含/不含0.6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）NaCl條件下，上述16 條肽均無鮮味；并且在pH 6.0時，5.4 mmol/L Glu-Glu與0.6 mmol/L IMP的混合物與0.6 mmol/L IMP單一溶液的滋味并無差異。van den Oord等認(rèn)為上述肽呈味差異主要有以下兩個原因：1）某些苦味肽或氨基酸衍生物的干擾；2）品嘗程序與評價員的文化差異。然而，后者已被證明對鮮味評估結(jié)果的影響很小。

此外，合成肽的制備方法、天然來源和合成肽之間的構(gòu)象差異也是影響鮮味肽滋味特性的因素。例如，酸催化劑影響酸性二肽的中性鹽溶液的滋味。多肽的合成與純化需要三氟乙酸參與，因此鮮味肽中殘留的三氟乙酸可能影響其呈味特性。通過中和酸根離子，可以提升鮮味肽的呈鮮效果。研究報道在呈酸性的二肽和三肽溶液中在加入氫氧化鈉使pH值至6時，肽溶液均產(chǎn)生了鮮味，其中Glu-Asp鈉鹽的鮮味最強。鮮味肽合成過程中可能引入-氨基酸，這也使得合成的和天然的鮮味肽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定差異，最終影響肽的呈味屬性。

鮮味肽的呈味驗證主要通過感官分析進行，傳感評價、計算化學(xué)、分子對接等方法聯(lián)用逐漸成為對鮮味肽呈味特性進行綜合判斷的可靠方法（圖3）。筆者團隊構(gòu)建了基于受體、細胞和組織等系列鮮味生物傳感器，同時基于受-配體結(jié)合能力的強弱實現(xiàn)鮮味判定，結(jié)果與感官評價結(jié)果呈較好的正相關(guān)。同時，本團隊利用量子化學(xué)、分子對接結(jié)合人工智能分析鮮味受體與鮮味肽的作用規(guī)律，從多角度系統(tǒng)地研究了目前已知鮮味肽的呈味規(guī)律，對已報導(dǎo)的鮮味肽進行活性位點和鮮味受體活性中心的預(yù)測，從而建立了用于開發(fā)鮮味肽評價系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。多重技術(shù)的綜合應(yīng)用為鮮味肽挖掘和呈鮮機制解析提供了分子、生理、心理物理等方面的理論支撐。

圖3 鮮味肽的分離鑒定與評價方法Fig. 3 A summary of methods for isolation, identification and evaluation of umami taste peptides

2.3 鮮味成分的安全性

鮮味成分的安全性爭議主要由鮮味劑產(chǎn)品引起，其中味精的爭議報道最多?！拔毒币辉~在當(dāng)今飲食文化中頗受偏見?！熬钡谋玖x是指物質(zhì)中最純粹的部分。然而，諸如醋精、瘦肉精等濫用，味精一詞帶給消費者化工合成的不良遐想，與當(dāng)前追求天然、綠色的飲食觀念相沖突，從而導(dǎo)致部分民眾對于味精的誤解根深蒂固。目前，味精主要是由微生物（谷氨酸棒桿菌等）發(fā)酵，經(jīng)過提取、中和、結(jié)晶、分離、干燥等多步制成。味精類產(chǎn)品的主要成分即為MSG（以干基計≥80.0%），狹義上講，味精等同于MSG。以下介紹了民眾對于味精/MSG安全性的質(zhì)疑緣始與安全性評估結(jié)果。

2.3.1 味精與中餐館綜合征

我國部分地區(qū)存在長期過量使用鹽、味精等調(diào)味品的現(xiàn)象，在部分餐館和外賣食品中尤為突出。關(guān)于味精安全性最受關(guān)注的事件是1968年首次報道的中餐館綜合征（Chinese restaurant syndrome，CRS）。Kwok稱自己在食用中餐后出現(xiàn)了頸部、手臂麻木和心悸等癥狀，并將這些病癥歸因于食物中的味精。1969年，Schaumburg等再次提出味精是CRS的誘發(fā)因素。然而，后續(xù)系列實驗研究和調(diào)查表明，CRS癥狀與味精的攝入并無相關(guān)性。美國大型問卷調(diào)查得出在3 222 個被訪者中，只有6 人（0.19%）的CRS與食用中國菜有關(guān)，但該部分?jǐn)?shù)據(jù)也因涉及種族歧視等不良動機而遭到了質(zhì)疑。

