揭示赣南羊肚菌中的鲜味肽：双重提取工艺与风味增强机制

《Food Chemistry》：Unveiling umami peptides in Gannan morel: Dual-processing extraction and flavor-enhancing mechanisms

高海拔真菌资源研究：甘南松茸酶解与高温高压协同提取呈味肽及受体互作机制探索

　　

周晓倩|张彦梅|恒超|江正辉|任佳丽|李晓北|赵晓燕

农业农村部上海农业科学院农业食品标准与检测技术研究所，农产品质量安全风险评估实验室，中国上海市静岐路1000号，201403

摘要

甘肃羊肚菌（Morchella spp.）在中国的种植面积正在不断增加。本研究显示，其粗蛋白含量较高（34.12 ± 3.30 g/100 g），其中鲜味氨基酸占总氨基酸的13.26%，表明它们是提取鲜味肽的理想原料。本研究比较了酶解（EH）和高温高压烹饪（HTPG）两种方法提取甘肃羊肚菌中的鲜味肽的效果。酶解法使肽含量增加了602.94 mg/g，鲜味强度提高了35.5%，同时降低了45.3%的苦味。通过结合机器学习、分子对接和固相合成等手段，鉴定出了四种鲜味肽：来自酶解法的AEDEDLDGKISF和EEGLENKDIEL，以及来自高温高压烹饪法的EVDEMIREAD和PLEDEVEFRT。分子对接实验证实了这些肽与T1R1受体之间的氢键相互作用，100 ns的分子动力学模拟验证了其稳定性。本研究提出了一种结合酶解和超滤技术的策略，用于从甘肃羊肚菌中开发天然风味增强剂，并对其分子机制进行了深入分析。

