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PNAS:科學家發表甜菊糖分子機制可用于新型無熱量甜味劑
來源:科技部 發布時間:2019-07-18

   6月10日发表在《美国科学院院刊(PNAS)》上的一项研究,揭示了甜叶菊高强度甜味背后的分子机制,研究结果可用于设计新的无热量产品,且不含任何不良余味。该研究由美国华盛顿大学圣路易斯分校领导。

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  盡管負責甜葉菊合成生化途徑中的基因和蛋白質幾乎已完全爲人所知,但根據這項新研究的作者稱,這是首次發表制造甜葉菊萊鮑迪甙A(RebA)蛋白質的三維結構,這是甜菊糖的主要成分。

  该研究通讯作者、艺术与科学生物学教授Joseph Jez说:“如果有人患有糖尿病或肥胖,并且需要从他们的饮食中去除糖,那么可以转向使用化学合成制成的人造甜味剂,如阿斯巴甜或糖精等,但所有这些都具有与糖无关的异味。当然一些人是有自己的健康问题。”

  Jez教授繼續說道:“甜菊糖及其相關分子在植物中天然存在,比糖甜200多倍。它們在中美洲和南美洲已經被消費了幾個世紀,對于消費者來說是安全的。許多大型食品和飲料公司都在展望未來,並計劃在未來幾年通過各種産品來降低糖和熱量,以滿足全球消費者的需求。”

  研究人員通過X射線晶體學確定了RebA蛋白的結構。他們的分析顯示了RebA是如何由一種關鍵的植物酶合成,以及這種高強度甜味所需的化學結構是如何通過生物化學的方式構建的。

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圖片來源:PNAS

  爲了制造比單個葡萄糖分子甜200倍的東西,植物酶用三種特殊糖裝飾核心萜烯支架。然而,來自甜葉菊植物的這種超甜味道也會帶來不必要的味覺缺點。

  Jez教授說:“對我來說,甜葉菊的甜味伴隨舔過的鋁箔味,許多消費者都會體驗到這種略帶金屬味的味道。”

  這種味道是植物葉片中的主要分子所特有的,它們是甜菊甙和RebA,它們的化學結構會觸及舌頭上的味覺受體,引發甜味,但它們也會觸及引發其他味道的味覺受體。

  Jez教授說:“RebA在甜葉菊植物中含量豐富,是該植物生産的第一種産品,因爲它很容易大量提純,我們就叫它‘甜菊糖1.0’吧。但在葉子裏有其他相關的化合物,它們的結構不同,且沒有余味,卻能發出甜味。那些就是‘甜菊葉2.0’。”

  新發表的蛋白質結構信息可有助于改善甜味劑。

  Jez教授說:“我們可以利用RebA蛋白的快照來指導蛋白質工程,以調整甜菊糖中糖的類型或模式。這可以用來探索‘甜’和‘惡心’之間的化學空間。在其他植物中也有一些分子,它們不是甜味劑,但能産生強烈的甜味。我們可以利用發現甜葉菊植物的信息來找到這些細節。”

論文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2019/06/05/1902104116


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