食源性鲜味肽与谷氨酸钠协同增鲜机制及其实验验证

Umami peptide could enrich the umami taste of the food, and it has good nutritional value and physiological functions, is one of the focus and hotspot in the research of the food flavor. umami peptide has the significant taste synergistic effect with sodium glutamate, under the condition of maintain freshness invariable, reduce the intake of sodium glutamate. The synergy mechanism of sodium glutamate and umami peptide had rarely reported. this project closely focused on the synergistic effect of umami peptide、sodium glutamate and umami receptor, first innovative use the classic chicken soup taste system combined with high protein expression T1R1/T1R3 HEK293 cells detection system evaluate the synergistic effect of umami peptide and monosodium glutamate quantitatively. And then uese the synergistic effect data for reference, establish the action model of the umami peptide, monosodium glutamate and umami receptors, calculate and get the binding site of the umami receptors. at last using the HNMR,MS combining site-directed mutagenesis to identify the binding site, thus illustrating the synergistic effect of umami peptide and monosodium glutamate, this project is helpful to avoid excessive intake of sodium glutamate, promote umami peptide in the development and application of nutritional umami additive, promoting the study of the flavor.

鲜味肽能赋予食物安全美味的口感，且具有良好的营养价值和生理活性，是目前食品风味研究的重点和热点方向之一。鲜味肽与谷氨酸钠存在明显协同增鲜作用，在同等鲜味强度下，能减少谷氨酸钠摄入量，然而有关鲜味肽与谷氨酸钠的协同增鲜机制鲜见报道。本项目紧紧围绕鲜味肽、谷氨酸钠与鲜味受体的协同增鲜作用，首先创新性地采用经典鸡汤鲜味体系结合高表达T1R1/T1R3蛋白的HEK293细胞感应体系对鲜味肽与谷氨酸钠的协同增鲜作用进行定量评价，然后基于此数据，建立双变量的鲜味肽、谷氨酸钠与鲜味受体协同增鲜作用模型，计算并获得协同增鲜作用位点，最后通过核磁、质谱技术结合基因定位突变技术对作用位点进行实验验证，进而阐明鲜味肽与谷氨酸钠协同增鲜机制。本项目研究利于避免谷氨酸钠的过量摄入，促进鲜味肽在营养型鲜味剂中的发展应用，同时也为食品风味及相关领域研究提供参考。

鲜味肽可增强食物的鲜味，具有良好的加工特性、增鲜效果和营养价值。目前研究主要集中在鲜味肽的分离鉴定、鲜味物质的筛选及鲜味受体蛋白研究等方面，然而有关鲜味物质之间的相互作用机制尚不清楚。本项目以菲律宾帘蛤、四角蛤蜊和三黄鸡等为代表鲜味肽原料，进行逐步分离纯化，采用电子舌和感官评价方法研究了鲜味肽的鲜味强度，发现10种新的三黄鸡鲜味肽，采用计算机辅助的分子模拟研究鲜味肽与鲜味受体T1R1/T1R3的作用，结果表明10种鲜味肽均能进入T1R3的VFT结构域，其中Arg303、Ser123和His121可能在鲜味肽协同增鲜作用中起关键作用。发现14种菲律宾帘蛤鲜味肽均具有鲜味特征，且鲜味阈值在0.23-2.74 mmol/L之间，感官添加和感官减除实验结果表明14种鲜味肽对菲律宾帘蛤酶解液中的鲜味强度有一定的贡献。其中PAATIPE、KEMQKN和KGGGGP协同增鲜效果最明显，GPAGPAGPR和TGDPEK与谷氨酸钠的协同效果最弱。在T1R1/T1R3鲜味受体上添加MSG后，出现了7个新的残基结合位点Asn44、Glu148、Leu361、Glu124、Ser358、Glu193和Arg303，Arg303、Ser123和Asp166在对接过程中起重要作用。鲜味肽与MAG、IMP、GMP和WSA之间的协同增鲜作用的感官评价和电子舌结果表明，鲜味肽与其有协同增鲜作用。通过分子对接表明，与未添加MSG的T1R1/T1R3模型相比，残基的数量显着增加19个。利用慢病毒载体介导的外源T1R1/T1R3基因，初步构建高表达鲜味受体T1R1-T1R3的稳转H293细胞株.通过WB和钙流实验表明稳转细胞株初步实现了对鲜味强度的定量评价，进而可以对鲜味物质的相互作用机制在实验层面上进行阐释。.通过分子对接和机器学习的方法实现对鲜味肽的快速筛选，提出了一种新的机器学习模型Umami-MRNN，用于快速和准确的对鲜味肽进行分类。在https://umami-mrnn.herokuapp.com/上开发了一个公开可访问的网络服务器，用于预测鲜味肽的鲜味和阈值。通过胃肠道消化实验，对鲜味肽消化后的功能进行了研究，并将体外模拟和计算机模拟相结合，结果发现鲜味肽有可能经胃肠道消化后产生特定活性的肽段。表明鲜味肽在给人以美味的同时，还可以体内进一步发挥特定的生理活性。