苦味剂的种类和应用

背景及概述^[1-2]

蔬菜和水果中的植物化合物如帖类、糖苷类、多酚等具有抗氧化、抗癌、降低心血管疾病等生理功能，目前围绕这些植物化合物的研究集中在生理功能的作用机理、生物活性、通过育种或者基因工程提高蔬菜和水果中植物化合物的含量。从植物自我保护的角度出发，大多数的植物化合物味苦、辛辣、涩，目的是为了本身不被吃掉，因此这些味道对消费者来说是难以接受的，而且这些化合物只在低浓度下才有保健功能，在高浓度下被认为是有毒的化合物，如异硫氰酸盐和生物碱。食品工业常常通过选择性育种或者一系列除苦工艺来达到消除这些化合物的目的来满足消费者的感官要求。满足消费者的健康需求还是感官需求是摆在保健食品的产品开发者面前的一个窘境，研究植物化合物必须重视消费者的感官需求和嗜好性。辣椒素、咖啡碱、柚苷、啤酒花及其制剂、龙胆根等天然物可作为食品苦味剂。辣椒素存在于辣椒皮中，有一种辣味，咖啡碱广泛存在于茶叶、咖啡、红茶、巴拉圭茶的嘌呤碱中。柚苷含于朱栾的花及果的黄烷酮酯中。啤酒花有人工大量种植。龙胆根来自龙胆草。可直接从上述植物中萃取出来。

种类^[2]

功能性植物化合物中有很多是苦味的，包括多酚类、黄酮类、萜类和硫苷类。

1. 苦味多酚和单宁类

许多食品或饮料苦涩的主要原因就是含有多酚类化合物。从小分子化合物到聚合物，大概有15种以上的多酚类化合物，见表1。黄酮是多酚类化合物中最多的一种，有5000多种化合物，又可分为13种类型。黄酮类化合物包括黄烷酮类、黄酮醇、黄酮、异黄酮、儿茶素和花青素类等。高分子质量（＞500）多酚类，即通常所说的植物单宁，一般低分子质量多酚类表现出苦味，而高分子质量多酚类表现出涩味。多酚类化合物是一种天然的农药，帮助植物抵御病原菌、寄生虫、捕食者。植物化合物中多酚类化合物含量以及苦味的程度主由内在基因和外在环境影响。培育植物品种、发芽、成熟的程度、加工和储存的条件都可以影响植物多酚类的含量。不成熟的苹果或其他水果中常含有更苦的多酚类化合物如槲皮素，芽和种子中相比成熟的水果含有更多的苦味植物化合物目的是防止被捕食。高分子多酚类化合物和单宁常被认为抗营养物质，因为他们影响蛋白质的吸收或减少铁的生物活性。单宁广泛分布于谷物（如高粱、小米、大麦）、豌豆、长豆角、干豆、水果、红酒和多种饲料作物中。

2. 柑橘属水果中的苦味黄酮类

黄酮类主要分布于柑橘属水果中，如黄烷酮（柚皮苷）、黄酮（蜜桔黄素）、黄酮醇（槲皮素），见表1。多甲氧基黄酮类化合物（如橘皮素和蜜桔黄素）集中于不成熟的果皮中，是柑橘油的主要成分。黄酮类有些是苦味有些则不是，与糖配体类型有很大关系，如柚皮苷和新橙皮苷是苦的，而橙皮苷却是甜的。相反，新橙皮苷二氢查耳酮却非常甜。不成熟葡萄柚水果的叶子和白色内皮中含有较多的柚皮苷，一般的葡萄柚汁中柚皮苷的质量浓度在400mg/L左右，但早熟的葡萄柚生产的葡萄柚汁中柚皮苷质量浓度到达1200mg/L以上。柠檬苦素是柑橘属水果汁产生后苦现象的主要原因。无味的柠檬苦素前体，在水果组织被破坏后被分解为柠檬苦素。黄酮类和柠檬苦素的苦味是果汁行业面临的主要问题，食品工业通过吸附或移除过多的黄酮和柠檬苦素达到相应的要求。

