具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物的構(gòu)效關(guān)系

鄧雯婷，李加興，鄭建仙,*

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.湖南省井礦鹽工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

甜味是人們偏愛的基本味。然而，以蔗糖為代表的甜味劑在發(fā)揮提供能量、改善質(zhì)地、提升風(fēng)味、抑菌防腐等重要作用時(shí)，容易產(chǎn)生令人不愉悅的甜膩口感，影響其他風(fēng)味的釋放[1]。甜味抑制劑正是解決食品“過甜”問題的一類化合物[2]，在保持甜味劑有益功能特性的同時(shí)，降低它們對(duì)味蕾的甜味刺激。

2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸（2-(4-methoxyphenoxy)propionic acid，HPMP，圖1）是目前應(yīng)用最為廣泛的甜味抑制劑，在我國(guó)已經(jīng)使用15 年之久。HPMP對(duì)于多種甜味物質(zhì)均有顯著的甜味抑制作用[3]，不僅解決月餅、果醬、巧克力等傳統(tǒng)高糖食品甜度太高的實(shí)際難題，推動(dòng)食品工業(yè)發(fā)展，還能有效改善高能食品和運(yùn)動(dòng)食品的食用品質(zhì)，促進(jìn)我國(guó)體育強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。HPMP作用迅速，持續(xù)時(shí)間短暫，并且在作用后的一段時(shí)間內(nèi)，喝純水會(huì)有微甜的感覺[4]。但是，它也存在明顯的缺陷，在實(shí)際使用時(shí)可能影響某些食品的原有風(fēng)味，在高添加量時(shí)也會(huì)伴隨異味刺激。

圖1 HPMP的結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Structure of HPMP

因此，深入探究HPMP的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)于開發(fā)高強(qiáng)度、兼具更少異味的新型甜味抑制化合物，擴(kuò)展其在食品工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用具有重要意義。但國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于HPMP的研究多集中于它的制備[5-6]和應(yīng)用[7]，其構(gòu)效關(guān)系有待闡明。有報(bào)道稱HPMP的對(duì)位取代對(duì)活性的影響頗為明顯[8]，對(duì)位基團(tuán)的疏水性是其發(fā)揮甜味抑制作用的重要因素[9]。然而，其他疏水基團(tuán)修飾對(duì)位后是否同樣具有甜味抑制作用，以及對(duì)位疏水基團(tuán)的變化對(duì)抑制效果影響的相關(guān)研究卻比較空白。

甜味評(píng)價(jià)手段主要包括人群感官評(píng)價(jià)、鈣離子成像技術(shù)和電子舌味覺分析技術(shù)[10]。人群感官評(píng)價(jià)是最常用的味覺評(píng)價(jià)方法，卻極易受到參與者生理、心理等主觀因素的影響，不適用于安全性未知的物質(zhì)。鈣離子成像技術(shù)通過甜味感應(yīng)細(xì)胞中鈣離子的濃度變化來反映甜度，但如何構(gòu)建穩(wěn)定表達(dá)甜味受體蛋白的細(xì)胞株是一大挑戰(zhàn)[11]。電子舌具有靈敏度高、準(zhǔn)確性高和重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)，對(duì)樣品安全性要求不高，在甜味評(píng)價(jià)方面應(yīng)用潛力巨大。楊陽(yáng)等[12]利用電子舌準(zhǔn)確區(qū)分5 種不同組成的甜菊糖，并且甜度識(shí)別結(jié)果與感官評(píng)定結(jié)果基本吻合。黃嘉麗等[13]研究顯示電子舌能夠?qū)崿F(xiàn)蔗糖、安賽蜜、糖精鈉、新橙皮苷二氫查耳酮、柚苷二氫查耳酮多種甜味劑的甜度預(yù)測(cè)。另外，電子舌在掩味效果評(píng)價(jià)方面也有良好的應(yīng)用，電子舌用于醫(yī)藥品的苦味遮蔽研究屢見不鮮[14-16]，但有關(guān)甜味抑制效果的電子舌評(píng)價(jià)方法鮮有報(bào)道。

