华南理工大学赵谋明教授团队在多肽美拉德反应提鲜机制研究方面取得新进展

ScienceShare ｜ 科学私享

新型糖肽（Amadori重排产物）的制备、呈味特性和增鲜机制研究

导  读

2022年6月7月，华南理工大学研究人员在农林科学1区Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry (Q1；IF=5.895)（点击查询即时IF）上在线发表了题为“Preparation, Sensory Characterization, and Umami-Enhancing Mechanism of Novel Peptide Glycoconjugates (新型糖肽的制备、呈味特性和增鲜机制研究)”的研究性论文。华南理工大学助理研究员张佳男博士为第一作者，赵谋明教授为通讯作者，罗格斯大学Prof. Chi-Tang Ho为共同通讯作者。本文为赵谋明教授团队阐明美拉德反应鲜味提升机制系列研究的第五篇文章（其他系列文章请见后文）。

前期研究发现，花生肽的美拉德反应中间产物（Amadori重排产物，ARP）可能具有更优鲜味/增鲜特性，猜测是美拉德反应增鲜机制之一[1]。基于此，团队开发了一种高效制备氨基酸/肽美拉德反应中间产物的方法，该法绿色安全，目标物产率可超90%，为后续花生肽-ARP的构建、呈味特性验证以及美拉德反应提升花生肽呈鲜特性的机理研究奠定了基础[2]。因此，本文首先通过上述方法制备了几种花生肽-ARPs，并进行了结构鉴定和呈味特性分析，以比较其反应前后增鲜特性差异，借助分子对接理论阐明了花生肽ARP的增鲜机制。

研究亮点

• 基于鉴定得到的花生肽制备了多种ARPs，并明确了其化学结构；

• 系统研究了花生肽及其ARPs的增鲜特性，阐明了ARPs对美拉德反应增鲜作用的贡献；

• 探究了苦味肽ARP的鲜味增强机制，实现了苦味与鲜味的转换。

研究结论

• 然而，这只是解释美拉德反应增强鲜味机制的原因之一。肽在美拉德反应过程中产生的芳香化合物和其他高阶美拉德产物对鲜味/增鲜特性的影响有待进一步研究

• 综上所述，本研究证实了由鲜味肽(EE和EP)、增鲜肽(AH和肌肽)和苦味肽(RFPHADF)制成的ARPs具有更好的鲜味增强能力。

• 通过改变电子云密度分布和提供更多的羟基，糖基的引入影响了多肽与谷氨酸钠-鲜味受体复合物结合过程中的亲和力。

系列论文以新型鲜味剂花生蛋白酶解产物为研究对象，在明确研究了酶解产物中的鲜味肽基础上，深入探讨了美拉德反应对其鲜味强度的影响规律，并进一步揭示了美拉德反应的提鲜作用机理。在Trends in Food Science and Technology, Food Chemistry, Food Research International, Journal of Agricultural and Food Chemistry 等杂志连续发表论文5篇。该系列论文全面总结了鲜味及鲜味肽的研究进展，包括对鲜味受体种类和作用机制的归纳，探析了鲜味肽及其衍生物的结构-呈味规律；从花生蛋白酶解产物中鉴定了多条新型呈味肽，发现了多肽的抑鲜作用，拓展和丰富了鲜味/增鲜肽种类，完善了新型鲜味剂基础理论；利用Metabolite detect 2.0 SR1软件结合eXpose算法对比分析了美拉德反应前后肽类物质差异，明确了可能关键产物；建立了一种高效制备Amadori重排产物的方法，以此方法构建了源于花生肽的多种新型Amadori重排产物，确定了其化学结构与呈味特性，完善了基于多肽类呈味物质的美拉德反应增鲜机制。

系列论文第一作者均为助理研究员张佳男博士，通讯作者为赵谋明教授与合作者苏国万教授、Prof. Chi-Tang Ho, Prof. Dongxiao Sun-Waterhouse。

