鲜味肽的研究进展

刘　义，赵钺沁，周怡梅，肖钧木，米粱波，黄金龙，陈祥贵，孙伟峰

(西华大学食品与生物工程学院，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川 成都　610039)



鲜味肽的研究进展

刘义，赵钺沁，周怡梅，肖钧木，米粱波，黄金龙，陈祥贵，孙伟峰*

(西华大学食品与生物工程学院，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川 成都610039)

摘要：鲜味肽是新型活性肽类鲜味剂，其风味醇厚鲜美，可作为前体物参与美拉德反应形成特殊芳香气味，具有强烈的增鲜、增香作用。目前对鲜味肽的研究多集中在提取工艺及其美拉德反应工艺，关于鲜味肽呈味机制、鲜味肽资源开发等研究仍亟待加强。文章阐述鲜味肽的特点、加工特性，并对其呈鲜机制、构效关系及其生产工艺等领域的研究新进展进行综述，以期为其在调味品中的开发利用提供依据。

关键词：鲜味肽; 呈鲜机制; 构效关系

在传统的蛋白质研究领域，肽一直仅被视为蛋白质的一种基本结构；但近年来随着科技的发展，研究发现肽除了具备生理活性之外，同时具有一定的功能特性，如降血脂、降血压、呈现风味等[1-3]。其中呈味肽因其在天然食品及加工食品中均能产生鲜明的特征滋味而引起食品风味化学研究者的广泛关注。食品中呈味肽可依据其所体现的基本滋味特征分为甜味肽、酸味肽、苦味肽、咸味肽、鲜味肽5大类[4-5]。鲜味肽作为一种可增强食物鲜味和醇厚味的呈味肽，具有良好的加工特性、呈鲜效果以及营养价值，符合“天然、营养、安全”的食品发展潮流[6-7]，不仅可直接增强食物的鲜美口感，还可作为挥发性风味物质的前体物参与美拉德反应，进一步增强食品的特征香味[8]。

目前国内外对于鲜味肽的研究侧重点有较大差异。国际上对于鲜味肽的研究集中体现在其参与美拉德反应、鲜味肽的提取以及鲜味肽氨基酸序列的鉴定等方面[9-12]。如：Schlichtherle-Cerny等利用蛋白酶水解面筋蛋白从中发现了4 种鲜味肽的一级氨基酸序列[13]；Arai等研究了12条含Glu的二肽[14]等等。我国对鲜味肽的研究尚处于起步阶段，报道显示多为研究其参与美拉德反应[15]，并且多数成果仅仅停留在实验室阶段，关于鲜味肽呈味机制等深层次研究仍亟待进一步加强，并且目前我国鲜味肽来源种类单一，鲜味肽资源尚待进一步开发。

本文将综合阐述鲜味肽的特点及加工特性，综述其作用机制、构效关系及其生产工艺等领域的研究新进展，并对鲜味肽研究中尚存在的问题进行综合分析，以期为其进一步在调味品中进行开发利用提供依据。

1鲜味肽的特点

1.1鲜味肽的氨基酸序列

目前通过质谱鉴定的鲜味肽序列数量增加明显，如三肽及以上多肽序列有(D-E-S和S-E-E)[16]、E-G-S-E-A-P-D-G-S-S-R[17]、D-C-G[18]、K-G-D-E-E-S-L-A[19]、C-C-N-K-S-V和A-H-S-V-R-F-Y[20]、P-A-Q和N-G-G[21]等等。研究表明对于呈味肽的多种味道，人们更偏爱它的鲜味。鲜味肽最初是由Yamasaki等从牛肉中得到的一种八肽，经鉴定肽链中存在Glu和Asp组成的酸性基团，具有增强牛肉风味的作用，此肽被命名为牛肉辛肽(BMP)[22]。Rhyu等[23]的研究也认为酸性残基(如Glu和Asp)对小分子肽风味的产生可能起到了关键性的影响。BMP不仅具有鲜味、酸味、甜味等复合味道，还与食盐、谷氨酸钠(MSG)等常用调味品具有较好的协同作用，可以进一步增加产品的鲜美醇厚特征风味。

1.2鲜味肽的鲜味调控

鲜味肽的呈鲜可从以下2个方面进行调控：一是自身味道的调控，二是与其他物质协调调控[24]。自身味道的调控主要体现在蛋白酶解液的鲜度上，生产过程中可通过以下方法来提高鲜味：1)使用复合酶代替单一酶酶解蛋白质混合液，使蛋白质酶解效率提高；2)利用单体氨基酸酸水解植物蛋白，从而反向调控植物蛋白溶解液中的鲜味氨基酸成分，得到丰富的鲜味肽；3)在生产中采用多种技术(如定向可控酶解技术、低温热反应技术、稳定增强技术)使产品中富含鲜味肽、醇厚肽以及游离氨基酸等呈味物质，通过各物质的协同作用可使鲜味得到进一步显著提升。鲜味肽与其他物质协调调控鲜味主要是通过美拉德反应产生所需的特殊香味物质。参与美拉德反应的肽的相对分子质量通常在1 000～5 000 Da之间，生产中增加相对分子质量在1 000～5 000 Da之间的肽含量，可有效的提升产品风味。增加这类肽的途径主要通过：1)控制蛋白酶水解蛋白的程度，防止肽的进一步水解；2)利用MTGase(转谷氨酰胺酶)使水解蛋白发生交联反应，从而控制肽链的长度。可产生鲜味的几种L型氨基酸如表1所示。

