简述几种甜味蛋白的理化性质及其研究应用进展

甜味剂是赋予食品或饲料以甜味的食物添加剂。国内外经常使用的甜味剂有20多种，已成为世界上消费量最大的一类食品添加剂，我国已批准使用的约有15种，主要用于饮料、糕点、蜜饯等食品。甜味蛋白具有高甜味、低热量、无毒安全等优点，有望成为新型的保健型甜味剂。

目前发现的植物甜味蛋白有8种，Thaumatin，Monellin，Mabinlin，Brazzein，Pentadin，Miraculin，Curculin和Neoculin。确切的说，其中5种为甜蛋白（Thaumatin，Monellin，Mabinlin，Brazzein，Pentadin），它们本身就具有甜昧；两种为甜味诱导蛋白（Miraculin，Neoculi），具有味调节功能，可以使其它味感如酸味变为甜味。Curculin则兼有前两类蛋白质的甜味特性。

1、Thaumatin

Thaumatin，又称索马甜、奇迹蛋白、沙马汀，存在于西非热带雨林中的一种竹竽科多年生灌木Thaumatococcus Daniellii Benth中，其甜度是等质量蔗糖的3000倍，被人们认为是较具有潜力的蔗糖取代物。Thaumatin为淡黄褐色至灰褐色粉末，无臭，味极甜，甜味阈值为1.1 mg/kg，在低于甜味阈值1.1 mg /kg的情况下，可增强食品风味，如加0.5 mg/kg的Thaumatin，可使薄荷类香味阈值下降1/10～1/3。

天然存在的Thaumatin由一多基因家族编码，最少存在6～7种关系相近的蛋白，主要是Thaumatin Ⅰ和Thaumatin Ⅱ，提取物中Thaumatin Ⅰ 约占96%，它们均由一条直链多肽链组成，含有氨基酸残基207个，分子量为22 kD。Thaumatin 等电点为11.5～12.5，属碱性蛋白，加热可发生变性而失去甜味。在80～100℃条件下加热， 甜感可下降50%以上，100 ℃以上短时间加热，对其甜度影响不大，但可与单宁结合而失去甜味。

晶体结构研究表明，Thaumatin 由3个结构域组成，核心结构域是一个平滑的β-折叠桶，含有11个β-折叠片层，除N端和C端片层相互平行外，其他片层均为反向平行。已知的这些Thaumatin同系物仅有5个或更少的氨基酸差异，且N 端均为丙氨酸。

在各种甜蛋白中，研究最多也较清楚的是Thaumatin，它甜味爽口，没有不良后味或苦涩味，且具有增强产品风味和掩盖不良味觉的作用，是一种很有发展前途的天然食品甜味剂。世界健康组织食品添加剂专家委员会审查了其安全毒理性，同意将其作为一种安全的食品添加剂使用，并没有对其ADI 值做出限定。Thaumatin 在美国、英国、日本、德国等国家已被批准应用于食品、医药和化妆品领域。Thaumatin 的商品名为Talin，它在商业开发中的成功，极大地推动了甜味蛋白的研究与发展。

2、Monellin

Monellin，中文被称为莫奈林，是从西非植物Dioscoreophy Ilum cummitasii中分离得到的。Monellin分子由A、B 两条链共94个氨基酸残基组成，A、B两条链通过非共价相互作用结合在一起，其中A链包含44个氨基酸，B链包含50个氨基酸，将Monellin分子的A、B两条肽链拆分后其甜味丧失。其相对分子量为10.7 kD，等电点为9.0～9.3，甜度为等质量蔗糖的3000倍，甜味来得慢，去得也慢，持续时间较长，味觉延绵。温度和pH 对其影响很大，其水溶液加热至55～60 ℃，甜味就会丧失，室温下pH小于2或大于9，甜味也会丧失。

影响 Monellin 蛋白稳定性的因素有共价键作用力和非共价键作用力，蛋白表面的电荷和氨基酸残基会对它的甜味产生影响，尤其是Ca2+，这可能与味细胞中的Ca2+介导的阳离子通道有关。

3、Mabinlin

Mabinlin，即马槟榔甜蛋白，是我国云南等省的高海拔地区白花菜科 （Cappafidaceae） 植物马槟榔（Cappari Srnasaikai Levi） 的种子储存蛋白。马槟榔甜蛋白能引起持久甜味，相对分子质量为11700，等电点为11.8，在280 nm波长有最大吸收峰，其引起甜味感觉的最低浓度为0.1%，甜度是等质量蔗糖的100倍。Mabinlin由A链和B链组成，A链含3个氨基酸残基，B链含72个氨基酸残基，B链含有两个分子内二硫键，并通过两个分子间的二硫键与A链相连。马槟榔的热稳定性与B链47位上的氨基酸有关，如是精氨酸则为热稳定型，如是谷氨酸则为热不稳定型。

经进一步分离纯化，发现马槟榔有5种同工蛋白，分别为马槟榔Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，其中马槟榔 II 的热稳定性最高，其热稳定性在所有已知甜味蛋白中也是最高的，其甜味可在80 ℃下保持48 h，而其他4种在80 ℃下保持0.5 h甜味则丧失，马槟榔 Ⅱ 具有较高的开发价值。