1

通过美拉德反应增强花生蛋白酶解液及其分离组分的鲜味强度以及肽(EP)的美拉德产物分析

美拉德反应在食品加工和储存中起着重要的作用，特别对食品风味有着重要影响，已有研究表明美拉德反应是提升富肽呈味基料鲜味特性的可行方法。然而，只有有限数量的研究系统地研究了美拉德反应对肽的鲜味或鲜味增强特性的影响，特别是肽在热处理和美拉德反应可能同时发生的过程中。因此，本研究的目的是（1）通过美拉德反应筛选出鲜味强度提升最明显的肽分离组分（通过乙醇沉淀和凝胶过滤层析）；（2）使用UPLC-MS/MS和eXpose算法计算方法比较分析分离组分及其美拉德反应产物物质基础差异，并筛选出主要反应前体物中的肽类物质；（3）合成鉴定肽并研究合成肽及其美拉德产物的感官特性（以及相应的阈值）；（4）分析鉴定花生肽EP可能的美拉德反应产物。

综上所述，本研究证实了美拉德反应可以提高花生蛋白分离物及其衍生组分的鲜味强度。从美拉德反应后鲜味增强能力最高的组分中纯化并鉴定出12个多肽。在鉴定的肽中，3种可能是鲜味和鲜味增强肽，3种是鲜味增强肽，4种是苦涩的。美拉德反应可以通过生成具有较高的鲜味或更好的增强鲜味性能的化合物来提高所鉴定的多肽的鲜味强度。在EP的美拉德反应中形成了两种化合物，即焦谷氨酰脯氨酸和糖基化EP。需要进一步的工作来阐明美拉德反应系统中的化合物的结构，这有助于感官属性和味觉增强能力的变化。

The umami intensity enhancement of peanut protein isolate hydrolysate and its derived factions and peptides by Maillard reaction and the analysis of peptide (EP) Maillard products

https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.11.055

2

一种食品级的基于冷冻干燥耦联热反应技术模拟美拉德反应制备 N-(β-d-Deoxyfructos-1-yl)-l-谷氨酸和 N-(β-d-Deoxyfructos-1-yl)-β-丙氨酰-l-组氨酸的合成方法

目前制备美拉德反应中间产物的方法主要包括以甲醇回流制备为主的化学合成法和以二阶变温反应为主的水相制备法。前者在制备过程中需要用到甲醇、丙酮和冰醋酸等多种有毒有害试剂，不仅增加了安全隐患也不利于环境保护。而后者生产成本较低，但副产物较多，美拉德反应中间产物的产率还有待提高；除此之外，变温反应过程中还原剂的引入也增加了食品安全风险。因此本文建立了一种利用冷冻干燥耦联干热反应技术制备Amadori重排产物（ARP）的有效方法，并以谷氨酸和葡萄糖反应体系为例，探究了制备过程中的反应动力学以及不同反应因素（样品初始pH值，初始浓度和反应温度）对ARP产率的影响，明确了产物的具体化学结构并进一步证明了该方法也同样适用于多肽ARP的制备。

本文针对现有制备Amadori重排产物（ARP）方法的不足，提供了一种高效制备ARP的方法（冷冻干燥耦联干热反应技术），并以谷氨酸和肌肽为例，详细探究了制备过程中的反应动力学、重要影响因素以及产物的具体化学结构，主要结论如下：（1）溶液初始pH值、反应物的初始浓度以及反应温度和反应时间都对目标ARP的产率有重要影响。这是因为pH值、反应温度和反应时间会直接影响美拉德反应效率，而反应物的初始浓度会影响反应物与水三者之间的比例，从而影响反应物分子表面的水活作用情况以及冷冻干燥产物的特殊结构，从而最终影响后续加热过程及产物的产率。当谷氨酸初始浓度为5 mg/mL，葡萄糖为50 mg/mL，溶液初始pH值为9.0，冻干后加热温度和时间分别为90 oC和40 min时，谷氨酸与葡萄糖的ARP产率最高（96%）。（2）通过此方法制备得到的ARP主要成分为β-吡喃糖构型，主要化学结构为N-（β-D-脱氧果糖-1-基）-L-谷氨酸，由谷氨酸与葡萄糖脱水缩合后经Amadori重排反应生成。（3）当肌肽参与反应时，其ARP的生成规律和肌肽的消耗趋势与谷氨酸基本一致，但肌肽的反应效率相对较低。在最适条件下，肌肽与葡萄糖的ARP产率可达95％。由于反应过程可控且无引入任何有毒有害试剂，因此冻干耦联干热反应技术是一种高效制备可食用ARP的方法。（4）通过此方法制备得到的肌肽ARP主要以β-吡喃糖形式存在，其具体结构为N-（β-D-脱氧果糖-1-基）-β-丙氨酰基-L-组氨酸，与谷氨酸的ARP结构一致，说明此方法适用于制备氨基酸和多肽的ARP。

