《Food Chemistry》：Porcine bone-derived umami-enhancing peptides: Identification and mechanistic insights via dual-ligand docking, molecular dynamics and electroencephalogram
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本研究评估了八种猪骨来源肽的鲜味增强效果及其分子和神经生理学机制。感官测试和响应面分析显示，GVNAMLRK/PGRGCPGN呈加性效应，GPGCKAGL/GPTAANRM协同增强MSG鲜味，最佳配比在2-4 mg/mL。分子对接和动态模拟表明肽通过亲水残基与T1R1/T1R3受体形成更稳定的二聚体复合物，增强双配体结合。头皮EEG显示肽与MSG联用显著改变δ、θ、α和β脑电波功率谱，存在空间频率特异性。该研究扩展了鲜味增强肽数据库，揭示了多层级作用机制。
顾玉香|刘淑静|牛亚杰|杨伟西|李星|张玉玉|王彦博
教育部老年营养与健康重点实验室（北京工商大学），中国北京100048
摘要
本研究评估了八种源自猪骨的肽类物质在增强鲜味方面的效果，并阐明了其背后的分子和神经生理机制。感官剂量-反应测试及S型曲线分析表明，GVNAMLRK/PGRGCPGN具有叠加效应，而GPGCKAGL/GPTAANRM则表现出协同作用，能够增强味精（MSG）的鲜味。响应面分析确定了最佳的肽-MSG组合，在4–55°C和pH 5.5–8.0的范围内（GPGCKAGL-MSG除外），其鲜味效果保持稳定，但这种增强效果依赖于氯化钠的浓度。分子对接和动力学模拟显示，这些肽主要通过亲水残基与味觉受体1型成员1/味觉受体1型成员3（T1R1/T1R3）的亲水残基形成额外的相互作用（主要是氢键），从而形成更紧密、更稳定的三元复合物，增强了T1R1/T1R3对双配体的结合，进而放大了鲜味感知。头皮脑电图（scalp-electroencephalogram）显示，添加任何一种肽类物质到味精中都能显著增加多个大脑皮层区域的δ、θ、α或β波功率，且具有特定的空间-频率特征。这项工作扩展了增强鲜味的肽类目录，阐明了它们的多层次作用机制，并为未来的食品应用提供了指导。
引言
自2002年发现介导鲜味感知的味觉受体1型成员1/味觉受体1型成员3（T1R1/T1R3）异二聚体以来，鲜味被正式认定为第五种基本味觉（Li等人，2002年）。鲜味物质主要包括核苷酸、氨基酸、有机酸及其衍生物，典型代表有肌苷一磷酸（IMP）、鸟苷一磷酸（GMP）、L-谷氨酸、L-天冬氨酸和琥珀酸（Yu、Bo和Liu，2020年）。这些化合物的钠盐通常比其母体分子具有更好的溶解性和更强的鲜味强度（Ma等人，2020年；Yamaguchi和Ninomiya，2000年），其中味精（MSG）是目前最普遍和最广泛使用的鲜味物质（Gu等人，2025年）。然而，由于全球高盐饮食的普遍现象，味精的广泛使用可能会加剧高血压、心血管疾病和肾脏负担等健康问题（Abdou等人，2025年）。与酸、甜、苦和咸味相比，鲜味是最难表征的基本味觉之一，主要是因为多种鲜味物质之间存在协同作用（Laffitte、Neiers和Briand，2016年）。例如，尽管IMP和GMP的鲜味强度高于MSG，但它们通常不单独使用，而是与MSG结合使用以获得更好的协同效果（Ramesh、Venkatappa和Bhat，2025年）。因此，进一步探索新型、安全且有益健康的鲜味增强化合物对于优化鲜味感知和改善人类健康具有重要意义。
