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味感是食物在人的口腔內(nèi)對味覺器官化學系統(tǒng)的刺激并產(chǎn)生的一種感覺。味覺對動物的攝食非常重要——提供了對食物的極其重要的感覺信息. 味覺可以分為甜、苦、酸、咸和鮮5種基本感覺形式. 在這5種味覺中, 苦味能引起厭惡反應(yīng), 被認為是一種抵御有毒物質(zhì)的防御機制。
“苦”為中藥五味之一, 其zui顯著的特征在于閾值極低, 如奎寧, 當含量在0.005%時就可以品嘗出來。歷代醫(yī)藥學家對其功用總歸為: 苦能泄、能燥、能堅陰。而且許多苦味物質(zhì)不僅僅賦予食品的苦味, 還具有其它的功能作用, 如抗腫瘤、降血壓、提高免疫等。膳食中的苦味成分特別是植物性多酚、黃酮類、萜和硫苷等化合物雖很苦，但卻具有抗氧化、降低腫瘤和心血管疾病發(fā)病率的作用，常被稱為植物性營養(yǎng)素。
1 苦味呈味機理
苦味感覺的生物學效應(yīng)是很難解釋的。結(jié)構(gòu)上毫不相干的化合物能產(chǎn)生相同的苦味與苦味受體有關(guān)?？辔妒荏w本身具有疏水性, 同時又能吸附極性基。它由少數(shù)蛋白質(zhì)的磷脂、特別是多烯磷酯、肌醇磷脂等構(gòu)成。綜合現(xiàn)有文獻資料, 關(guān)于苦味物質(zhì)與苦味受體之間的關(guān)系以及當苦味受體受到苦味物質(zhì)刺激后轉(zhuǎn)換成苦味感覺有以下幾種學說。
1.1 空間專一性學說
等人認為味感受器對苦味物質(zhì)的識別具有專一性, 它與味感受器上的脂質(zhì)層的分子排列或結(jié)構(gòu)有關(guān)。而Glenn則認為與脂質(zhì)單層的表面壓力有關(guān)。當苦味物質(zhì)與單層表面接觸，會因其兩者形成復合物而增加膜的表面壓力，從而牽涉到苦味刺激的感受。
1.2 內(nèi)氫鍵學說
Kubola在研究延命草雙萜烯化合物時發(fā)現(xiàn)苦味的呈現(xiàn)需要AH 和B 基因，如果兩者之間的距離為0. 15 nm，就會形成內(nèi)氫鍵，考慮到氫分子的疏水性，并且易與過渡金屬形成螯合物，這些因素符合一般苦味分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律。
1.3 三點接觸理論
許多學者提出關(guān)于苦味的化學呈味模式與甜味相似。此模式包括三部分: AH( 親電性基因) , B( 親核性基因) , X( 疏水基因)。若呈味物質(zhì)的這三個基因分別與味感受器的A’、B’、X’三點結(jié)合則產(chǎn)生甜味。Tamura等認為，苦味分子產(chǎn)生苦味的條件為, 它的親電基因AH 與A ’結(jié)合，疏水基因X 與X’結(jié)合，而B’的位置必須是空的。Temussi認為呈味物質(zhì)的分子中AH- B 的位置在立體結(jié)構(gòu)上相反時，也會有甜味和苦味的差別, 即AH 于右方時是苦的, 于左方時是甜的。Belitz等用三維空間坐標圖顯示親電基( p+ ) 因親核基因( p- ) 和非極性疏水基因( a ) 的三維空間相對位置, 指出何種物質(zhì)是甜的，何種物質(zhì)是苦的, 當p+ 基因和p- 基因分別位于X 軸和Y軸，而疏水基因a 位于X 軸或Z 軸時，該化合物就產(chǎn)生苦味，當缺少p- 基因時也會產(chǎn)生苦味，此時無須考慮疏水基因的位置，針對多種苦味物質(zhì)，他們p+ 和p- 之間的距離大概為0. 25 ～0. 80 nm。
2 苦味物質(zhì)
存在于食物和藥物中的苦味物質(zhì)基本上都是天然存在的成分, 主要包括生物堿、萜類、糖苷類和苦味肽類, 另外還有膽汁、某些氨基酸等, 一些含氮有機物及某些無機鹽類也有苦味。這些物質(zhì)的分子大多含有諸如- NO2、= N、= N- 、- SH、- S- 、- SO2H、- S- S、= C= S 等官能團, 它們zui廣泛的結(jié)構(gòu)特征首先是能作為配基形成金屬離子鰲合物，其次是都具有比較明顯的脂溶性。
迄今為止，共分離得到11種苦味素，其中檸檬苦素(limonin)、吳茱萸苦素(rutaevine)、吳