表1　可产生鲜味的几种L型氨基酸[25]

1.3鲜味肽的耐热性

鲜味肽作为天然调味料，具有良好的风味和热稳定性。Wang等[26]对鲜味肽进行了耐热实验：将鲜味肽分别用71 ℃、15 s的巴氏消毒法和121 ℃、15 min的高压灭菌法处理，再根据鲜味肽在HPLC图谱中灭菌前后的波峰面积变化情况来判断热损失率。实验结果表明，鲜味肽经过巴氏消毒法处理的损失率仅为2.3%，经高压蒸汽灭菌处理的损失率也仅为2.8%，体现了其在常规热处理时良好的耐热性。即使在规模化的工业生产中，大量投入使用的BMP也显示出良好的热稳定性，在121 ℃、20 min的高压蒸汽灭菌条件下，其损失率仅为10%，完全满足一般食品工业热处理的要求。

2鲜味肽的作用机制

关于鲜味肽的作用机制，目前尚无准确定论，但主要认为是与受体家族——G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，GPCR)有关[27]。GPCR是人体内最大的蛋白质家族，共分为5个亚族：A族-视紫红质受体、B族-类分泌素受体、C族-亲代谢性谷氨酸盐和信息素受体、D族-菌信息素受体和E族-AMP受体(cAMP receptor)。

味觉受体家族存在于GPCR的C亚家族中，包括味觉受体第一家族T1R和味觉受体第二家族，T1R包括T1R1、T1R2和T1R3，味觉受体异源二聚体由其中的T1R1和T1R3所构成。T1R1+T1R3在舌的菌状乳头的味觉受体细胞(test receptor cell，TRC)中共同表达，以聚合物的形式联合介导鲜味物质的信号传递[28]。当有鲜味物质刺激时，鲜味物质会直接与T1R1+T1R3相结合，激活PLC-β2，产生DAG和IP3, IP3与IP3R3结合，使胞内储存的Ca2+释放，激活TRPM5通道，Na+流入细胞内，最终促使膜去极化及神经递质释放[29]，从而使人体感知到鲜味。

味觉感知受味觉受体影响，而味觉受体(蛋白质)的表达受味觉基因网络(见图1)调控[30-32]。J. M. Kim等利用基因网络技术在猪的味觉感知网络中发现了一种新的味觉调控基因TAS1R1/TAS1R3，该基因的上调表达会增强猪对鲜味的感知能力[31]。

图1　味觉基因调控网络

3鲜味肽的构效关系

3.1氨基酸的排列顺序与鲜味效果的关系

氨基酸排列顺序与鲜味效果密切相关，鲜味肽的鲜味来源于酸性基团与碱性基团的相互作用，只有这2种基团的位置合适时才会产生鲜味[25]。Yamasaki等从牛肉中提取分离得到的牛肉辛肽经鉴定其肽链结构为Lys-Gly-Asp-Glu-Glu-Ser-Leu-Ala[22]，其中带负电的酸性基团-Asp-Glu-Glu-处于中间位置，带正电的碱性基团Lys-Gly-处于其N-端相邻位置，它们的协同作用使得牛肉辛肽产生了鲜味。Arai等[33]合成了12种含Glu-的二肽，结果显示只有C-端结构含有弱疏水基团的谷氨酸二肽方能体现肉汤特有的鲜味特征。上述研究表明：肽中必须含有同时带有正电基团、负电基团以及疏水基团，且正电基团位于负电基团的N-端的肽才能产生鲜味。

3.2肽的串联与鲜味效果的关系

肽的串联有利于表达量的提高，从而增强鲜味效果，但简单增加单一肽的串联数目未必会成倍增强呈鲜效果，而多种肽复合串联往往能起到增鲜的作用。高应瑞等在毕赤酵母中表达不同拷贝数风味肽的呈味性比较实验中[34]，将能产生鲜味的BMP的基因进行串联，形成4BMP、8BMP、12BMP和16BMP组后，导入毕赤酵母中进行表达，最后进行味觉鉴定。结果显示，增加单一肽的串联拷贝数没有增强鲜味效果。之后有研究团队进行了多种肽串联的实验。在3种呈味肽串联基因的构建和表达的实验中[35]，将3种鲜味肽的串联单元基因拷贝并克隆到pET30a表达载体上，导入宿主菌BL21(DE3)中并成功表达。实验结果表明，由于多种肽的串联使得鲜味物质的种类增多、数量增加，达到了增强鲜味的效果。