3. 茶叶和可可中的苦味黄酮类

茶叶中苦味多酚类化合物主要包括儿茶素和表儿茶素两种，其中最典型的就是表没食子儿茶素。表儿茶素一般要比儿茶素要苦。日本绿茶比发酵黑茶和半发酵乌龙茶含有较多的儿茶素和表没食子儿茶素因此苦味比较苦。巧克力的苦味也归因于含有的儿茶素，而发酵的可可粉含有表儿茶素、花青素和多酚类。

4. 红酒中的苦味多酚类

红酒中的多酚类包括低分子的儿茶素和高分子的单宁，见表1。因此，含有单宁较多的红酒涩味大于苦味。红酒中多酚类物质主要来源于葡萄皮（30%）和葡萄仔（70%）。蔗糖可以减少红酒中的苦味，而酒精可以提高红酒的苦味。

5. 大豆中的苦味异黄酮

染料木素是一种苦涩的异黄酮糖苷，是造成大豆蛋白令人反感味道的植物化合物，见表1。苦味的大豆异黄酮水解后产生苦味的大豆异黄酮苷元，燃料木素和黄豆苷元。燃料木素和黄豆苷元是豆奶产品产生令人反感味道的植物化合物，它们的浓度在豆奶生长的步皂化过程中升高。

6. 十字花科植物中的苦味芥子油苷

有机硫化合物是植物防御被捕食的另外一种化合物。十字花科植物中如（花椰菜、菜花、甘蓝、红萝卜、羽衣甘蓝、球芽甘蓝、卷心菜、大头菜、芜菁甘蓝、中国大白菜、小白菜等）都大概含有0.5g/g~1g/g芥子油苷化合物。芥子油苷是一种天然的杀虫剂，对很多昆虫来说是有毒的。卷心菜和球芽甘蓝中主要的芥子油（如苷黑芥子硫苷酸钾、前致甲状腺肿素和芸苔葡糖硫苷）对鼠类是有毒的。动物饲料中过多的芥子油苷明显和奶牛的疾病有直接关系，对甲状腺、肝脏和肾脏都有毒性。芥子油苷和十字花科植物的苦味有直接的关系，见表1。

7. 辛辣的异硫氰酸盐

芥子油苷在黑芥子酶的作用下分解为异硫氰酸盐、硫化氢和葡萄糖。异硫氰酸盐辛辣且带有刺激性，见表1。

去苦工艺^[2]

消费者和市场的需求相关研究表明，消费者在选择购买食品的时候考虑口味的因素要多于健康考虑和。为了满足消费者的感官需求，食品工业经常采用选择育种或去苦工艺去除苦味功能性植物化合物，如多酚类、黄酮类、三萜类、异黄酮和异硫氰酸盐等，见表。如食品工业会选择去除前致甲状腺肿素和减少黑芥子硫苷酸钾来增加十字花科植物食品的消费者可接受程度，通过基因方法改良柑橘类植物使其不含有柠檬苦素，通过去苦工艺生产豆制品但同时减少大豆异黄酮的含量。苦味的多酚类化合物通过树脂吸附、沉淀、高分子化合物聚合、有机溶剂萃取去苦或转变为非苦味化合物。红酒酿造中采用多个工艺去除多酚类和单宁。目前食品工业采用的去苦工艺大部分降低了功能性植物化合物的含量，使得消费者健康方面受益减少。这是食品工业目前遇到的困境。

应用现状^[2]

苦味物质的掩盖和修饰在食品中有很多方法，比如传统的采用基本味觉化合物抑制苦味，也可以采用新的苦味抑制剂。

1. 基本味觉化合物

1)甜味剂：甜味和苦味可以相互抑制，如蔗糖可以抑制咖啡因的苦味，抑制效果和相互的浓度有直接关系。功能性甜味剂如阿斯巴甜和三氯蔗糖的甜度更大，不仅可以作为为奎宁和医药制剂的苦味剂，而且也可以作为保健食品的苦味剂，但使用中往往有后苦味。甜味剂的使用有可能增加保健食品的能量值，在一定程度上影响了其健康声称，况且有些功能性甜味剂是非天然的、合成的。

2）咸味剂：咸味可以抑制有些苦味剂，并增加甜味，这主要与钠离子有关。但是在保健食品中很少添加盐来作为苦味抑制剂，因为盐分可以增加其他的健康风险。

3）鲜味剂：鲜味剂（如味精、NaAMP，Na2AMP）也可以抑制苦味，如味精可以抑制奎宁硫酸盐的苦味，NaAMP可以抑制麻黄碱、甲胺呋硫、对乙酰氨基酚、奎宁和尿素的苦味。在保健食品中加入鲜味剂也存在一定的健康风险。