近年来，由于天然安全性、出色的味觉特性和潜在的生物活性，鲜味及其增强肽类受到了广泛关注（Qi等人，2022年）。已经从多种食物来源中鉴定出多种鲜味肽，它们的结构-活性关系也越来越清晰（Gu等人，2024年）。尽管许多鲜味肽显示出增强鲜味的潜力，但对它们的研究仍严重不足，已知类型有限，结构-活性关系不明确，协同机制也不够清楚。与鲜味肽相比，对鲜味增强肽作用机制的研究面临更复杂的科学挑战。例如，虽然分子对接技术有助于提出鲜味肽的分子机制，但鲜味肽与MSG在T1R1/T1R3受体上的多分子协同作用模式仍不清楚，动态结合过程也需要进一步阐明。此外，鲜味肽的关键功能参数（如剂量-反应特性、热稳定性、pH耐受性和盐适应性）也尚未得到充分研究。鲜味感知的神经机制始于鲜味物质激活味蕾上的T1R1/T1R3受体，进而引发一系列信号传导，最终改变大脑皮层的神经电活动（Delay和Roper，2023年）。头皮脑电图（Scalp-EEG）技术可以追踪初级味觉皮层和眶额皮层的电活动，从而实现鲜味感知的神经解码。这种方法在区分相似味道和阐明鲜味感知的神经机制方面具有独特优势（Small，2010年；Wu、Blank、Zhang和Liu，2022年）。然而，利用EEG技术研究鲜味特异性神经机制的研究仍然非常有限（Jiang等人，2025年；Wu、Blank等人，2022年；Wu、Zhou、Blank和Liu，2022年；Yang等人，2023年；Yang等人，2024年）。
在初步研究中，我们从猪骨蛋白水解物中筛选出了八种候选鲜味肽（Gu、Niu等人，2024年），其中七种被证实具有增强鲜味或咸味的效果，四种还显示出二肽基肽酶IV（DPP-IV）抑制活性（Gu等人，2025年）。在此基础上，本研究重点评估了这些肽的鲜味增强效果，系统地建立了它们的剂量-反应关系，并研究了温度、pH值和氯化钠（NaCl）浓度对其鲜味增强效果的影响。通过结合双配体分子对接、分子动力学（MD）模拟和EEG技术，我们旨在全面阐述新型鲜味肽与MSG在T1R1/T1R3受体上的协同机制，从分子相互作用到神经感知的全过程。这项工作不仅将扩展鲜味增强肽的数据库，还将为鲜味增强肽的多层机制提供新的见解。
材料与化学品
特定纯度的肽类——GVNAMLRK（98.90%）、HWDRSNWF（98.46%）、PGRGCPGN（98.12%）、NLRDNYRF（98.52%）、PGWETYRK（98.52%）、GPGCKAGL（98.58%）、VAQWRKCL（98.53%）和GPTAANRM（98.21%）——由Hongtide Biotechnology Co., Ltd.（中国上海）合成。味精（MSG）、氯化钠（NaCl）和乙酸从Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.（中国北京）购买，氢氧化钠则从Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）获取。导电凝胶由...
合成肽和味精的剂量-反应评估分析
如图1A所示，GVNAMLRK、PGRGCPGN、GPGCKAGL和GPTAANRM在味精浓度分别为0.8–2.6 mg/mL、0.8 mg/mL、1.4–2.6 mg/mL和0.8 mg/mL时表现出显著的鲜味增强效果。为了进一步研究肽浓度对其鲜味增强效果的影响，选择了0.8 mg/mL的味精浓度，并检测了八种肽在不同浓度（0–4 mg/mL）下的效果。结果表明，随着肽浓度的增加...
结论
合成肽GVNAMLRK、PGRGCPGN、GPGCKAGL和GPTAANRM（1–4 mg/mL）显著增强了味精溶液（0.8–2.6 mg/mL）的鲜味强度。GVNAMLRK和GPTAANRM与味精具有叠加效应，而PGRGCPGN和GPGCKAGL则表现出明显的协同作用。响应面分析确定了四种最佳的肽-MSG组合，能够产生最大的鲜味强度：2 mg/mL GVNAMLRK和2.6 mg/mL MSG、2 mg/mL PGRGCPGN和1.4 mg/mL MSG、2 mg/mL GPTAANRM和1.4 mg/mL MSG、4 mg/mL GPGCKAGL和2.6 mg/mL MSG。
作者贡献声明
顾玉香：撰写——初稿、研究、数据分析、概念构思。刘淑静：研究。牛亚杰：研究。杨伟西：撰写——审稿与编辑。李星：撰写——审稿与编辑。张玉玉：监督、资金获取。王彦博：撰写——审稿与编辑、监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号32402278）、北京工商大学青年学者研究基金（RFYS2025）、北京高创新计划青年精英科学家资助计划以及北京工商大学食品风味与健康交叉创新开放项目（FFHCI-2025027）的财政支持。