4鲜味肽的生产

鲜味肽的生产方法多样，目前以酶解法为主[10]。酶解法主要是通过使用蛋白酶水解蛋白质获得鲜味肽，或利用微生物将蛋白酶的发酵和蛋白质的酶解过程偶联获取鲜味肽的生产方法。酶解法的反应条件温和易控、生产工艺简单，但是此法副产物较多、产率低下、总体效益较差，且在生产过程中极易产生苦味肽，影响鲜味肽的口感；因此，人们开始重视新的鲜味肽合成路径——生物工程法。

生物工程合成法是将含有目的基因的DNA片段经载体导入受体细胞或将外源基因插入噬菌体基因序列中进行表达，再经过加工纯化后得到目标活性肽的过程[36]。此法具有专一性强、取材广泛、产量可观等优点[37]。国内相关研究和实验中，最为突出的是曾松荣等利用毕赤酵母高效表达了 16 拷贝牛肉风味肽的实验，通过实验最终获得目的产物 16拷贝 BMP， 其表达量可达到 172 mg /L[38]。

5结论与展望

鲜味肽作为新型天然鲜味剂，其风味特征自然醇厚，具有强烈的增鲜、增香作用，同时符合消费者追求产品天然属性的心理需求。随着调味品市场的迅猛发展，调味品行业的不断升级，鲜味肽势必会得到广泛的应用。当前风味肽一般是由酶解法制备，但在蛋白酶解过程中，易形成相对分子量较低的苦味肽，影响了食品的品质；而利用基因工程方法特异性表达含肽香精香料具有目前酶法水解方法无法比拟的优点, 如产量大、效率高、成本低、安全，同时也克服了香精香料的成分不确定性(如存在苦味物质)的困难，此法得到了世界香精香料大公司和一些研究单位的重视[39]。目前我国对鲜味肽的研究仍停留在实验室阶段，鲜味肽的制备技术尚未成熟，尤其是利用生物工程技术高效生产鲜味肽仍亟待发展，鲜味肽的呈鲜机制仍亟待进一步完善。

当前国内外的风味肽结构研究侧重于风味肽一级氨基酸序列鉴定和氨基酸性质的初步分析，而通过结合生物工程和基因网络技术用于研究风味肽风味的形成规律，将具有重大科研价值和生产意义。

我国拥有丰富的天然肽类前体物质，但资源利用率不高，大量经过初加工的原料被直接废弃，不仅造成了巨大的资源浪费，同时造成了严重的环境污染。如何科学的选用蛋白来源，利用酶和基因工程生产鲜味肽，制备、分离和精制鲜味肽，提高产品得率，以及进一步理清鲜味肽的呈味特性和规律皆是决定鲜味肽能否实现产业化的重要因素。上述问题的深入探讨和合理解决也将使鲜味肽的研究开发具有更广阔的前景。

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(编校：叶超)

Research Progress in Umami Peptides

LIU Yi, ZHAO Yueqin, ZHOU Yimei, XIAO Junmu, MI Liangbo, HUANG Jinlong, CHEN Xianggui, SUN Weifeng*

(SchoolofFoodandBioengineering,FoodBiotechnologyLaboratoryofSichuanUniversities,XihuaUniversity,Chengdu610039China)

Abstract:Umami Peptides are new seasonings with tasty and mellow flavor and they can also participate in Maillard reaction as a precursor to form a special aroma. Therefore, umami peptides can strongly increase the flavor and fragrance of food. Current researches about umami peptides mainly focus on the extraction progress and their participation in the Maillard reaction, meanwhile taste mechanism and peptide resources exploitation still need to be strengthened. In this article, the characteristics, mechanism, structure - activity relationships and production process of umami peptides were reviewed in order to provide a basis for their further exploitation in condiment industry.

Keywords:umami peptides; umami mechanism; structure-activity relationships

收稿日期：2015-11-11

基金项目：国家自然科学基金(21506172)；四川省教育厅项目(15205445)；西华大学校重点项目(z1420524， z1420525)；西华大学食品生物技术重点实验室项目(szjj2015-013，szjj2015-014)；大学生创新创业训练计划(201510623003，201510623053)。

*通信作者：孙伟峰(1982—)，女，讲师，博士，主要研究方向为食品生物技术。E-mail:sunweifeng1024@163.com.

中图分类号：Q514.3

文献标志码：A

文章编号：1673-159X(2016)03-0021-5

doi:10.3969/j.issn.1673-159X.2016.03.005

第一作者：刘义(1982—)，男，讲师，博士，主要研究方向为食品生物技术。

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