2. 质构剂

凝胶、明胶、羧甲基纤维素钠、黄原胶、纤维素可以减少咖啡因的苦味。这些可溶性膳食纤维的添加除了可以抑制苦味外，在一定程度上还具有生理功能。

3. 苦味抑制剂

苦味抑制剂是通过阻塞苦味受体、截断苦味信号传递等方式来降低或消除物质苦味的一类化合物。这里的苦味抑制剂是一个相对广义的概念，包含多种作用原理或途径，如麻痹味蕾、提高苦昧感受阈值、阻止苦昧受体与苦昧物质的结合、切断信号传导掩盖苦味、竞争苦味受体（如苦味阻滞剂）等。目前食品中常用的苦味抑制剂见表3。

1）β-环状糊精

环状糊精在食品工业中有很多作用，比如防止油脂氧化、促进维生素溶解等。环状糊精的苦味抑制作用和它的结构有直接关系，内部为疏水基而外部为亲水基，这样苦味物质和环状糊精结合后就不能与苦味受体结合。而且环状糊精是一般认为安全的原料，可以放心在保健食品中应用。环状糊精现在已经被用在柑橘类果汁中，抑制柚皮苷和柠檬苦素的苦味。环状糊精也可以应用于抑制白藜芦醇和儿茶素的苦味，因此在保健食品中的应用前景非常大。

2）核黄素结合蛋白

核黄素结合蛋白是鸡蛋中的一种蛋白质，可以转运和储存维生素B2。核黄素结合蛋白可以抑制柚皮苷、苯甲地那铵、咖啡因、可可碱、甘氨酰-L-苯丙氨酸的苦味。

3）黄烷酮类

黄烷酮类如圣草酚、高圣草素可以抑制咖啡因的苦味。高圣草素的钠盐可以减少愈创甘油醚、对乙酰氨基酚、奎宁、苯酸铵酰糖化物、水杨素、苦龙胆酯苷的苦味，而且不影响物质的咸味和甜味。因此在保健食品中的应用前景非常大。

4）脂蛋白

由磷脂酸和β-乳铁蛋白形成的脂蛋白可以抑制很多苦味剂的苦味，而且不抑制盐的咸味和蔗糖的甜味。磷脂酸本身可以抑制奎宁盐酸盐的苦味。脂蛋白本身在水中的溶解性以及过敏性限制了在保健食品中的应用。

5）新地奥明

新地奥明可以抑制咖啡因、奎宁、柚皮苷的苦味。它存在于柑橘属水果中，是新橙皮苷的衍生物，无色无味，在很低的浓度下就可以抑制很多化合物的苦味，因此在保健食品中的应用前景非常大。

6）锌盐

乳酸锌和硫酸锌可以有效减少咖啡因、奎宁盐酸盐、四氢奈酮、苯酸铵酰糖化物的苦味。但同时硫酸锌在食品工业中可以减少甜味剂的强度，如蔗糖、葡萄糖、果糖、阿斯巴甜、糖精和乳糖，而这些甜味剂可以在一定程度上掩盖苦味因此硫酸锌作为苦味抑制剂应用在保健食品中并不理想。硫酸锌可以改变苦味接收器TAS2R的完整性。

7）硫酸镁

硫酸镁可以有效减少奎宁盐酸盐的苦味而不影响其他味觉，但本身的酸味和咸味限制了其在保健食品中的应用。

8）脂肪酸

水中咖啡因和奎宁的苦味要比花生油中咖啡因和奎宁苦味更明显，在一定程度上说明油脂对苦味一定的掩盖作用。在咖啡因的水溶液中加入1%亚麻油后，入口的苦味减少了160%，这也预示着某种脂肪酸可有掩盖咖啡因的苦味。脂肪酸可以在保健食品中作为苦味抑制剂，如DHA可以抑制奎宁盐酸盐的苦味，但是如果添加到保健食品如，需要添加相应的抗氧化剂防止脂肪酸被氧化。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 苦味植物化合物和苦味修饰剂的研究进展