本研究針對(duì)HPMP苯環(huán)對(duì)位進(jìn)行修飾，合成HPMP及其衍生物（A1～A4），通過傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）、核磁共振波譜（nuclear magnetic resonance，NMR）進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，建立甜味抑制效果的電子舌評(píng)價(jià)方法，分析HPMP及其衍生物的甜味抑制效果和自身呈味特征，探索HPMP的構(gòu)效關(guān)系，以期為新型甜味抑制劑的開發(fā)和甜味抑制機(jī)理的完善提供可靠的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔗糖 河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；木糖醇、果糖、山梨糖醇 深圳鴻海食品科技有限公司；所有甜味劑均為食品級(jí)。

對(duì)甲酚、2-氯丙酸、對(duì)氯苯酚、4-丙氧基苯酚上海麥克林生化科技有限公司；4-甲氧基苯酚、4-乙氧基苯酚 上海阿拉丁生化科技有限公司；硫酸 廣州化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉、碳酸氫鈉 福晨化學(xué)試劑有限公司；乙醇 天津富宇精細(xì)化工有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DT500A電子天平 常熟市意歐儀器儀表有限公司；SHA-C恒溫水浴振蕩器 江蘇省金壇市農(nóng)儀器廠；pH-25 pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；AVANCE III HD超導(dǎo)核磁共振波譜儀、VERTEX 33 FTIR儀 德國(guó)Bruker公司；SA402B電子舌 日本Insent公司。

1.3 方法

1.3.1 HPMP及其衍生物的合成

HPMP及其衍生物A1～A4的合成路線如圖2所示。具體操作參照文獻(xiàn)[6,17]并稍作修改，在250 mL圓底燒瓶中加入20 mmol 4-甲氧基苯酚和40 mmol氫氧化鈉，用30 mL無水乙醇溶解，隨后緩慢滴加22 mmol 2-氯丙酸，85 ℃回流反應(yīng)5 h。反應(yīng)結(jié)束后，50 ℃旋蒸除去乙醇。將產(chǎn)物倒入70 mL蒸餾水中，滴加6 mol/L硫酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為2，析出固形物。將所得固形物溶于飽和碳酸氫鈉溶液，過濾除去不溶性雜質(zhì)，用6 mol/L硫酸溶液再次酸化濾液，調(diào)節(jié)溶液pH值為2，收集析出的結(jié)晶并用體積分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液重結(jié)晶，過濾并在50 ℃干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物HPMP。HPMP衍生物A1～A4的合成方法同上。

圖2 HPMP及其衍生物A1～A4的合成路線Fig. 2 Synthetic routes of HPMP and its derivatives A1-A4

1.3.2 FTIR分析

稱取5 mg目標(biāo)化合物，經(jīng)溴化鉀壓片處理后，進(jìn)行FTIR掃描，掃描范圍為4 000～500 cm－1。

1.3.3 NMR分析

稱取20 mg目標(biāo)化合物，用0.6 mL氘代氯仿充分溶解，于室溫條件下進(jìn)行1H-NMR、13C-NMR分析。1H-NMR、13C-NMR共振頻率分別為600、151 MHz。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)

參考文獻(xiàn)[18]稍作修改，將甜味劃分為5 級(jí)，配制不同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液作為參比樣品，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的甜度值和蔗糖溶液質(zhì)量濃度見表1。從本課題組所在學(xué)院的研究生中招募15 名志愿者（6 名男性、9 名女性）組成感官評(píng)價(jià)小組，所有志愿者在實(shí)驗(yàn)前1 h不得進(jìn)食。取10 mL待口嘗樣品溶液于透明口嘗杯。實(shí)驗(yàn)前，志愿者將參比樣品溶液含于口中10 s，期間做漱口動(dòng)作，使舌頭充分感受甜味，記下該參比樣品溶液對(duì)應(yīng)的甜度值，吐出，用蒸餾水漱口至少4 次，休息30 s后口嘗下一個(gè)參比樣品溶液。志愿者按照上述方法對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行口嘗，根據(jù)口嘗感受，結(jié)合參比樣品液的甜度值，給出待測(cè)樣品的口嘗甜度。

