甜味劑是賦予食品或飼料以甜味的食物添加劑。國(guó)內(nèi)外經(jīng)常使用的甜味劑有20多種，已成為世界上消費(fèi)量最大的一類食品添加劑，我國(guó)已批準(zhǔn)使用的約有15種，主要用于飲料、糕點(diǎn)、蜜餞等食品。甜味蛋白具有高甜味、低熱量、無(wú)毒安全等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新型的保健型甜味劑。

目前發(fā)現(xiàn)的植物甜味蛋白有8種，Thaumatin，Monellin，Mabinlin，Brazzein，Pentadin，Miraculin，Curculin和Neoculin。確切的說(shuō)，其中5種為甜蛋白（Thaumatin，Monellin，Mabinlin，Brazzein，Pentadin），它們本身就具有甜昧；兩種為甜味誘導(dǎo)蛋白（Miraculin，Neoculi），具有味調(diào)節(jié)功能，可以使其它味感如酸味變?yōu)樘鹞丁urculin則兼有前兩類蛋白質(zhì)的甜味特性。

1、Thaumatin

Thaumatin，又稱索馬甜、奇跡蛋白、沙馬汀，存在于西非熱帶雨林中的一種竹竽科多年生灌木Thaumatococcus Daniellii Benth中，其甜度是等質(zhì)量蔗糖的3000倍，被人們認(rèn)為是較具有潛力的蔗糖取代物。Thaumatin為淡黃褐色至灰褐色粉末，無(wú)臭，味極甜，甜味閾值為1.1 mg/kg，在低于甜味閾值1.1 mg /kg的情況下，可增強(qiáng)食品風(fēng)味，如加0.5 mg/kg的Thaumatin，可使薄荷類香味閾值下降1/10～1/3。

天然存在的Thaumatin由一多基因家族編碼，最少存在6～7種關(guān)系相近的蛋白，主要是Thaumatin Ⅰ和Thaumatin Ⅱ，提取物中Thaumatin Ⅰ 約占96%，它們均由一條直鏈多肽鏈組成，含有氨基酸殘基207個(gè)，分子量為22 kD。Thaumatin 等電點(diǎn)為11.5～12.5，屬堿性蛋白，加熱可發(fā)生變性而失去甜味。在80～100℃條件下加熱， 甜感可下降50%以上，100 ℃以上短時(shí)間加熱，對(duì)其甜度影響不大，但可與單寧結(jié)合而失去甜味。

晶體結(jié)構(gòu)研究表明，Thaumatin 由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，核心結(jié)構(gòu)域是一個(gè)平滑的β-折疊桶，含有11個(gè)β-折疊片層，除N端和C端片層相互平行外，其他片層均為反向平行。已知的這些Thaumatin同系物僅有5個(gè)或更少的氨基酸差異，且N 端均為丙氨酸。

在各種甜蛋白中，研究最多也較清楚的是Thaumatin，它甜味爽口，沒(méi)有不良后味或苦澀味，且具有增強(qiáng)產(chǎn)品風(fēng)味和掩蓋不良味覺的作用，是一種很有發(fā)展前途的天然食品甜味劑。世界健康組織食品添加劑專家委員會(huì)審查了其安全毒理性，同意將其作為一種安全的食品添加劑使用，并沒(méi)有對(duì)其ADI 值做出限定。Thaumatin 在美國(guó)、英國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家已被批準(zhǔn)應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品領(lǐng)域。Thaumatin 的商品名為Talin，它在商業(yè)開發(fā)中的成功，極大地推動(dòng)了甜味蛋白的研究與發(fā)展。

2、Monellin

Monellin，中文被稱為莫奈林，是從西非植物Dioscoreophy Ilum cummitasii中分離得到的。Monellin分子由A、B 兩條鏈共94個(gè)氨基酸殘基組成，A、B兩條鏈通過(guò)非共價(jià)相互作用結(jié)合在一起，其中A鏈包含44個(gè)氨基酸，B鏈包含50個(gè)氨基酸，將Monellin分子的A、B兩條肽鏈拆分后其甜味喪失。其相對(duì)分子量為10.7 kD，等電點(diǎn)為9.0～9.3，甜度為等質(zhì)量蔗糖的3000倍，甜味來(lái)得慢，去得也慢，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，味覺延綿。溫度和pH 對(duì)其影響很大，其水溶液加熱至55～60 ℃，甜味就會(huì)喪失，室溫下pH小于2或大于9，甜味也會(huì)喪失。