Maillard Mimetic Food-Grade Synthesis of N-(β-d-Deoxyfructos-1-yl)-l-glutamic Acid and N-(β-d-Deoxyfructos-1-yl)-β-alanyl-l-histidine by a Combination of Lyophilization and Thermal Treatment

https://dx.doi.org/10.1021/acs.jafc.0c03009

3

鲜味受体、鲜味/鲜味增强肽及其衍生物的新见解：综述

背景：鲜味受体的结构和机制在很大程度上仍不清楚，因此，需要更多的研究来增加对鲜味以及鲜味物质的认识。鲜味/鲜味增强肽及其衍生物广泛分布于食物中，与鲜味受体有不同相互作用模式，从而在食物味道中发挥重要作用。

范围和方法：在这篇综述中，首先描述了鲜味受体的识别，以及鲜味/鲜味增强肽及其衍生物的结构和可能的结合位点（正构和变构位点）。对鲜味和鲜味增强物质的结构特征及其与受体的结合位点的验证可以更好地理解鲜味的感知机制。

主要发现和结论：有几种受体负责识别鲜味物质，每种受体可能通过不同的机制被激活。除了正构位点外，还发现并强调了变构结合位点，因为它可以解释为什么鲜味或鲜味增强肽及其衍生物之间的互补相互作用以及化合物亲水性的增加可以促进食物鲜味。与二肽/三肽不同，空间结构是长链鲜味肽除了氨基酸组成之外最关键的因素。除了这些鲜味肽，其部分衍生物中也可以作为增味剂。肽及其衍生物中的多个极性部分可能会触发鲜味/鲜味增强特性。美拉德反应和用某些酶处理可以促进具有更多羟基或氨基的鲜味/鲜味增强肽衍生物的产生。

New insight into umami receptor, umami/umami-enhancing peptides and their derivatives: A review

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.04.008

4

基于串联分离技术和UPLC-ESI-QTOF-MS/MS从花生分离蛋白水解产物中分离鉴定新型鲜味和鲜味增强肽及其呈味特性研究

由于有关鲜味肽的发现和研究相对较少，目前难以建立起鲜味肽的构效关系。因此，本文的主要目的是通过不同分离纯化手段和超高效液相色谱与电喷雾电离四极杆飞行时间质谱（UPLC-ESI-QTOF-MS/MS）从花生蛋白酶解产物（PPIH）中发现更多的新型鲜味肽，并通过类脂膜电子舌分析技术和人员感官评价方法，进一步评估花生鲜味肽的基本滋味和增鲜能力，研究花生鲜味肽对复杂食品体系（如鸡汤和酱油）整体风味的影响。