表1 甜度值與對(duì)應(yīng)的蔗糖溶液質(zhì)量濃度Table 1 Sweetness scores and corresponding concentrations of sucrose solutions

1.3.5 電子舌分析

本研究所用的SA402B型電子舌傳感器陣列由6個(gè)味覺傳感器和3 根玻璃管參比電極構(gòu)成[19]，各傳感器代表的味覺信息見表2。正式測(cè)試前，傳感器需進(jìn)行活化、自檢以確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。甜味和酸味、苦味、澀味、鮮味、咸味分開測(cè)試。測(cè)試甜味時(shí)，所有樣品重復(fù)測(cè)試5 次。測(cè)試其他味覺時(shí)，所有樣品重復(fù)測(cè)試4 次。根據(jù)韋伯-費(fèi)希納定律，電子舌系統(tǒng)將測(cè)得的電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的味覺值。

表2 各味覺傳感器代表的味覺信息Table 2 Taste information represented by various taste sensors

1.3.5.1 電子舌甜味抑制效果評(píng)價(jià)方法的建立與驗(yàn)證

以蔗糖為研究載體，配制質(zhì)量濃度15 g/100 mL蔗糖溶液，分別添加終質(zhì)量濃度分別為0、50、75、100、125、150、200、250 mg/L的HPMP，進(jìn)行電子舌甜味測(cè)定和感官評(píng)價(jià)，建立甜味抑制效果的電子舌評(píng)價(jià)方法。

以木糖醇為研究載體，配制質(zhì)量濃度15 g/100 mL木糖醇溶液，分別添加終質(zhì)量濃度0、50、75、100、125、150、200、250 mg/L的HPMP，進(jìn)行電子舌甜味測(cè)定和感官評(píng)價(jià)，驗(yàn)證電子舌甜味抑制效果評(píng)價(jià)方法的合理性。

1.3.5.2 HPMP及其衍生物的甜味抑制效果評(píng)價(jià)

選取4 種常用甜味劑蔗糖、果糖、木糖醇、山梨糖醇，評(píng)估HPMP及其衍生物A1～A4的甜味抑制效果。分別配制質(zhì)量濃度15 g/100 mL蔗糖溶液、果糖溶液、木糖醇溶液、山梨糖醇溶液，依次添加終質(zhì)量濃度分別為0、100、200 mg/L的HPMP和衍生物A1～A4，進(jìn)行電子舌甜味測(cè)定。

1.3.5.3 其他味覺指標(biāo)測(cè)定

配制質(zhì)量濃度為200 mg/L的HPMP、化合物A1～A4溶液，使用電子舌對(duì)HPMP及其衍生物A1～A4的酸味、苦味、澀味、鮮味、咸味5個(gè)味覺指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

配制質(zhì)量濃度15 g/100 mL蔗糖溶液各6 份，其中1 份作為空白處理組，另外5 份分別添加終質(zhì)量濃度為200 mg/L的HPMP、衍生物A1～A4，測(cè)定上述5個(gè)味覺指標(biāo)。

1.3.6 甜味抑制效果評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定

感官評(píng)價(jià)以口嘗甜度抑制率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察HPMP及其衍生物A1～A4對(duì)甜味劑口嘗甜度的抑制作用，口嘗甜度抑制率的計(jì)算如式（1）所示。將甜味傳感器輸出的味覺值稱為電子舌甜度，電子舌分析以電子舌甜度抑制率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察HPMP及其衍生物A1～A4對(duì)甜味劑電子舌甜度的抑制作用，電子舌甜度抑制率的計(jì)算如式（2）所示。

式中：Ia為未添加甜味抑制化合物的口嘗甜度；Ib為添加甜味抑制化合物的口嘗甜度。

式中：Ic為未添加甜味抑制化合物的電子舌甜度；Id為添加甜味抑制化合物的電子舌甜度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用MestReNova 12.0軟件進(jìn)行NMR譜圖解析。采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用Ducan檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。采用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)表征