引言

鲜味肽作为一种天然风味增强剂，有望替代味精（MSG），同时满足现代消费者对清洁标签成分的需求（Huang等人，2025年）。除了提升食品风味外，鲜味肽还可能通过肠-脑轴调节代谢反应（Kendig等人，2014年）。其来源已从传统的动物和植物蛋白扩展到真菌、发酵食品及海洋生物（Alahmad等人，2022年；Chang等人，2023年；Gao等人，2021年）。富含蛋白质且脂肪含量低的食用蘑菇是提取天然鲜味肽的理想选择。例如，从Termitomyces蘑菇中分离出了十种新型鲜味肽，其检测阈值低至0.35 mmol/L（Zhang等人，2024年）。Hypsizygus marmoreus中的五肽VYFPGPL通过疏水作用与T1R1受体结合，其稳定性由静电力驱动（Dong等人，2023年）。 甘肃羊肚菌是一种珍贵的可食用和药用蘑菇，原产于甘肃省甘南藏族自治州，生长在海拔2800–3500米的地区（Zhou等人，2025年）。这种独特的环境在孢子形成过程中引发了蛋白质水解反应，产生了与鲜味相关的化合物（Liu等人，2022年）。目前关于食用真菌鲜味机制和鲜味肽的研究主要集中在常见菌株或栽培品种上（Wang等人，2025年）。然而，作为中国地理标志产品（GI），甘肃羊肚菌的地域特性尚未得到系统研究，尤其是在其蛋白质组成、鲜味肽谱及风味形成机制方面。我们之前的研究还发现，甘肃羊肚菌含有高浓度的游离氨基酸（尤其是谷氨酸Glu），并且具有较高的等效鲜味浓度（EUC），显示出显著的鲜味潜力（Zhou等人，2025年）。 常用的提取方法包括酶解（EH）、高温高压处理（HTPG）、微波超声处理和化学溶剂萃取（Chang等人，2023年；Li等人，2020年）。酶解法因条件温和、可控性强且效率高而受到青睐（Gao等人，2021年）。高温高压处理模拟了烹饪过程，能够保留天然风味而不需要化学试剂，但存在蛋白质变性的风险（Song等人，2023年）。Chen等人（2023年）发现，连续酶解提取物的鲜味强度高于水提取物。Gao等人（2021年）使用七组酶对M. esculenta粉末进行水解，通过响应面法（RSM）实现了36.64%的最大水解程度。此外，蘑菇中的鲜味肽通常分子量低于3 kDa（Wang等人，2023年）。低分子量的肽不仅可以替代或补充合成鲜味剂（Sun等人，2020年），还在营养改善、抗氧化和抗衰老方面具有潜在应用（Zhou等人，2020年）。Yang等人（2022年）的研究还表明，某些鲜味肽能够增强咸味和甜味的感知，为低盐低糖食品的开发提供了新的思路。 鲜味感知与氨基酸序列相关，例如连续的Glu/Asp残基或通过羧基侧链与味觉受体结合的疏水氨基酸（Chen等人，2023年）。传统的感官评估方法存在局限性，因此开发了基于机器学习的预测模型，如UWM、iUmami-SCM、Umami_YYDS和Tastepeptides_DM（Xu等人，2024年）。这些模型根据肽序列计算鲜味强度。分子对接和动力学模拟通过分析受体-肽相互作用揭示了鲜味机制（Huang等人，2025年）。分子模拟技术能够高效准确地筛选鲜味肽，并阐明其鲜味特性的分子基础（Chen等人，2023年）。通过分子模拟，已构建了鲜味受体蛋白的三维结构，并鉴定出多种鲜味受体（Kang等人，2025年；Zhu等人，2025年），包括异源受体hT1R1/T1R3、mGluR1和mGluR4。以往关于羊肚菌中鲜味肽的研究证实，TVIDAPGHRDF和EYPPLGR等肽与hT1R1/T1R3的结合位点包括Ser148、Leu51、Arg327和Leu468（Wang等人，2023年）。然而，关于甘肃羊肚菌中鲜味肽的关键结合位点、关键结合力及肽-受体复合物稳定性的研究仍较为有限。 本研究比较了酶解和高温高压处理两种方法提取甘肃羊肚菌中的鲜味肽，并利用超滤分级（1–3 kDa、3–10 kDa）和电子舌分析来明确工艺与风味之间的关系。液相色谱-质谱（LC-MS/MS）和多模型筛选技术鉴定出新的鲜味肽，100 ns分子动力学模拟揭示了它们与鲜味受体的相互作用。本研究的创新之处在于对甘肃羊肚菌中的鲜味肽进行了全面研究，采用了双重处理方法并结合了多种技术。研究结果为高海拔真菌资源的应用提供了科学依据，并有助于深入理解地理标志保护产品的地域特性，进一步揭示了鲜味感知机制。

材料与化学品

2023年6月，我们从甘肃省收集了15份干燥的羊肚菌样本。样本的详细采集信息见补充表S1。在后续的结果和讨论中，这些样本被标记为GS（样本编号从GS-1到GS-15）。所有GS样本均来自甘南藏族自治州。此外，共收集了45份样本，每个地区各15份：重庆（样本编号CQ-1至CQ-15）、河南（样本编号...）

甘肃羊肚菌中鲜味前体的地域特性与富集优势

高粗蛋白食品基质中可水解底物的丰富性有助于加工过程中氨基酸的释放，从而提高鲜味肽的浓度（Li等人，2025年），尤其是天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）的释放与鲜味肽的形成密切相关（Loveday，2023年）。这些原料具有较高的鲜味肽开发潜力，为后续研究奠定了基础。

结论

本研究显示，甘肃羊肚菌在鲜味肽方面具有显著优势，表现为较高的粗蛋白含量、水解后的氨基酸含量以及较高的鲜味氨基酸比例。通过系统比较酶解（EH）和高温高压处理（HTPG）两种方法提取鲜味肽的结果表明，酶解法显著提高了肽的提取效率，肽含量增加了60.1%，鲜味强度提高了35.5%（达到3.97）。

CRediT作者贡献声明

周晓倩：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。 张彦梅：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计、概念构思。 恒超：验证、监督、方法学设计。 江正辉：撰写 – 审稿与编辑、监督。 任佳丽：监督、概念构思。 李晓北：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、概念构思。 赵晓燕：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理。

利益声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢国家重点研发计划（2022YFF0606800）对本研究的部分支持。