茱萸苦素乙酸酯(rutaevineacetate)、格羅苦素甲(graucinA)、吳茱萸內(nèi)酯醇(evodol)、黃柏酮(obacunone)、jangomolide的結(jié)構(gòu)均為已知的。目前又發(fā)現(xiàn)了4種新化合物, 已確定了結(jié)構(gòu)：12α- 羥基檸檬苦素(12α-hydroxylimonin)、12α-羥基吳茱萸內(nèi)酯醇(12α- ydroxyevodol)、6α- 乙酰氧- 5-表檸檬苦素(6α- acetoxy- 5- epilimonin)、6β- 乙酰氧-5- 表檸檬苦素(6β- acetoxy- 5- epilimonin)。
2.1 生物堿類
生物堿類是由吡啶、四氫化吡咯、喹啉、異喹啉或嘌呤等衍生物構(gòu)成的含氨有機堿性物質(zhì), 多具有顯著的生理活性( 與其旋光性密切相關(guān)) 。已知的生物堿大約6 000 種，可分為59 類, 幾乎全部具有苦味，且在一般情況下, 生物堿的堿性越強越苦，成鹽后仍苦。
2.2 萜類
萜類化合物種類繁多，它們一般以含有內(nèi)酯、內(nèi)縮醛、內(nèi)氫鍵、糖苷基等能形成螯合物的結(jié)構(gòu)而具有苦味。
2.3 糖苷類
糖苷類苦味物質(zhì)主要指黃酮類化合物，包括黃烷酮、黃酮、異黃酮、黃烷醇( 兒茶酚) 等13 種，達5 000 多個苦味酚類，存在于柑橘、茶、大豆、紅酒等物質(zhì)中，它們各自發(fā)揮其特定的作用。
2.4 苦味肽類
蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物多有苦味, 主要來自水解物質(zhì)的低聚肽, 這是肽類氨基酸側(cè)鏈的總疏水性所引起的。目前多以Nay 等人提出的平均疏水值Q( Q= Σg/ n) 為標準, 當Q< 5. 44 KJ/ mol 時不苦; Q > 5. 8 KJ/ mol 時呈苦味, 疏水氨基酸比例越高，肽的苦味越強
2.5 無機鹽類
無機鹽類是食品的組分之一，許多無機鹽都具有苦味，其苦味與鹽類陰離子和陽離子的直徑都有關(guān)。隨著離子直徑的增大，鹽的苦味逐漸增強。比如碘化物比溴化物苦。
3 食品中的苦味物質(zhì)
苦味食品中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。有機化合物、維生素、氨基酸、生物堿、苦味素等多種營養(yǎng)成分均能在苦味食品中攝取到。這些物質(zhì)為人體生長發(fā)育、強健機體所必需，因此，人們應(yīng)多進食苦味食品，這將有益于他們的健康成長
3.1 蕓香科水果中的苦味物質(zhì)
蜜柚與桔子、橙等水果一樣，屬蕓香科水果。蜜柚加工后易產(chǎn)生苦味， 從而影響了蜜柚產(chǎn)品的銷路。相關(guān)研究表明，蜜柚果實中的苦味物質(zhì)主要有兩類： 一類是三萜系化合物的衍生物——檸檬苦素類， 代表物為檸檬苦素（limonin）、諾米林（nomilin）；另一類是黃烷酮糖苷類化合物，代表物為柚皮苷（naringin）。這些苦味物質(zhì)雖然影響蜜柚產(chǎn)品的口感， 但其具有較強的抗氧化性和抗腫瘤性能，應(yīng)用價值很高。在柑桔類果汁中, 由檸堿所引起的苦味zui為嚴重, 諾米林次之, 宜昌素和諾米林酸因其含量低而作用不明顯。
3.2 啤酒花中的α-酸和β-酸
酒花學名蛇麻(Mumulus, lupulus), 又名霍布(Hop)為大麻科, 草屬多年蔓性草本植物, 酒花品種很多,一般分苦味型和香味型品種。酒花是釀造啤酒的重要原料, 而酒花中的主要成分是草酮類(Humulones)或稱α- 酸和蛇麻酮類(Lupulones)或稱β- 酸, 它們是酒花苦味的主要來源。α- 酸類成分為律草酮(humulone)、異律草酮(isohumulone)、類律草酮(cohumulone)、聚律草酮(adhumulone)等; β- 酸類成分為蛇麻酮(lupulone)、類蛇麻酮(colupulone)、聚蛇麻酮(adluplone)等。上述化合物均為苦味成分, 其中以異律草酮zui苦,蛇麻酮次之, 其余苦味皆微。
多酚對啤酒質(zhì)量起著雙重作用。多酚含量過高，容易造成色澤加深、混濁、沉淀等現(xiàn)象，影響啤酒的非生物穩(wěn)定性；當含量過低時，啤酒變得寡淡，影響風味穩(wěn)定性。多酚物質(zhì)對啤酒風味的影響中zui不容易理解的是苦味。這其中zui重要的原因之一是缺乏對產(chǎn)生苦味感知理化反應(yīng)的理解[。當多酚物質(zhì)有足夠高的濃度時，賦予啤酒苦味和收斂性，有助于提高啤酒的風味穩(wěn)定。多酚中的黃烷醇不僅影響啤酒的膠體穩(wěn)定性，而且對啤酒風味老化起到重要作用。另外，隨著其聚合程度的不同，還可以提供苦味和收斂性。MCLAUGHLIN IAN R等