HPMP：白色晶體，F(xiàn)TIR（KBr）v/cm－1：2 950、1 715、1 222、1 043、822。1H NMR（600 MHz，CDCl3）：δ6.88～6.81（m，4H，－Ar－H）、4.70（q，1H，J=6.8 Hz，－CH）、3.77（s，3H，－OCH3）、1.63（d，3H，J=6.9 Hz，－CH3）。13C NMR（151 MHz，CDCl3）：δ177.55（C=O）、154.77（Ar）、151.22（Ar）、116.72（Ar）、114.80（Ar）、73.25（CH）、55.69（OCH3）、18.45（CH3）。

2-(4-乙氧基苯氧基)丙酸（衍生物A1），白色晶體，F(xiàn)TIR（KBr）v/cm－1：2 975、1 715、1 220、1 045、819。1H NMR（600 MHz，CDCl3）：δ6.87～6.80（m，4H，－Ar－H）、4.70（q，1H，J=6.9 Hz，－CH）、3.98（q，2H，J=7.0 Hz，－OCH2）、1.63（d，3H，J=6.9 Hz，－CH3）、1.39（t，3H，J=7.0 Hz，－CH2CH3）。13C NMR（151 MHz，CDCl3）：δ177.20（C=O）、154.15（Ar）、151.08（Ar）、116.73（Ar）、115.48（Ar）、73.29（CH）、63.95（OCH2）、18.43（CH3）、14.89（CH3）。

2-(4-丙氧基苯氧基)丙酸（衍生物A2），白色晶體，F(xiàn)TIR（KBr）v/cm－1：2 966、1 717、1 221、1 045、825。1H NMR（600 MHz，CDCl3）：δ6.87～6.80（m，4H，－Ar－H）、4.70（q，1H，J=6.8 Hz，－CH）、3.87（t，2H，J=6.6 Hz，－OCH2）、1.82～1.75（m，2H，－OCH2CH2）、1.63（d，3H，J=6.9 Hz，－CH3）、1.02（t，3H，J=7.4 Hz，－CH2CH3）。13C NMR（151 MHz，CDCl3）：δ177.42（C=O）、154.36（Ar）、151.06（Ar）、116.72（Ar）、115.49（Ar）、73.29（CH）、70.07（OCH2）、22.64（CH2）、18.44（CH3）、10.52（CH3）。

2-(4-氯苯氧基)丙酸（衍生物A3），白色晶體，F(xiàn)TIR（KBr）v/cm－1：2 993、1 715、1 225、1 043、825。1H NMR（600 MHz、CDCl3）：δ7.26～7.22（m，2H，－Ar－H）、6.84～6.80（m，2H，－Ar－H）、4.75（q，1H，J=6.9 Hz，－CH）、1.66（d，3H，J=6.9 Hz，－CH3）。13C NMR（151 MHz，CDCl3）：δ177.81（C=O）、155.81（Ar）、129.58（Ar）、126.90（Ar）、116.48（Ar）、72.31（CH）、18.38（CH3）。

2-(4-甲基苯氧基)丙酸（衍生物A4），白色晶體，F(xiàn)TIR（KBr）v/cm－1：2 996、1 712、1 224、1 043、807。1H NMR（600 MHz，CDCl3）：δ7.10～7.05（m，2H，－Ar－H）、6.82～6.76（m，2H，－Ar－H）、4.75（q，1H，J=6.9 Hz，－CH）、2.28（s，3H，－CH3）、1.64（d，3H，J=6.9 Hz，－CH3）。13C NMR（151 MHz，CDCl3）：δ178.06（C=O）、155.04（Ar）、131.33（Ar）、130.11（Ar）、115.08（Ar）、72.24（CH）、20.50（CH3）、18.44（CH3）。