2.3.2 味精的安全性質(zhì)疑

實際上，味精之“臭”可部分歸因于20世紀(jì)60年代食品工業(yè)的快速發(fā)展。這一時期，味精被食品公司大量添加于質(zhì)量低劣、制作粗糙或是因保存不當(dāng)而風(fēng)味劣變的食材或食品生產(chǎn)中，幫助食品公司以次充好或掩蓋劣質(zhì)食品特性。消費者在食用此類食品后出現(xiàn)不良反應(yīng)，而將矛頭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單次皮下注射高濃度的MSG會導(dǎo)致其腦部神經(jīng)元壞死，其他研究人員陸續(xù)對大鼠、狗及猴進行注射或飼喂實驗，詳細結(jié)果如表1所示。僅在對新生小鼠單次灌胃不低于1 000 mg/kgMSG或單次皮下注射不低于500 mg/kgMSG時，才可能導(dǎo)致神經(jīng)性損傷。而對新生大鼠以500 mg/（kg·d）MSG灌胃10 d則無腦損傷，對猴、狗單次灌胃低于4 000 mg/kgMSG也無腦損傷。另外，采用強制注射MSG溶液或空腹直接注入胃腸道的實驗方法與人類日常飲食習(xí)慣差異巨大，影響了MSG在胃腸道中的正常代謝。例如，將果蔬中廣泛存在的氯化鉀注射到動物體內(nèi)會導(dǎo)致其心臟驟?；蛩劳?，但氯化鉀卻作為一種食品添加劑常存在于低鈉鹽和礦物質(zhì)水等。

表1 MSG對部分動物的毒性研究結(jié)果Table 1 Recent studies on toxicity of MSG to several animal models

近年來，MSG的消化代謝相關(guān)研究從表觀分析深入至機制解析。研究報道稱MSG可誘導(dǎo)腎細胞構(gòu)筑改變，引起腎小管細胞水腫，直接或間接干擾腎細胞的能量代謝，進而導(dǎo)致細胞損傷和急性腎功能不全，最終導(dǎo)致腎臟衰竭，但具體的作用機理尚不明確。由于MSG含有Na，過量攝入可能引發(fā)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的不良反應(yīng)。關(guān)于MSG導(dǎo)致肥胖效應(yīng)的機制，最新研究發(fā)現(xiàn)向小鼠飼喂60、300 mmol/L的MSG溶液兩周后，小鼠攝入能量分別增長了19.6%和24.8%，體質(zhì)量分別增加了12.8%和19.2%。推測其作用機制為MSG代謝后經(jīng)AMP脫氨酶2（adenosine monophosphate deaminase 2，AMPD2）生成IMP，激活肝臟和大腦中的嘌呤降解通路生成尿酸，進而誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生代謝綜合征。也有研究認(rèn)為飲食中攝入高濃度的MSG會引起小鼠下丘腦炎癥，從而促進過度飲食，導(dǎo)致體質(zhì)量增加。

除了動物模型外，以人為樣本的行為學(xué)研究也逐漸開展。在中國健康成年人中，通過24 h回顧法和問卷調(diào)查了膳食攝入MSG與身體質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)MSG攝入量與超重呈正相關(guān)。劉慶芝等以問卷采集居民膳食中MSG的攝入情況與糖尿病患病信息，發(fā)現(xiàn)糖尿病患者對味精的喜好及攝入量高于未患病人群，說明糖尿病可能與味精過量食用存在聯(lián)系。但這類相關(guān)性結(jié)果受行為學(xué)研究方法、樣本數(shù)量和復(fù)雜性等因素影響，結(jié)果呈現(xiàn)不一致，且機制仍未被闡明。

MSG作為日常攝入的調(diào)味品，消化過程中腸道菌群的變化也逐漸受到關(guān)注。劉淑君等以MSG為底物進行腸道微生物的體外發(fā)酵，根據(jù)發(fā)酵液中丁酸產(chǎn)量激增與埃希氏菌屬和擬桿菌屬豐度升高的現(xiàn)象，推測這兩種菌屬在MSG轉(zhuǎn)化為-氨基丁酸過程中發(fā)揮潛在作用。此外，適量的MSG可維持腸道結(jié)構(gòu)的完整性，緩解腸道炎癥水平的上升，維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，增加益生菌的相對豐度。

MSG在進入人體后以谷氨酸和Na形式存在，兩者均是食品中常見的組分。由于血腦屏障的不同，小鼠比靈長類動物更容易受到MSG的影響，小鼠模型結(jié)果與人體結(jié)果的差異需要考慮在內(nèi)。數(shù)據(jù)顯示，亞洲民眾的味精日攝入量約為1.2～3.0 g/d，而其他工業(yè)化國家一般為0.3～1.0 g/d?，F(xiàn)代流行病學(xué)研究表明長期適量攝入MSG并無明顯的毒性或其他不良反應(yīng)。

2.3.3 國際機構(gòu)對于MSG安全性評估

糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）、歐洲共同體食品科學(xué)委員會（Scientific Committee for Food of European Economic Community，SCF）、美國實驗生物學(xué)學(xué)會聯(lián)合會（Federation of American Societies for Experimental Biology，F(xiàn)ASEB）與歐洲食品安全局（European Food Safety Authority，EFSA）、美國食品和藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）等國際機構(gòu)對MSG的安全性進行了評估。如表2所示，國際機構(gòu)和各國食品安全管理部門對MSG的安全性廣泛肯定。2017年EFSA將MSG的每日可接受攝入量進行了重新評估，并確定MSG每日允許攝入量（acceptable daily intake，ADI）為30 mg/kg。基于此數(shù)據(jù)，在日常飲食中，味精一般是安全的。