發(fā)現(xiàn)相對于只添加異α-acid酸的啤酒，在啤酒中添加酒花多酚的提取物，可以增加啤酒苦味強度、持續(xù)時間及收斂性。
3.3 茶中的茶堿
茶葉發(fā)現(xiàn)于中國，大約在2000 年前作為飲料開始被飲用。茶葉中含有茶多酚、茶氨酸、茶多糖、礦物質(zhì)和維生素類等物質(zhì)?，F(xiàn)代科學證實，茶葉具有興奮中樞神經(jīng)、擴張心血管、利尿、解痙、止咳及抗菌、抗突變、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤、抗輻射、抗齲齒、消除重金屬毒害、調(diào)節(jié)代謝、美容、抑制有害微生物、增強記憶等作用。施兆鵬等曾經(jīng)證明了酯型兒茶素是綠茶苦澀味的主體，并認為夏茶苦澀味偏重的主要原因是茶葉中的酯型兒茶素含量增加，氨基酸含量降低的結(jié)果，同時還發(fā)現(xiàn)以兒茶素為主體的茶多酚類物質(zhì)對茶湯滋味的影響可能存在著明顯的二次曲線關(guān)系，但是該問題缺少后續(xù)的研究，相關(guān)數(shù)學模型也未能進行精細的量化。Scharbert 等確定了茶葉中主要的呈味物質(zhì)的閾值，并證明了紅茶澀味的主體物質(zhì)是EGCG ， 苦味物質(zhì)主要為咖fei堿和EGCG，蘆?。ú枞~中的黃酮苷）自身沒有明顯的滋味，但有增強咖fei堿苦味的作用。
3.4 咖啡中的咖fei堿
咖啡中含有的主要苦味物質(zhì)是生物堿中的咖fei堿。苦味食品一般都具有較強的排毒解毒功能。粗制咖啡對重金屬有過濾作用，可防止鉛、汞、砷等重金屬的吸收。咖fei堿具有促進脂肪分解、緩解疲勞、有益消化、降低患肝硬化和肝癌的風險的作用。德國食品化學家Thomas Hofmann 和同事研究發(fā)現(xiàn)，咖啡豆中的綠原酸會轉(zhuǎn)化為綠原酸內(nèi)酯，后者可分解為苯基二氫化茚。綠原酸內(nèi)酯會產(chǎn)生適度的苦味，而苯基二氫化茚是造成濃咖啡“苦”不堪言的根本原因。
3.5 白酒中的苦味物質(zhì)
白酒中的酸、甜、苦、咸等各種味, 與酒體中眾多的微量成分如酸、酯、醇、醛、酮、酚等的含量和相互之間的相對比例有著密切關(guān)系, 這就與釀酒生產(chǎn)工藝、工藝條件控制、生產(chǎn)現(xiàn)場衛(wèi)生、操作管理等關(guān)系密不可分。白酒中的苦味物質(zhì)眾多, 很難辨別出某種苦味是由何種物質(zhì)引起的, 即其對應(yīng)關(guān)系。引起白酒苦味的主要物質(zhì)為雜醇類、醛類、酚類化合物、含硫化合物、生物堿、多肽、氨基酸、無機鹽 。
4 苦味受體基因家族
動物對苦味物質(zhì)的識別源于外界環(huán)境中苦味物質(zhì)和味蕾上苦味受體的結(jié)合, 進而引發(fā)一系列級聯(lián)放大反應(yīng), 使神經(jīng)細胞興奮, 神經(jīng)細胞再將神經(jīng)沖動傳到大腦的味覺皮層zui終引起苦味的形成。苦味受體是一類7 次跨膜的G 蛋白偶聯(lián)受體(GPCR), 主要在口腔味蕾的受體細胞內(nèi)表達。不同動物生存環(huán)境中的苦味物質(zhì)是多樣化的, 相應(yīng)地與苦味物質(zhì)結(jié)合的苦味受體也應(yīng)呈現(xiàn)多樣化趨勢. 而苦味受體多樣化的本質(zhì)是苦味受體基因多樣化, 所以對動物苦味辨別能力分化的研究應(yīng)立足于對苦味受體基因家族的研究。近年來, 隨著體外功能實驗體系的建立, 對苦味受體基因功能的研究取得了不少進展, 已經(jīng)鑒定出了越來越多苦味受體的配體。
5 結(jié)語
苦味zui初是動物在長期進化過程中形成的一種自我保護機制，因為多數(shù)天然的苦味物質(zhì)具有毒性，尤其是那些fu敗和未成熟的食物，所以動物會本能地厭棄有惡臭和苦味的食物。但是這種本能反應(yīng)現(xiàn)在卻妨礙了人們的判斷，有些味苦的物質(zhì)不僅沒有毒，反而對身體有益，多數(shù)苦味劑都具有藥理功能。雖然單純的苦味會讓人感到不愉快，但當它和甜、酸或其他味感調(diào)配得當時，能起著某種豐富和改進食品風味的特殊作用。
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