2.2 基于電子舌的甜味抑制效果評(píng)價(jià)方法的建立與驗(yàn)證

基于人工脂膜技術(shù)，電子舌可以模擬人的口腔味蕾對(duì)不同類型甜味物質(zhì)的感知[20]。利用電子舌法和口嘗法分析不同質(zhì)量濃度的HPMP對(duì)蔗糖甜度的影響，結(jié)果見圖3A。由圖3A可知，隨著HPMP質(zhì)量濃度的增加，HPMP對(duì)蔗糖的電子舌甜度和口嘗甜度的抑制作用逐漸增強(qiáng)，這一發(fā)現(xiàn)與HPMP競(jìng)爭(zhēng)性抑制的機(jī)制[21]相符，電子舌在一定程度上可以反映HPMP的甜味抑制規(guī)律。為進(jìn)一步驗(yàn)證甜味抑制效果的電子舌評(píng)價(jià)方法的可行性，選取與蔗糖甜度相當(dāng)?shù)哪咎谴甲鳛樘鹞遁d體，測(cè)定不同質(zhì)量濃度HPMP的電子舌甜度抑制率和口嘗甜度抑制率，結(jié)果如圖3B所示。在實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，HPMP同樣抑制了木糖醇溶液的電子舌甜度，抑制作用呈現(xiàn)濃度依賴性，并且電子舌甜度抑制率和口嘗甜度抑制率的變化趨勢(shì)相對(duì)一致。在電子舌抑制苦味效果評(píng)價(jià)研究中，甜味劑類苦味抑制劑會(huì)通過占據(jù)苦味物質(zhì)在傳感膜上的結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致電子舌對(duì)苦味物質(zhì)的不敏感[22]，推測(cè)HPMP以相同的原理降低甜味劑的電子舌甜度。對(duì)于2 種甜味劑，感官評(píng)價(jià)的測(cè)定值誤差明顯偏大，提示電子舌用于甜味抑制效果評(píng)價(jià)具有更高的精確度。對(duì)電子舌甜度抑制率和口嘗甜度抑制率進(jìn)行相關(guān)性分析，二者具有良好的線性相關(guān)性（P＜0.01），對(duì)于蔗糖和木糖醇，電子舌結(jié)果和口嘗結(jié)果的決定系數(shù)分別為0.969、0.983。綜上，電子舌法和感官評(píng)價(jià)法對(duì)HPMP的甜味抑制效果的評(píng)價(jià)基本等效。電子舌有望代替人工感官成為科學(xué)、客觀的甜味抑制效果評(píng)價(jià)手段，可為后續(xù)甜味抑制研究提供重要借鑒。

圖3 不同質(zhì)量濃度的HPMP對(duì)蔗糖（A）和木糖醇（B）的甜味抑制作用Fig. 3 Sweetness inhibitory activities of HPMP at different concentrations on sucrose (A) and xylitol (B)

2.3 HPMP及其衍生物對(duì)甜度的影響

圖4A～D分別為HPMP及其衍生物對(duì)蔗糖、果糖、木糖醇、山梨糖醇電子舌甜度的影響。如圖4所示，針對(duì)HPMP苯環(huán)對(duì)位進(jìn)行不同的疏水性基團(tuán)修飾后，其衍生物對(duì)4 種甜味劑仍展現(xiàn)出一定的甜味抑制作用，而且隨著添加量的增加，各化合物的甜味抑制效果愈加明顯。衍生物A1～A4對(duì)果糖、木糖醇、山梨糖醇的電子舌甜度抑制率相對(duì)較低，可能是電子舌對(duì)甜味物質(zhì)的敏感程度不同所致。黃嘉麗等[13]研究顯示等甜度不同類型甜味劑的電子舌甜味值會(huì)存在較大差異。因此，目前無法通過電子舌甜度抑制率直接比較同一甜度抑制化合物對(duì)多種甜味劑的抑制作用。

圖4 HPMP及其衍生物A1～A4對(duì)4 種甜味劑的電子舌甜度的影響Fig. 4 Effects of HPMP and its derivatives A1-A4 on electronic tongue sweetness intensity of four sweeteners