4、Brazzein和Pentadin

Brazzein，中文被译为布拉奇因、巴西甜蛋白，是从非洲西部野生植物Pentadiplandra Brazzeana Baillon的果实中分离提纯出的一种甜味蛋白质。Brazzein是由54个氨基酸残基组成的单链多肽，含有8个半胱氨酸，形成4对分子内二硫键。Brazzein 的相对分子质量为6500，等电点为5，甜度是等质量蔗糖的2000倍。与其他甜味蛋白相比，Brazzein的分子量最小，水溶性最好，且水溶液在80 ℃下经4 h的热处理仍然保持甜味，有着良好的热稳定性和pH 稳定性。

Pentadin，被译为培它丁，也是从非洲热带植物Pentadiplandra Brazzeana Baillon的果实中分离出来的，Pentadin是果实经热干燥后提取得到的，Brazzein是从鲜果中提取得到的。Pentadin分子量约为12 kDa，甜度是蔗糖的500倍，整个分子是以亚结构通过二硫键相连的。Pentadin是非天然形态的交联Brazzein分子，分子量约为Brazzein的2倍，且甜度明显低于Brazzein。

5、Miraculin

Miraculin，中文被译为奇异果素、奇果蛋白等，可从西非植物 Richadelladulcifa Baehni 的红色浆果中提取得到。Miraculin相对分子量约为24.6 kDa，是由191个氨基酸和N连接寡糖组成的单一多肽链，等电点约为9。Miraculin蛋白在100 ℃以下、pH 3～12范围内比较稳定，其本身并无甜味，遇到酸性物质后可以改变人的味觉，因此称其为矫味蛋白。

Miraculin作为一种天然非糖类的甜味剂，很有希望成为碳水糖类化合物的替代品，成为新型保健食品的甜味剂。基于Miraculin 能变酸为甜的特殊性质，它可能是糖尿病、肥胖病人食物中理想的甜味剂。

6、Curculin和 Neoculin

Curculin，中文名为仙茅甜蛋白、库克灵等，存在于马来西亚植物Curculingo latifolia中，甜度是蔗糖的550倍，其分子量24.9 kDa，由114个氨基酸组成。Curculin是一种由两个基础亚基组成的同源二聚体，不稳定，在 50 ℃ 及以上温度活性降低。Curculin也是一种矫味蛋白，能够使酸味物质变甜。甜味在口腔内可维持几分钟，甜味在口腔内消失后若喝水，又会恢复，并可维持5 min左右。除纯水和柠檬等可诱导出甜味外，0. 5 mol /L 的氯化钠水溶液也可以诱导出其甜味。可见，Curculin 也是一种变味甜蛋白，Ca2+和Mg2 +可能对其甜味有抑制作用，但无论是在中性溶液还是在酸性溶液中，一价离子如Na +和Cl +都不会对其甜味产生影响。

Neoculin是一种与Curculin同源且具有味道修饰作用的甜味蛋白，甜度约是等质量蔗糖的 500倍。Neoculin是一种由一个N端糖基化酸性亚基NAS 和一个基本单位NBS 组成的异二聚体糖蛋白，Neoculin 一维和三维结构均类似于单子叶植物中的甘露糖凝集素。

甜味蛋白有很多优点，应用领域非常广泛，主要包括：

① 利用甜味蛋白制作口香糖，加工的口香糖具有甜味怡人、无杂异味、口味持久等特点；

② 利用甜味蛋白作为风味改良剂或掩盖剂，可以通过与多种甜味剂的搭配使用屏蔽苦味、异味，从而调整制品风味；

③ 增强其他调味料的味道，去除薄荷、桂皮等的苦涩辣味；

④ 与鸡精、味精等增味剂配合使用，起提鲜的作用；

⑤ 在冷冻食品及罐制品中用作风味掩盖剂及风味改良剂，屏蔽部分不愉快风味；

⑥ 索马甜可应用于碳酸饮料中，用于调整味觉差异；

⑦ 索马甜在风味改良上与阿斯巴甜具有协同性，可以进一步增强产品甜味；

⑧ 索马甜与部分有机物具有互溶性，可以用于速溶饮品的加工中；

⑨ 甜蛋白在医药行业的主要用途在于其可制备作为糖尿病人群的专用产品；

⑩ 用作牙膏、漱口水、唇膏等化妆品中，作为基料。

甜味蛋白尽管具有诸多优势，但成本较高、品质标准不一、产品市场秩序混杂，极大地制约了甜味蛋白的深入开发及广泛应用。随着生物技术的不断发展，其工业化生产应用技术上的困难将不再成为主要问题，而产品品质安全性和消费心理障碍等问题也将随着产品的升级得以解决。所以，甜味蛋白在未来的食品添加剂市场竞争中具有广阔前景。

参考资料：

[1]张志国,唐越,孙晓燕,等.新型甜味剂——甜味蛋白[J].江苏调味副食品,2015,（01）:9-12.

[2]何明娟,邹曙明,蒋霞云,等.甜味蛋白特性及其表达的研究进展[J].生物化工,2018,4（05）:105-108.

[3]王长远,郝天舒,刘婷.甜味蛋白的研究及应用进展[J].农产品加工（学刊）,2014,（12）:52-56.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品及功能性食品的开发与研究。