《Food Chemistry》：Influence of sugar composition in yoghurt on sweet receptor activation and sensory sweetness perception
编辑推荐：
甜味受体TAS1R2/TAS1R3激活受酸奶糖组成影响，添加蔗糖的发酵乳制品受体激活增强，且半乳糖可协同提升蔗糖甜感，为低糖酸奶开发提供新策略。
作者：Raise Ahmad、Amanda Dupas de Matos、Joanne Hort、Li Day、Julie E. Dalziel
所属机构：生物经济科学研究所，帕默斯顿北（Palmerston North），新西兰 4442
摘要
甜味是由甜味受体异二聚体（TAS1R2/TAS1R3）感知的，该受体能响应蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖。在保持食品美味的同时限制乳制品中添加的糖分含量对于健康食品的设计非常重要。我们研究了酸奶中糖分组成对甜味受体激活及后续感官甜度感知的影响。研究发现，在发酵后向Yoflex?酸奶（由Streptococcus thermophilus、Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus和YF-L811 Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus共同发酵制成）中添加蔗糖可以增强甜味受体的激活。经过培训的品评小组的感官评估也支持了这一发现。分析结果显示，残留糖分（尤其是半乳糖）的组成存在差异。受体检测进一步揭示了半乳糖对蔗糖诱导的受体激活具有增效作用。糖的类型和组成是决定酸奶甜度的关键因素，可以通过体外甜味受体检测来预测这些因素，从而制定策略以减少乳制品中添加的糖分。
引言
随着消费者对低糖发酵乳制品需求的增加，人们开始广泛研究如何在不过度添加糖分的情况下提升产品的甜度（McCain等人，2018年；Wan等人，2021年）。在酸奶中，甜味主要来自蔗糖、葡萄糖、乳糖和半乳糖等糖分子（S?rensen等人，2016年；Wan等人，2021年）。在酸奶发酵过程中，乳酸菌（LAB），通常是Lactobacillus bulgaricus和Streptococcus thermophilus，通过β-半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。葡萄糖被转化为乳酸，从而降低pH值，促使蛋白质凝固，使牛奶变成酸奶（Bintsis，2018年）。而半乳糖的代谢情况则取决于具体菌株的代谢能力（S?rensen等人，2016年）。发酵过程中糖分组成的变化不仅影响酸奶的营养价值，还影响其感知的甜度。不同菌株产生的残留糖分和酸度水平不同，进而影响甜度感知。已知蔗糖和葡萄糖能强烈激活人体甜味受体TAS1R2/TAS1R3（Ahmad & Dalziel，2020年；Nelson等人，2001年），而半乳糖在人体感官研究中的甜度较低，且在人类受体检测中的研究相对较少。目前尚不清楚半乳糖在激活受体方面的效力是否较弱。
酸奶的甜度是由复杂的受体相互作用决定的，而不仅仅是各种糖分简单相加的结果。混合使用不同糖分可以增强甜度感知；例如，蔗糖与果糖存在叠加效应，与葡萄糖则具有协同作用（Schiffman等人，1995年），这表明低浓度糖分混合物有提升甜度的潜力。
不同的配体作用于TAS1R2/TAS1R3异二聚体的不同结构域：蔗糖、阿斯巴甜和糖精作用于TAS1R2的细胞外域，而环拉酸盐和新橙皮苷二氢查尔酮（NHDC）则与TAS1R3的跨膜域相互作用（Fujiwara等人，2012年；Jang, Kim, Guthrie, & Goddard，2021年）。这些配体可以协同增强受体反应。尽管大多数研究集中在人工甜味剂上（Acevedo等人，2018年；Kemp等人，2011年），但天然糖（如葡萄糖、半乳糖、乳糖）在发酵乳制品中的协同或叠加效应仍待进一步探索。了解这些效应及其与感官感知的关联对于优化低糖乳制品的甜度至关重要。
最近利用冷冻电子显微镜（Juen等人，2025年；Shi等人，2025年）对TAS1R2/TAS1R3的完整三维分子结构进行了测绘，并通过基于荧光的FLIPR（荧光成像板读取器）检测方法测量了配体结合反应，这些技术有助于推进甜度的分子预测。然而，微生物代谢、糖分协同作用与甜味受体激活之间的联系仍不完全清楚。
人类感官评估和体外甜味受体检测是评估甜度的互补工具。虽然感官测试可能受到个体差异的影响，但基于TAS1R2/TAS1R3复合物的受体检测提供了客观、机制性的甜度测量方法，对于初步筛选和分子机制研究非常有价值。
本研究旨在通过两个关键目标来解决这一空白：（1）评估甜味受体是否能在发酵后区分高糖添加量和天然低糖含量；（2）研究发酵过程中微生物对糖分的代谢如何改变糖分组成并影响受体激活。这种综合方法将感官分析与分子机制相结合，加深了对甜度感知的理解，并建立了一种快速、经济有效的最终产品甜度评估方法。
为此，我们使用体外 FLIPR检测方法，评估了使用商业乳酸菌菌株CH-1和YF-L811制备的酸奶样品（含和不含蔗糖添加）以及市售含糖酸奶和无糖酸奶开菲尔产品的TAS1R2/TAS1R3受体激活情况，并将受体反应与经过培训的感官小组确定的甜度评分进行了关联。
实验部分
酸奶的制备
将脱脂奶粉（Fonterra合作社集团，新西兰）用水重新配制成蛋白质含量为3%的溶液，并在4°C下放置过夜以完全水化。通过向重新配制好的奶粉中加入5%的接种物（CH-1为Streptococcus thermophilus和Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus的组合，YF-L811为Lactobacillus rhamnosus和Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus的组合，制备酸奶（这两种菌株均购自丹麦Chr. Hansen公司）。酸奶样品的糖分组成与甜味受体激活
为了解酸奶的甜度感知机制，我们首先分析了实验样品和市售样品的糖分组成（图1及补充表）。所有酸奶中的主要糖分都是乳糖，这与它们的乳制品来源一致。在实验菌株（CH1和YFL）中，残留半乳糖的含量存在显著差异：CH1中的半乳糖含量比YFL高约42%，而YFL中的葡萄糖含量略高。两种实验酸奶中的蔗糖含量均可忽略不计。结论
我们的研究揭示了甜度检测的分子机制，表明糖的类型和浓度都会影响甜味受体的激活。证据表明半乳糖与蔗糖在TAS1R2/TAS1R3受体上具有协同作用，增强了蔗糖的甜味效应。我们的研究表明体外细胞实验可以补充感官评估，为不同糖分组成如何调节整体甜味受体活性提供了机制性见解。
作者贡献声明
Raise Ahmad：负责撰写初稿、方法论设计、实验实施和概念构思。Amanda Dupas de Matos：负责撰写、审稿与编辑、方法论设计、实验实施和正式数据分析。Joanne Hort：负责撰写、审稿与编辑、项目监督、资金筹集。Li Day：负责撰写、审稿与编辑、项目管理和资金筹集。Julie E. Dalziel：负责撰写初稿、项目监督、资金筹集和概念构思。利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本研究得到了新西兰商业、创新与就业部通过“加速进化：食品发酵的变革”（Endeavour Research Programme，合同编号C10X1707）项目的资助。我们感谢BSI机构的以下工作人员：Alistair Carr在酸奶样品制备方面的支持，Ryan Chanyi在糖分分析方面的帮助，以及Jeremy Bracegirdle在技术支持方面的协助。同时，我们也感谢Feast公司的研究技术员Robyn Maggs在培训过程中的支持。