研究表明HPMP的疏水性會(huì)阻礙甜味受體對(duì)甜味物質(zhì)的識(shí)別，進(jìn)而達(dá)到降低甜度的目的[23]。嘗試以疏水性更強(qiáng)的基團(tuán)替代對(duì)位的甲氧基，當(dāng)不同的烷氧基修飾苯環(huán)對(duì)位時(shí)，在實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度下，對(duì)于4 種甜味劑的甜味抑制程度均為：甲氧基＞乙氧基＞丙氧基，甜味抑制作用隨對(duì)位基團(tuán)疏水性的增強(qiáng)反而減弱，丙氧基的修飾對(duì)甜味抑制作用的不利影響尤為明顯，這一發(fā)現(xiàn)與Acree等的研究結(jié)論[24]相符。以其他疏水性更強(qiáng)的基團(tuán)修飾對(duì)位時(shí)，甲基修飾的A4和氯原子修飾的A3的甜味抑制效果與HPMP相近。對(duì)于蔗糖，在實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度下，A3、A4的甜味抑制率均高于HPMP，但在抑制效果方面無顯著性差異；對(duì)于果糖，在低添加量時(shí)，HPMP的甜味抑制效果顯著強(qiáng)于A3、A42 種衍生物（P＜0.05），抑制作用程度為：HPMP＞A4＞A3，但隨著添加量的提高，三者的甜味抑制作用差異不顯著；對(duì)于木糖醇，在高添加量時(shí)，A4的抑制作用顯著低于HPMP（P＜0.05），但在相同質(zhì)量濃度下，A4對(duì)于山梨糖醇甜度的抑制作用顯著高于HPMP（P＜0.05）?？梢姡琀PMP及其衍生物A1～A4在甜味抑制效果的差異無法用簡(jiǎn)單的疏水性強(qiáng)弱來解釋。Xia Yi[9]認(rèn)為HPMP對(duì)位的甲氧基增加了芳香環(huán)的疏水性和體積，對(duì)甜味抑制活性有積極影響。Nakagita等[25]對(duì)一些與HPMP碳骨架相似的非甾體消炎藥物的甜味抑制活性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)甜味受體的結(jié)合口袋可以容納不同體積大小的甜味抑制化合物，適當(dāng)大小的疏水空間可能對(duì)保持高甜味抑制活性至關(guān)重要。由HPMP和甜味受體的分子對(duì)接結(jié)果可知[26-27]，HPMP的苯環(huán)與多種氨基酸殘基組成的結(jié)合口袋存在疏水相互作用，苯環(huán)對(duì)位的甲氧基正好朝向疏水性口袋內(nèi)部。通過對(duì)比各疏水性基團(tuán)的體積參數(shù)（丙氧基＞乙氧基＞甲氧基＞甲基＞氯原子），提示對(duì)位取代基體積大小對(duì)甜味抑制效果有一定影響。在甜味抑制識(shí)別過程中，芳香環(huán)和對(duì)位疏水取代基可能共同構(gòu)成一個(gè)疏水性實(shí)體，進(jìn)入甜味受體的疏水結(jié)合空腔，對(duì)位基團(tuán)以甲氧基或與甲氧基體積相近的甲基、氯原子為佳，乙氧基、丙氧基等大體積疏水基團(tuán)由于空間障礙可能不易于進(jìn)入疏水口袋，會(huì)導(dǎo)致抑制活性的下降。

2.4 HPMP及其衍生物的滋味分析

利用電子舌評(píng)估HPMP及其衍生物A1～A4自身除甜味外的其他味覺指標(biāo)，結(jié)果見圖5。HPMP及其衍生物A1～A4在酸味、苦味、澀味方面比較突出，但鮮味和咸味不明顯。在酸味方面，HPMP的酸味最強(qiáng)，接下來依次為A4、A1、A3、A2，說明將苯環(huán)的甲氧基修飾為其他疏水性更強(qiáng)的基團(tuán)，對(duì)于HPMP自身酸味有一定的改善作用，可能與各甜味抑制化合物的質(zhì)子化有機(jī)酸濃度和氫離子濃度有關(guān)[28]。據(jù)報(bào)道，苦澀味與疏水性存在一定的相關(guān)性，疏水性越強(qiáng)，苦澀味越明顯[29]。各甜味抑制化合物在澀味方面比較接近，HPMP的澀味最弱；在苦味方面差異較大，HPMP苦味最弱，乙氧基修飾的A1和甲基修飾的A4具有中等強(qiáng)度的苦味，丙氧基、氯原子等強(qiáng)疏水性基團(tuán)的修飾使得A2、A3的苦味最強(qiáng)。由于苦味傳感器基于疏水作用和電荷吸附作用檢測(cè)苦味物質(zhì)，相比于其他傳感器，會(huì)產(chǎn)生更顯著的響應(yīng)[30]，各衍生物與HPMP之間實(shí)際的苦味差異仍有待進(jìn)一步探討。