影響 Monellin 蛋白穩(wěn)定性的因素有共價(jià)鍵作用力和非共價(jià)鍵作用力，蛋白表面的電荷和氨基酸殘基會(huì)對(duì)它的甜味產(chǎn)生影響，尤其是Ca2+，這可能與味細(xì)胞中的Ca2+介導(dǎo)的陽(yáng)離子通道有關(guān)。

3、Mabinlin

Mabinlin，即馬檳榔甜蛋白，是我國(guó)云南等省的高海拔地區(qū)白花菜科 （Cappafidaceae） 植物馬檳榔（Cappari Srnasaikai Levi） 的種子儲(chǔ)存蛋白。馬檳榔甜蛋白能引起持久甜味，相對(duì)分子質(zhì)量為11700，等電點(diǎn)為11.8，在280 nm波長(zhǎng)有最大吸收峰，其引起甜味感覺的最低濃度為0.1%，甜度是等質(zhì)量蔗糖的100倍。Mabinlin由A鏈和B鏈組成，A鏈含3個(gè)氨基酸殘基，B鏈含72個(gè)氨基酸殘基，B鏈含有兩個(gè)分子內(nèi)二硫鍵，并通過(guò)兩個(gè)分子間的二硫鍵與A鏈相連。馬檳榔的熱穩(wěn)定性與B鏈47位上的氨基酸有關(guān)，如是精氨酸則為熱穩(wěn)定型，如是谷氨酸則為熱不穩(wěn)定型。

經(jīng)進(jìn)一步分離純化，發(fā)現(xiàn)馬檳榔有5種同工蛋白，分別為馬檳榔Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，其中馬檳榔 II 的熱穩(wěn)定性最高，其熱穩(wěn)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種在80 ℃下保持0.5 h甜味則喪失，馬檳榔 Ⅱ 具有較高的開發(fā)價(jià)值。

4、Brazzein和Pentadin

Brazzein，中文被譯為布拉奇因、巴西甜蛋白，是從非洲西部野生植物Pentadiplandra Brazzeana Baillon的果實(shí)中分離提純出的一種甜味蛋白質(zhì)。Brazzein是由54個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽，含有8個(gè)半胱氨酸，形成4對(duì)分子內(nèi)二硫鍵。Brazzein 的相對(duì)分子質(zhì)量為6500，等電點(diǎn)為5，甜度是等質(zhì)量蔗糖的2000倍。與其他甜味蛋白相比，Brazzein的分子量最小，水溶性最好，且水溶液在80 ℃下經(jīng)4 h的熱處理仍然保持甜味，有著良好的熱穩(wěn)定性和pH 穩(wěn)定性。

Pentadin，被譯為培它丁，也是從非洲熱帶植物Pentadiplandra Brazzeana Baillon的果實(shí)中分離出來(lái)的，Pentadin是果實(shí)經(jīng)熱干燥后提取得到的，Brazzein是從鮮果中提取得到的。Pentadin分子量約為12 kDa，甜度是蔗糖的500倍，整個(gè)分子是以亞結(jié)構(gòu)通過(guò)二硫鍵相連的。Pentadin是非天然形態(tài)的交聯(lián)Brazzein分子，分子量約為Brazzein的2倍，且甜度明顯低于Brazzein。

5、Miraculin

Miraculin，中文被譯為奇異果素、奇果蛋白等，可從西非植物 Richadelladulcifa Baehni 的紅色漿果中提取得到。Miraculin相對(duì)分子量約為24.6 kDa，是由191個(gè)氨基酸和N連接寡糖組成的單一多肽鏈，等電點(diǎn)約為9。Miraculin蛋白在100 ℃以下、pH 3～12范圍內(nèi)比較穩(wěn)定，其本身并無(wú)甜味，遇到酸性物質(zhì)后可以改變?nèi)说奈队X，因此稱其為矯味蛋白。