表2 國際機構(gòu)對MSG的安全性評估Table 2 MSG safety evaluation by international agencies

3 鮮味的功能

3.1 調(diào)節(jié)風(fēng)味

鮮味對食品的適口性和可接受度起著關(guān)鍵作用。適口性可能決定特定食物的攝取與否、攝入量、吸收和消化程度等。鮮味溶液本身適口性有限，但將其添加到食品中會顯著改善口感、減輕異味和增強適口性。另外，通過MSG、IMP和GMP之間的鮮味協(xié)同增效作用，也可增加產(chǎn)品的適口性；基于天然來源的復(fù)合鮮味劑開發(fā)也提高了產(chǎn)品的呈味特性和口感的多元性。

在“健康中國2030”的驅(qū)動下，減鹽成為食品開發(fā)的重要策略。相同質(zhì)量中食鹽的Na含量大約是MSG的3 倍。此外，鮮味與咸味有增效作用，鮮味物質(zhì)的添加可在維持原本咸味感知的同時降低NaCl添加量。因此，引入適量鮮味物質(zhì)可減少NaCl攝入量，從而達到減鹽、減鈉而不減咸的目的。

3.2 刺激食欲與調(diào)節(jié)飽腹感

如同甜味代表能量，苦味警示潛在毒性一樣，鮮味在一定程度上代表著營養(yǎng)。鮮味是蛋白質(zhì)攝入的信號，可幫助人體獲取必需氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)。因此，味覺功能喪失或敏感度改變可能導(dǎo)致食欲不振、飲食攝入減少和體質(zhì)量下降。鮮味有助于刺激食欲，誘發(fā)唾液分泌，引發(fā)胃酸和胰島素分泌，進而增加食物攝入。

老年人由于口腔加工、味覺感知和消化能力等退化，易導(dǎo)致營養(yǎng)不良和厭食癥等問題。研究顯示在定制食物中添加0.6%的MSG能夠促進食物的攝入。因此，老年人或吞咽障礙患者的特膳食品可以通過添加鮮味物質(zhì)，增加食物的適口性，改善流涎性和吞咽狀況，促進進食。

味覺受體廣泛存在于包括口腔在內(nèi)的機體組織中，如呼吸道、泌尿道、腸道、大腦、肺部胰腺和心臟等，并發(fā)揮抗菌免疫、促進消化和營養(yǎng)感應(yīng)等功能。鮮味可增加飽腹感的具體機制可能為蛋白質(zhì)在消化過程中，胃腸道激素（飽腹感激素）如神經(jīng)肽Y、膽囊收縮素和胃泌素樣多肽-1的釋放，會影響蛋白質(zhì)誘導(dǎo)的飽腹感，進而調(diào)節(jié)飲食行為和消化。飽腹感通過激活膈下迷走神經(jīng)元產(chǎn)生，膽囊收縮素的分泌可減少食物攝入，膽囊收縮素從腸道上端觸發(fā)，對食物攝入作出反應(yīng)，起到防止持續(xù)進食，產(chǎn)生飽腹感的作用。然而，這種生理作用如何產(chǎn)生和發(fā)揮的機制仍有待研究，需要更多的工作來揭示味覺受體在口腔外組織中的作用。

4 結(jié) 語

美好的生活必然是美味的，人類從未停止對鮮味的探尋。本文對鮮味的現(xiàn)存爭議熱點和功能等方面展開論述，探討針對鮮味肽的呈鮮性、鮮味代表物質(zhì)MSG的安全性質(zhì)疑，歸納了鮮味的功能。鮮味肽是鮮味成分的重要組分，發(fā)揮多元作用。綜合感官評價、仿生傳感和計算化學(xué)等多種方法可實現(xiàn)鮮味肽呈味特性的有效分析。日常飲食中攝入MSG等鮮味劑一般是安全的。鮮味在調(diào)節(jié)滋味和進食行為與反饋方面發(fā)揮著積極作用。

由于食品體系復(fù)雜，潛在呈味物質(zhì)具有多元性，因此仍需不斷挖掘新型鮮味物質(zhì)，研究物化特性與感官特性。針對商業(yè)鮮味劑，需持續(xù)構(gòu)建和推進綠色制造體系，助力推動調(diào)味品產(chǎn)業(yè)。在探究鮮味感知機制等基礎(chǔ)研究方面，鮮味受體的結(jié)構(gòu)及其與配體的結(jié)合、解離模式，下游級聯(lián)信號的傳遞，鮮味感知的生理心理反饋皆亟需探明。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建多元鮮味評價體系，并進一步探索鮮味（物質(zhì)）的健康功能效應(yīng)。隨著對鮮味基礎(chǔ)和應(yīng)用方面研究的不斷深入，鮮味在健康-風(fēng)味導(dǎo)向的未來食品開發(fā)中大有可為。