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一周有料|「神秘果蛋白」,一种能让酸味“变”甜的神奇蛋白

原创食研汇2022-01-14 11:15:00453

图源:Joywell Foods

作者:Phoebe

人的基本味觉有酸、甜、苦、咸、鲜这五种,食物往往就是通过刺激我们的味觉而让我们产生相应的判断。每种食物都有其对应的味觉感受,例如,柠檬,众所周知它是酸的代表;糖,众所周知它是甜的典型。然而,神秘果蛋白(又被翻译成奇果蛋白、神秘果素)却能将这两种味觉联系在一起,将酸味“变成”甜味。

神秘果蛋白于1968年首次被Kurihara和Beidler分离和纯化,并被命名为Miraculin,后在1989年由Theerasilp等人确定序列结构。神秘果蛋白本身并无甜味,但在遇到酸性物质后会产生似蔗糖般的甜味。它究竟是如何做到人体两种味觉的转变的呢?甜味蛋白相比于传统代糖又有哪些优势呢?

本期一周有料,所选原料为神秘果蛋白,详情请见👇👇👇

国外法规现状

  • 欧盟

神秘果的干果形式(Synsepalum dulcificum,含有神秘果蛋白≤2.5%)作为新食品原料,对于目标人群(不包括孕妇和哺乳期妇女的成年人)而言,作为或存在于膳食补充剂中是安全的,最大摄入量为0.7 g/d[1]

  • 美国 

神秘果曾由Joywell食品公司申请GRAS认证,以果肉、粉末或蛋白的形式用于味觉调节,编号为GRN No.994,由于申请中未讨论神秘果味道修饰作用的生化机制以及未充分说明所通报的物质是否有可能对甜味受体产生不利影响,FDA应申请者的请求,停止了该评估[2]

  • 日本

神秘果提取物(ミラクルフルーツ抽出物)曾属于既存添加物,被用作甜味剂,现在已从从既有添加剂清单中删除[3]

食问实答

Q1:神秘果蛋白调节味觉的机制是什么?[4,5] 

(1)现象:神秘果蛋白(MCL)在中性pH值下味道平淡,但具有将酸味刺激物转化为甜味的味觉调节活性,一旦MCL停留在舌头上,每次我们品尝酸味溶液时,都会在 1 小时内感觉到强烈的甜味。

(2)甜味的表达:甜味是由味觉1型受体蛋白的异二聚体受体TAS1R2和TAS1R3介导的,它们在味觉受体细胞的亚群中表达。TAS1Rs属于C类G蛋白偶联受体(GPCR)家族,由3个主要结构域组成:位于细胞外区域的氨基末端结构域(ATD)和富含半胱氨酸结构域(CRD),以及跨膜结构域(TMD)。

(3)可能的机制模型:

a)2011年发表在PNAS的一篇文章提出的模型:当人类尝到MCL,它就会被保留在人类甜味受体hT1R2-hT1R3上,当尝到酸溶液时,结合的MCL随后就会被激活;当pH值恢复到中性时,它在受体上又会变成非活性形式(图A)。多种甜味剂可激活hT1R2-hT1R3,但MCL在中性pH下会抑制这种激活。

图源:Koizumi, A., et al. (2011). Human sweet taste receptor mediates acid-induced sweetness of miraculin

2)2016年发表在Scientific reports的一篇文章提出的模型:在中性pH时,MCL以非活性形式与人类甜味受体亚基(hTAS1R2)细胞外的氨基末端结构域(ATD)结合。在充分的细胞外酸化后,hTAS1R2和MCL的细胞外区域被质子化,导致细胞内信号级联的激活。当使用弱酸时,未解离的酸会穿过味觉受体细胞的细胞膜,使内部质子化到依赖于酸的强度的水平。这种细胞内酸化导致hTAS1R2细胞内结构域的质子化。然后,完全质子化的hTAS1R2与活性MCL相互作用诱发全受体激活。

图源:Sanematsu, K., et al. (2016). Intracellular acidification is required for full activation of the sweet taste receptor by miraculin

Q2:神秘果蛋白的结构特点与性质?[6-8]

(1)结构:神秘果蛋白是一种由191个氨基酸残基组成的糖蛋白,分子量范围为24,000 ~ 45,000 Da。Theerasilp等人研究的分子量为24.6 kDa的神秘果蛋白,其中高达13.9% (3.4 kDa)由糖组成,包括葡萄糖胺(31%)、甘露糖(30%)、焦糖(22%)、木糖(10%)和半乳糖(7%);

(2)性质:①神秘果蛋白不溶于水,其等电点约为pI=9;②神秘果蛋白不耐高温:当加热到超过100°C以上,神秘果蛋白就会失去其味觉修改特性;③神秘果蛋白不耐强酸强碱:在室温下,pH值低于3或者高于12的溶液可使其失去活性。有研究表明,神秘果蛋白在低温、酸性环境下能够稳定存在,在-20℃下能够保存12个月不失活,在5°C的pH值为4的醋酸盐缓冲液中,其味觉修改能力可以保持约6个月。

Q3:除了神秘果蛋白以外,还有哪些天然甜味蛋白?[9,10] 

Q4:与传统代糖相比,甜味蛋白有哪些优势?

(1)安全性高。甜味蛋白大多在植物中天然存在,且甜味蛋白属于蛋白质的一种,在人体内可转化成氨基酸被人体吸收代谢;

(2)使用量少。一般来说,甜味蛋白的甜度系数非常高,可达蔗糖的3000倍;

(3)对产品影响小。甜味蛋白无不良苦味和后味,添加后对产品的影响较小,还可增强产品的风味。

产品应用

(1)MiraBurst Miracle Berry Tablets


原料:100%纯神秘果粉

作用:使任何酸味或带酸味的水果、食物和饮料在不添加任何糖或甜味剂的情况下可以有长达60分钟的甜味

(2)Miracle Frooties Large Miracle Berry Tablet

原料:有机神秘果干果浆

效果:片剂将使酸味的食物在食用时变甜,使人容易吃酸味食物,可以帮助限制糖的摄入量,使饮食更健康

持续时间:每片至少持续15~30分钟,但是由于每个人的味蕾不同,所期望的效果持续的时间也因人而异

参考文献

1、https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.2903/j.efsa.2021.6600

2、https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/index.cfm?set=GRASNotices&id=994

3、https://www.ffcr.or.jp/shingikai/2004/01/4BEEDAF2C93339E049256E2A0007E09F.html

4、Koizumi, A., et al. (2011). Human sweet taste receptor mediates acid-induced sweetness of miraculin. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(40), 16819–16824

5、Sanematsu, K., et al. (2016). Intracellular acidification is required for full activation of the sweet taste receptor by miraculin. Scientific reports, 6, 22807

6、潘丽萍,等.变味蛋白神秘果素研究进展.科技导报,2009,27(03):99-101

7、Theerasilp S, et al.(1989). Complete amino acid sequence and structure characterization of the taste‐modifying protein, miraculin. Journal of Biological Chemistry, 264, 6655–6659

8、EFSA Panel on Nutrition, Novel Foods and Food Allergens (NDA). Safety of dried fruits of Synsepalum dulcificum as a novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283. EFSA J. 2021 Jun 11;19(6):e06600

9、Kant R. (2005). Sweet proteins--potential replacement for artificial low calorie sweeteners. Nutrition journal, 4, 5

10、Joseph, J. A., et al. (2019). Bioproduction of the Recombinant Sweet Protein Thaumatin: Current State of the Art and Perspectives. Frontiers in microbiology, 10, 695



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