本文主要研究了花生蛋白酶解产物中的鲜味肽及其呈味特性：文章利用不同的分离技术（乙醇沉淀法、凝胶层析法以及高效液相色谱法）从花生蛋白酶解产物（PPIH）中发现并鉴定了6条新型鲜味肽，通过固相合成法合成这些鲜味肽后详细研究了它们的基本滋味、鲜味特性、增鲜特性以及对复杂食品体系风味的影响，主要结论如下：（1）从PPIH中首次分离并鉴定了6条新型鲜味肽：DQR、NNP、EGF、EDG、TESSSE和RGENESEEEGAIVT，其一级结构与已报导鲜味肽的结构特性高度一致。序列来源匹配结果显示，6条鲜味肽中有5条来源于花生蛋白序列（DQR、NNP、EGF、EDG和RGENESEEEGAIVT），TESSSE由米曲霉降解释放产生。（2）将鲜味肽合成后进行感官评价，结果显示它们既是鲜味肽，又是鲜味增强肽，其鲜味阈值介于0.39-1.11 mM之间；与MSG混合时，其增鲜阈值大致范围为0.33-0.82 mM。鲜味肽同时还具有其他味道，例如EDG和DQR同时具有酸味，EGF和NNP则同时分别带有苦味和微甜味。（3）剂量-感官反馈结果显示，所有鲜味肽对MSG都有协同增效作用，但增鲜强度与肽浓度不呈线性关系。其中六肽TESSSE的鲜味增强特性最好，其次是十四肽RGENESEEEGAIVT，两者对MSG溶液的增鲜作用大于添加相同摩尔数量的MSG。（4）当鲜味肽加入复杂食品体系（鸡汤和酱油）时，感官结果显示鲜味肽对两种食品体系有不同影响：鲜味肽可同时增强酱油的鲜味、咸味、苦味、涩味、甜味、厚味和持久感，对鸡汤风味的影响则主要集中在鲜味、咸味、厚味和持久感。其中，长链鲜味肽（RGENESEEEGAIVT和TESSSE）可以显著增强两种食品体系的鲜味、厚味和持久性。电子舌和感官人员在对鸡汤和酱油进行评价时，两者结果基本一致。同时，电子舌系统对苦味和咸味的识别更加敏感，说明电子舌有可能取代感官评价，以区分和评估富含肽类食物的味觉特征。

Identification and taste characteristics of novel umami and umami-enhancing peptides separated from peanut protein isolate hydrolysate by consecutive chromatography and UPLC–ESI–QTOF–MS/MS

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.114

赵谋明

赵谋明，长江学者特聘教授，华南理工大学博士生、硕士生导师，国务院政府特殊津贴专家，华南理工大学国家重点学科-食品科学学科带头人，广东省杰出发明人，中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会常务理事，广东省食品学会常务理事，华南理工大学“食品营养与健康学科创新引智基地”与“广东省食品绿色化加工与营养调控工程中心”负责人。

多年来一直从事蛋白质生物催化转化和发酵食品代谢调控等基础理论与关键技术研究，完善了食物蛋白酶解加工过程的基础理论，突破了功能性肽产业化过程中蛋白利用率低、目标活性肽定向酶解制备技术缺乏、产品风味不佳等多项关键技术难题，开发了改善睡眠、降尿酸、抗疲劳、改善记忆以及美容等功效显著和功能因子明确的系列高品质功能性肽产品，打破了国外相关技术与产品的垄断。相关成果在国内40多家大中型企业成功转化，产生了显著的经济效益，并获得国家科技进步二等奖3项，广东省科技进步奖一等奖4项。获国家授权发明专利150多件，获中国专利优秀奖、广东省专利金奖各1项。主编和参编著作、教材5本。发表SCI论文400余篇，以第一作者或通讯作者发表SCI收录论文200余篇，H指数为57，进入国际农业科学家ESI排名前1%。

免责声明：「原创」仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，本平台不主张原文的版权，如有侵权，请联系删除。文献解读或作者简历如有疏漏之处，我们深表歉意，请作者团队及时联系我们（微信号：scienceshare-001），我们会在第一时间进行修改或撤稿重发，感谢您的谅解！

已推送专家团队

（点击专家姓名，查阅团队进展）

▼ 点击标题    查阅专栏 ▼

团队进展	食品即时IF	食品高被引	学术大事记
重磅解读	前沿热点	特刊征稿	综述大全

食品风味	食品发酵	茶叶研究	酒类研究
肉品加工	水产加工	果蔬加工	乳品加工
粮油加工	食品保鲜	食品智造	乳液递送
代谢组学	感官组学	蛋白组学	脂质组学
分子对接	纳米技术	加工新技术	食品3D打印
英文书籍	中文书籍	风味书籍	今日荐书
益生菌	肠道菌群	软件教程	封面文章
非热加工	作用机制	食品C20	学术会议