综述：具有功能效应的鲜味肽的制备、分离、纯化与鉴定：综述

《Food Research International》：Preparation, isolation, purification and identification of umami peptides with functional effects: a review

本文系统综述了Umami肽的研究进展，包括结构-活性关系、受体互作机制（T1R1/T1R3、TMC4）、与MSG的协同效应，以及制备、分离、鉴定和评价技术。重点探讨了酶解、微生物发酵和合成等制备方法，以及计算机辅助模拟、机器学习等新技术在筛选中的应用，并分析了感官评价与预测模型的互补性。最后展望了多功能Umami肽的未来应用前景。

　　

岳浩|张雷|于晓杰|陈莉|杨华|Otu Phyllis|周存山

江苏大学食品与生物工程学院，镇江212013，中国

摘要

过量摄入调味品可能导致各种疾病，这与消费者的食品安全原则相悖。目前已有许多减少盐分摄入的策略，而鲜味肽的发现代表了该领域的一项重大突破。本文全面回顾了关于鲜味肽的最新研究，阐明了鲜味和咸味增强背后的机制。文章重点讨论了结构-活性关系、受体相互作用（T1R1/T1R3、TMC4）以及与谷氨酸钠（MSG）的协同效应。此外，还探讨了肽的制备方法、筛选和评估技术。文章还强调了该领域研究方法的演变，从传统的酶水解到计算机辅助模拟，从逐步筛选技术到高通量筛选技术。这些技术的整合显著提高了肽片段的有效识别和验证效率。本文不仅系统地回顾了研究方法，还分析了合成肽与天然肽在风味上的差异、生产可扩展性、食品基质稳定性以及预测模型的准确性。文章强调了鲜味肽在食品调味行业中的快速发展及其广阔前景。

引言

鲜味是一种广泛认可的味道成分，最初由池田菊苗在1908年描述并命名（Wang, Zhang, Sheng, Chi, & Wang, 2024）。2002年，它被确认为第五种基本味道，具有类似于谷氨酸钠（MSG）的愉悦咸味（Zhang et al., 2019）。除了传统的调味品如MSG和盐之外，多种物质也能引发鲜味，包括有机酸、核苷酸、游离氨基酸、酰胺及其衍生物和肽（Wang, Cui, Ning, Zhou, & Liu, 2022）。其中，从蛋白质水解中获得的肽已成为一个新的研究方向。鲜味肽作为健康的天然成分，可用于调节食品风味，可以调节咸度并抑制酸味和苦味，提供多样的风味特性（Wang, Cui, et al., 2022），并表现出如抑制血管紧张素转换酶（ACE）等生物活性。

鲜味肽因其重要的营养价值和加工特性而成为鲜味研究的焦点。目前，已经分离出多种鲜味肽，其中大多数来自食品材料，如可食用真菌（Dong, Wan, Huang, Xu, & Lei, 2023; Song et al., 2023）、鱼类（Zhu et al., 2020）、酱油（Ju, Sun, Zhang, Li, & Hou, 2023）、花生（Zhang, Sun-Waterhouse, Su, & Zhao, 2019）、鸡肉（Chen et al., 2021）、牡蛎（Fu et al., 2024）、豆类（Amin, Kusnadi, Hsu, Doerksen, & Huang, 2020; Zhao et al., 2023）、火腿（Cui, Li, Wu, & Hu, 2023）、蚕蛹（Yu et al., 2018）和葵花籽（Xiaolan Bao, Yanan, Jiale, & Zhang, 2020）。基于已知的味觉受体分子对接技术，可以筛选和鉴定出具有降钠能力的多种鲜味肽，作为在食品行业中广泛应用的有潜力候选物质。同时，肽的风味特征受其氨基酸组成、序列和长度的显著影响（Wang et al., 2024）。酸性氨基酸可能对鲜味至关重要（Wang, Yang, Ning, Liu, & Liu, 2022）。这种向天然、健康导向的风味增强剂的转变反映了行业趋势，即在不牺牲风味质量的前提下优先考虑消费者健康。

在分离蛋白质水解物的过程中，通常使用结合色谱柱和电子舌的经典方法（Qi et al., 2022）。然而，这些方法耗时且成本较高，因此会遗漏许多不在最佳风味成分中的鲜味肽，严重阻碍了风味肽的发展。计算模拟方法，如分子受体对接（Song et al., 2023）、模拟蛋白质水解（Qi et al., 2022）、机器学习（Charoenkwan, Yana, Nantasenamat, Hasan, & Shoombuatong, 2020; Qi et al., 2023）、数学建模（Song et al., 2023）和量子化学计算（Wang, Wang, Sun, et al., 2022），为鲜味肽的筛选和探索提供了创新和高效的替代方案。机器学习是一种强大的系统，可以从已鉴定的鲜味肽的特征中学习（Charoenkwan et al., 2020; Qi et al., 2023），无需实验程序即可预测未知的生物活性肽，从而提高大规模肽数据集识别的效率（Zhang et al., 2023）。T1R1-T1R3异二聚体的同源性建模和分子对接可以预测风味强度。Zhang, Sun-Waterhouse, Feng等人（2019）总结了鲜味肽和增强鲜味的肽的感觉和结构特征，以及相关的受体激活机制，肽的活性位点进一步用于阐明预测鲜味肽的关键物理化学性质。此外，来自感官评估的数据稳定性较差，训练感官小组具有挑战性。因此，使用脂质膜和半导体等材料制造的智能味觉仿生系统——如电子舌（Wang et al., 2021; Wei et al., 2019）和结合人类味觉受体的传感器（Yu et al., 2023）被广泛使用。然而，这些技术无法替代人类的直观感知过程，无法捕捉产品引发的直接感觉或偏好。为了充分利用鲜味肽作为减盐剂的潜力，关键在于有效整合多种感官评估方法以实现互补。这将成为未来技术应用的新方向。