Miraculin作為一種天然非糖類的甜味劑，很有希望成為碳水糖類化合物的替代品，成為新型保健食品的甜味劑。基于Miraculin 能變酸為甜的特殊性質(zhì)，它可能是糖尿病、肥胖病人食物中理想的甜味劑。

6、Curculin和 Neoculin

Curculin，中文名為仙茅甜蛋白、庫(kù)克靈等，存在于馬來(lái)西亞植物Curculingo latifolia中，甜度是蔗糖的550倍，其分子量24.9 kDa，由114個(gè)氨基酸組成。Curculin是一種由兩個(gè)基礎(chǔ)亞基組成的同源二聚體，不穩(wěn)定，在 50 ℃ 及以上溫度活性降低。Curculin也是一種矯味蛋白，能夠使酸味物質(zhì)變甜。甜味在口腔內(nèi)可維持幾分鐘，甜味在口腔內(nèi)消失后若喝水，又會(huì)恢復(fù)，并可維持5 min左右。除純水和檸檬等可誘導(dǎo)出甜味外，0. 5 mol /L 的氯化鈉水溶液也可以誘導(dǎo)出其甜味?？梢?，Curculin 也是一種變味甜蛋白，Ca2+和Mg2 +可能對(duì)其甜味有抑制作用，但無(wú)論是在中性溶液還是在酸性溶液中，一價(jià)離子如Na +和Cl +都不會(huì)對(duì)其甜味產(chǎn)生影響。

Neoculin是一種與Curculin同源且具有味道修飾作用的甜味蛋白，甜度約是等質(zhì)量蔗糖的 500倍。Neoculin是一種由一個(gè)N端糖基化酸性亞基NAS 和一個(gè)基本單位NBS 組成的異二聚體糖蛋白，Neoculin 一維和三維結(jié)構(gòu)均類似于單子葉植物中的甘露糖凝集素。

甜味蛋白有很多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，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、無(wú)雜異味、口味持久等特點(diǎn)；

② 利用甜味蛋白作為風(fēng)味改良劑或掩蓋劑，可以通過(guò)與多種甜味劑的搭配使用屏蔽苦味、異味，從而調(diào)整制品風(fēng)味；

③ 增強(qiáng)其他調(diào)味料的味道，去除薄荷、桂皮等的苦澀辣味；

④ 與雞精、味精等增味劑配合使用，起提鮮的作用；

⑤ 在冷凍食品及罐制品中用作風(fēng)味掩蓋劑及風(fēng)味改良劑，屏蔽部分不愉快風(fēng)味；

⑥ 索馬甜可應(yīng)用于碳酸飲料中，用于調(diào)整味覺差異；

⑦ 索馬甜在風(fēng)味改良上與阿斯巴甜具有協(xié)同性，可以進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品甜味；

⑧ 索馬甜與部分有機(jī)物具有互溶性，可以用于速溶飲品的加工中；

⑨ 甜蛋白在醫(yī)藥行業(yè)的主要用途在于其可制備作為糖尿病人群的專用產(chǎn)品；

⑩ 用作牙膏、漱口水、唇膏等化妝品中，作為基料。

甜味蛋白盡管具有諸多優(yōu)勢(shì)，但成本較高、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一、產(chǎn)品市場(chǎng)秩序混雜，極大地制約了甜味蛋白的深入開發(fā)及廣泛應(yīng)用。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，其工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)上的困難將不再成為主要問(wèn)題，而產(chǎn)品品質(zhì)安全性和消費(fèi)心理障礙等問(wèn)題也將隨著產(chǎn)品的升級(jí)得以解決。所以，甜味蛋白在未來(lái)的食品添加劑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有廣闊前景。

參考資料：

[1]張志國(guó),唐越,孫曉燕,等.新型甜味劑——甜味蛋白[J].江蘇調(diào)味副食品,2015,（01）:9-12.

[2]何明娟,鄒曙明,蔣霞云,等.甜味蛋白特性及其表達(dá)的研究進(jìn)展[J].生物化工,2018,4（05）:105-108.

[3]王長(zhǎng)遠(yuǎn),郝天舒,劉婷.甜味蛋白的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊）,2014,（12）:52-56.

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營(yíng)養(yǎng)食品及功能性食品的開發(fā)與研究。