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味觉增强剂通常是指那些本身无味但能增强基本味感的物质，这些物质在食品行业越来越受到关注，因为它们往往具有某些特殊属性，例如，无热量甜味增强剂能够取代部分糖用于食品和饮料中，以供如患有肥胖和糖尿病等有健康问题的人群选用，增咸剂代替部分钠盐的使用可以降低患心血管疾病的风险，同时还能保持食品的口感。因此，健康、天然的味觉增强剂具有重要的保健养生价值和商业价值。
γ-谷氨酰-缬氨酸（γ-Glu-Val）是一种N端含有γ-谷氨酰残基的小分子二肽，将γ-Glu-Val添加至酱油、鸡汤中可赋予食物厚味味感，其阈值分别为550 μmol/L和400 μmol/L，其厚味强度是还原型谷胱甘肽的0.61 倍。仲恺农业工程学院轻工食品学院的郭 晶、麦锐杰、杨 娟*等人将通过分子模拟技术和感官实验对γ-谷氨酰肽（以γ-Glu-Val为例）的增味作用机制进行研究，并对γ-Glu-Val的增味作用，尤其是增甜和增鲜作用进行感官验证，同时通过分子模拟实验比较γ-Glu-Val增味作用差异性，以期为进一步验证其呈味机理提供理论支撑，并为此类小肽增味作用的机理研究提供新的思路。
1、γ-Glu-Val的增味作用
如图1所示，γ-Glu-Val的添加可以增强酱油和鸡汤的厚味味感和基本味感（甜、鲜、咸和酸）；其中，对于厚味味感的增强效果最为明显，其次是鲜味和咸味。γ-Glu-Val对于酸味也有轻微的增强效果，可能是由于γ-Glu-Val本身含有羧酸基团。对于鲜味和咸味的增强效果明显强于甜味。
2、γ-Glu-Val的增味作用机理
同源建模分析结果
如图2所示，在T1R1-MSG复合受体中，MSG中的α-羧酸基团与T1R1中Ser-300的羰基基团、Arg-277和Thr-149的—NH基团相互作用；MSG中的—NH基团与Ala-170和Asp-147的羰基基团相互作用；MSG中的γ-羧酸基团与Ala-170的羰基基团相互作用。其中，Asp-147、Thr-149和Arg-277也存在于谷氨酸与T1R1之间的结合位点，以及MSG和IMP与T1R1之间的结合位点。在T1R2-蔗糖复合受体中，T1R2的活性中心及附近有6 个关键氨基酸残基（Ser-40、Asp-142、Ser-144、Ser-165、Asp-278和Ser-303）参与受体与蔗糖的交互作用。
分子对接分析结果
如表1所示，γ-Glu-Val与3 个受体复合物（T1R1-MSG、T1R3-MSG和T1R2-蔗糖）对接得分分别为8.180 1、6.354 8 分和4.539 7 分，表明γ-Glu-Val对T1R1的亲和力最高，对T1R2的亲和力最低，其中T1R1-T1R3、T1R2-T1R3分别是鲜味和甜味的味觉受体蛋白，此结果也暗示了γ-Glu-Val对鲜味受体的亲和力强于对甜味受体的亲和力。
如表2所示，γ-Glu-Val分别调动了3 个受体中的17、7 个和11 个氨基酸残基参与小肽与受体复合物的交互作用，调动的氨基酸数量与文献报道的类似小肽对味觉受体的调动效果基本吻合。由表2可知，仍然是T1R1中被调动的氨基酸残基数更多，显示出小肽与此受体的超强结合力，此结果也暗示γ-Glu-Val对T1R1的亲和力最强。此外，γ-Glu-Val与复合受体中的呈味物质（MSG和蔗糖）有较强的交互作用，表明呈味物质与增味剂在呈味受体活性中心可能存在一定的相互作用。
分子模拟分析结果
通过MM/GBSA计算了T1Rx-Peptide间的结合自由能，结果见表3，其中T1R1-Peptideγ-Glu-Val、T1R3-Peptideγ-Glu-Val、T1R2-Peptideγ-Glu-Val 3 个配体-受体间总的结合自由能分别为（-165.807 5±10.255 7）、（ -118.505 7± 10.716 2） kJ/mol和（-93.557 1±12.013 8）kJ/mol。
如图3所示，受体蛋白在6 ns内的时间就很快达到了动态平衡，且RMSD的平均值只有3.0 Å左右，表明受体蛋白T1R1的主链原子位移偏移很小，也说明T1R1-Peptide体系很快达到了动态平衡状态。此外，从图3中可以看出，6 ns后T1R1-Peptide体系处于动态平衡状态，因此在最后4 ns平稳的运动轨迹构象进行MM/GBSA结合自由能计算和自由能分解计算是合理的。
如图4所示，T1R1-Peptideγ-Glu-Val体系中，T1R1中有6 个氨基酸残基参与了和γ-Glu-Val的交互作用，它们分别为Phe-274、Ser-275、Ser-300、Trp-303、Ala-147、Ala-170。其中γ-Glu-Val与Ser-300侧链羟基、Trp-303侧链吲哚环上的氨基、Ala-147主链羰基形成了5 条氢键。同时γ-Glu-Val与Phe-274、Trp-303和Ala-147间也通过疏水作用相互交联。
如图5所示，参与交互作用的各个氨基酸残基，如Phe-274、Ser-275、Ser-300、Trp-303、Ala-170也参与自由能的形成，说明它们对于γ-Glu-Val与受体T1R1的相互作用具有至关重要的作用。
结论
首先通过感官实验验证了γ-Glu-Val的增味作用，结果显示此小肽具有增强味精和酱油厚味和基本味感的作用，其中对于鲜味和咸味的增强效果明显强于甜味。利用同源建模软件Modeller 9.20分别构建得到T1R1-MSG、T1R2-蔗糖和T1R3-MSG 3 种受体复合物构象，模拟基本呈味物质和γ-Glu-Val同时作用于受体的生理环境。γ-Glu-Val对3 个味觉受体的亲和力大小（对接得分）分别是：T1R1-MSG对接得分8.180 1 分、T1R3-MSG对接得分6.354 8 分、T1R2-蔗糖对接得分4.539 7 分，说明此γ-Glu-Val对于鲜味受体的亲和力明显强于对甜味受体的亲和力。计算得到γ-Glu-Val与T1R1间相互作用力最强。T1R1中有6 个氨基酸残基参与了和γ-Glu-Val的交互作用，它们分别为Phe-274、Ser-275、Ser-300、Trp-303、Ala-147、Ala-170。分子对接验证结果与感官评定结果相符合，表明γ-Glu-Val对于鲜味的增强效果优于对于甜味的增强效果，其原因可能在于γ-Glu-Val与鲜味受体结合更为紧密，能调动更多受体的活性位点参与两者的交互作用。研究结果为此类小肽的增味作用机理性研究提供了新的思路。
本文《“厚味”γ-谷氨酰-缬氨酸增味作用差异性机制》来源于《食品科学》2022年43卷3期33-39页，作者：郭晶，麦锐杰，董浩，曾晓房，白卫东，杨娟。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201225-288。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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