圖5 HPMP及其衍生物A1～A4的電子舌雷達(dá)圖Fig. 5 Radar map of electronic tongue responses to HPMP and its derivatives A1-A4

為考察各化合物在使用時(shí)是否引入上述不良滋味，進(jìn)一步測(cè)定了含有不同甜味抑制化合物的蔗糖溶液除甜味外的其他味覺指標(biāo)，結(jié)果見圖6。添加有HPMP及其衍生物A1～A4的蔗糖溶液相比于純蔗糖溶液，都具有更明顯的酸味、苦味、澀味和苦味回味。潘露云[31]、武雯[23]研究也顯示HPMP加入蔗糖溶液后，會(huì)引入一定的酸味和苦味，容易使蔗糖喪失正常的風(fēng)味，鈉鹽化或鋅鹽化對(duì)這些不良滋味有明顯的改良作用。在前期口嘗含有HPMP的蔗糖溶液時(shí)，感評(píng)人員感受到的異味以酸澀味為主，對(duì)苦味的感知并不明顯，一方面可能是口嘗過程中，苦味被酸味所抑制；另一方面可能是本研究中的苦味傳感器C00主要針對(duì)食品中酸性物質(zhì)的苦味[22]，不排除人們?cè)诟性u(píng)過程將酸澀味和苦味混淆。此外，先前有文獻(xiàn)報(bào)道HPMP是潛在的鮮味抑制劑[32]，本研究中HPMP及其衍生物的添加都使蔗糖溶液的鮮味值降低，說明與HPMP一致，衍生物A1～A4也是潛在的鮮味抑制劑。

圖6 含有不同甜味抑制化合物的蔗糖溶液的電子舌雷達(dá)圖Fig. 6 Radar map of electronic tongue responses to sucrose solutions containing different sweetness inhibitors

3 結(jié) 論

本研究以電子舌甜度抑制率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了不同質(zhì)量濃度的HPMP對(duì)蔗糖甜度的抑制作用，初步構(gòu)建了基于電子舌的甜味抑制效果評(píng)價(jià)方法，并選擇與蔗糖甜度相當(dāng)?shù)哪咎谴甲鳛樘鹞遁d體進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，電子舌可以客觀反映HPMP對(duì)蔗糖、木糖醇的甜味抑制規(guī)律，并且電子舌甜度抑制率與口嘗甜度抑制率具有較好的一致性。

基于建立的電子舌甜味抑制效果評(píng)價(jià)方法，考察HPMP及其衍生物A1～A4對(duì)蔗糖、果糖、木糖醇、山梨糖醇甜度的影響。結(jié)果表明，以不同的疏水性基團(tuán)修飾苯環(huán)對(duì)位，衍生物A1～A4同樣能夠抑制4 種甜味劑的電子舌甜度，一定程度上說明對(duì)位基團(tuán)疏水性對(duì)于甜味抑制的重要性，但初步推測(cè)疏水性基團(tuán)體積大小而非疏水性強(qiáng)弱是影響甜味抑制效果的關(guān)鍵因素。當(dāng)不同的烷氧基修飾苯環(huán)對(duì)位，甜味抑制活性隨著疏水基團(tuán)體積的增大有所下降。氯原子修飾的衍生物A3和甲基修飾的衍生物A4在甜味抑制效果方面與HPMP相近，可改善HPMP自身酸味，但苦味有所增強(qiáng)，添加到甜味劑中也會(huì)帶來上述異味刺激。因此，如何合理優(yōu)化衍生物結(jié)構(gòu)，使其在發(fā)揮高強(qiáng)度甜味抑制作用的同時(shí)，平衡酸味、苦澀味等異味刺激，是今后甜味抑制研究的一個(gè)關(guān)鍵性問題。本研究對(duì)于新型甜味抑制劑的開發(fā)和甜味抑制機(jī)理的完善提供了重要參考。