有大量文献描述了鲜味肽的构象与其与鲜味受体对接之间的相关性，以及鲜味呈现的机制。在这篇综述中，我们分析了2024年之前发表的研究中鉴定的212种鲜味肽的结构特征和感官特性之间的相关性（之前的分析集中在2022年之前的文献），确保数据的时效性。同时，我们系统总结了与鲜味肽的制备、分离、纯化、鉴定、筛选和评估相关的技术，提供了该领域当前研究状况的全面概述。总之，我们总结了鲜味肽的应用和未来潜力，旨在开发出既满足健康要求又满足风味需求的有效多功能鲜味肽。

MSG和NaCl的应用与危害

味觉是人类的基本感官之一，包括五种基本味道：甜、咸、鲜、苦和酸。随着生活水平的提高和饮食偏好的变化，人们对更复杂的风味组合的需求日益增长，推动了调味品的创新。常见的调味品如氯化钠（NaCl）和谷氨酸钠（MSG）在增强风味、保存食品和改善质地方面发挥着重要作用。易腐的奶酪通过储存在氯化钠盐水中来延长保质期

减盐研究的现状

图1展示了当前减盐研究的现状。减少钠摄入的主要策略是使用金属氯化物替代品，这是食品制造行业的常见方法。氯化钾（KCl）、氯化镁（MgCl?）和氯化钙（CaCl?）是常见的钠替代品。在冷冻羊肉香肠的处理中，用50%的KCl或KCl、MgCl?和CaCl?的混合物替代NaCl可以减少钠含量，而不影响

鲜味肽的结构-功能关系

肽的风味特性受氨基酸组成和排列、肽链长度以及肽的空间结构的影响（Gao et al., 2023）。鲜味肽的结构与功能之间的关系相当复杂，氨基酸是构成鲜味肽的最基本单元。自然界中有超过300种氨基酸，但通常只有20种氨基酸形成蛋白质组成。大多数氨基酸具有苦味

生物酶解

如图3所示，制备鲜味肽的方法主要包括生物酶解、微生物发酵、直接合成和提取。酶解是一种常见且有效的方法，可以从不同的食品蛋白质中制备鲜味肽。通过根据底物蛋白质的结构调节酶切位点并增强蛋白酶的活性，可以有效地增加酶解产物中的鲜味肽含量

鲜味肽的分离

表1总结了筛选和鉴定新型鲜味肽的方法。初级提取物中的大分子会阻碍进一步的分离和鉴定。常用的方法包括使用乙醇、甲醇和水等味道活性成分的溶液进行梯度洗脱。从蛋白质水解物中富集生物活性肽的方法通常包括超滤、凝胶化、尺寸

鲜味肽的鉴定

肽的常见鉴定方法包括质谱法、核磁共振或使用氨基酸分析试剂盒。Jia等人（2023）采用纳米液相色谱-串联质谱（Nano-HPLC-MS/MS）鉴定了武定鸡肽的分子量和氨基酸组成，识别出8种潜在的鲜味肽，其中FVT（FT-3）、LDF（LF-3）和DLAGRDLTDYLMKIL（DL-15）是武定鸡的主要鲜味肽

鲜味肽的筛选

对于通过各种方法鉴定的鲜味肽，传统的筛选方法依赖于结构-活性关系或生物活性基团的出现频率。随着计算机科学和生物信息学的交叉发展，新的筛选方法正在出现（Carrasco-Castilla, Hernández-álvarez, Jiménez-Martínez, Gutiérrez-López, & Dávila-Ortiz, 2012）。为了发现更多的鲜味肽，高通量测序、生物信息学、分子对接等技术被广泛应用

鲜味肽的评估

目前对鲜味肽的评估缺乏统一的标准，通常包括感官评估和传感器技术。感官评估是最直接和全面的方法，用于评估目标鲜味肽，涵盖外观、香气、风味、质地和余味等方面，通过整体的感官感知。常用的感官评估技术包括三角测试（Zhu, Wang, Wang, Chen, & Liu, 2019）、三选一测试

展望

鲜味肽是出色的风味调节剂，其一些衍生物是新型风味增强剂的关键成分（Zhang, Sun-Waterhouse, Su, & Zhao, 2019）。美拉德反应在食品加工和储存中至关重要，尤其是在影响食品风味方面。含有氨基酸的肽作为亲核胺参与美拉德反应，这种反应在加热糖类时发生。图4展示了美拉德反应的过程和应用。

结论

鲜味肽作为一种新型天然调味剂，不仅比传统的盐和MSG提供更丰富的风味体验，还具有多种功能特性。本文简要而系统地介绍了鲜味肽的制备、分离、鉴定、筛选和评估技术，并总结了酶水解、发酵、合成等方法在肽生产中的应用进展。研究表明

CRediT作者贡献声明

岳浩：撰写——初稿、方法论、概念化。张雷：资源获取、数据管理。于晓杰：监督、数据管理。陈莉：资源获取、数据管理。杨华：撰写——审阅与编辑。Otu Phyllis：撰写——审阅与编辑。周存山：验证、监督、项目管理、资金获取。

未引用的参考文献

Kim, Li和Chan., 2006

Lennie, Cheung, Margaret, Cliff Eunice和Chan, 2015

Soichi和M. Y., Masatoshi NOGUCHI和Masao FUJIMAK., 1973

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢中国自然科学基金（22378175）、江苏省科技计划重点研发项目，现代农业（通用项目BE2023344）的支持。