IF=8.0!中国农业科学院农产品加工研究所:为什么香菇和牛肉共炖能协同增强鲜味?——从鲜味肽角度的探索

鲜味是五种基本味觉之一，其独特性使其区别于其他四种（甜、酸、苦、咸），通常能带来愉悦的感觉。其主要来源包括游离氨基酸、肽、核苷酸及其衍生物，尤其是在富含蛋白质的食物中。富含蛋白质的农产品，如畜禽肉以及食用菌，因其富含鲜味化合物而备受重视。在世界各地的烹饪传统中，这些食材经常被一起炖煮，这一过程促进了鲜味化合物的形成和释放，并使各种味觉化合物之间产生协同相互作用，从而增强了菜肴的整体口感。经典的中式炖菜，如“小鸡炖蘑菇”和“海鲜蘑菇汤”，因其独特的鲜味浓郁风味而广受欢迎。同样，在西餐中，“俄式炖牛肉”和“奶油蘑菇汤”等菜肴也以其咸鲜、浓郁的鲜味而闻名。这些菜肴的诱人风味背后是鲜味相关成分之间的协同增效作用。这种协同鲜味效应主要源于游离氨基酸（特别是谷氨酸和天冬氨酸）与核苷酸（如肌苷酸和鸟苷酸）之间的相互作用。等效鲜味浓度（EUC）是一个广泛使用的鲜味强度指标，它基于这些化合物的浓度及其已建立的协同关系进行计算。然而，EUC 最适用于评估简单或单一成分体系。在复杂的食品基质（如多成分炖菜）中，鲜味感知受到氨基酸和核苷酸之外更广泛的分子相互作用的影响，因此仅基于EUC难以准确或全面地评估鲜味强度。在之前的研究中，选择了不同类型的蘑菇和肉类进行炖煮，并评估了其味觉特性。在各种蘑菇-肉炖菜中，虽然香菇-牛肉组合的 EUC 值并非最高，但在感官评价中表现出最强的感知鲜味强度，这使我们推测这种效应可能归因于鲜味肽。

鲜味肽是具有明显鲜味特征的小肽，通常分子量低于 3000Da。近年来，因其天然来源、健康促进特性、易于吸收消化以及增强食品风味的潜力，引起了广泛的研究兴趣。这些肽可以直接与鲜味受体结合以增强味觉感知，也可以与味蕾受体相互作用以增强其他鲜味化合物的效果，从而丰富食物的整体风味轮廓。作为关键的增味成分，鲜味肽在食品加工和健康饮食中的应用潜力正被越来越多地探索。从香菇中鉴定出了五种鲜味肽，感官评价结果表明它们具有良好的鲜味活性。此外，从牛肉水解物中鉴定出的两种肽（WGSEPIRIQ和TERGYSF）与味精（MSG）结合时表现出显著的鲜味增强效果，并预测了29种潜在的鲜味肽。尽管鲜味肽在增味方面显示出巨大潜力，但对其在炖菜中贡献的研究仍然有限，特别是关于多成分协同作用对鲜味肽的影响。在共炖香菇和牛肉的实验模型中，鲜味肽的产生和来源仍不清楚。因此，研究这些协同效应的影响以及鲜味肽在双成分或多成分菜肴中的来源，可以优化肽的提取，提高原料利用率，并改善工业化制备菜肴的风味品质。

基于机器学习的筛选模型最近已成为鲜味肽研究中的一项新技术。与传统的制备和分离技术（如超滤、凝胶过滤色谱和半制备分离）相比，这些模型可以在短时间内处理大型肽数据集，以高效识别潜在的鲜味肽。

前期研究中，在各种蘑菇-肉炖煮系统中，香菇和牛肉的组合产生了最显著的协同鲜味感知。值得注意的是，这两种成分在世界各地的各种烹饪文化中，作为传统炖菜中的经典搭配被广泛使用。因此，在本研究中，选择香菇和牛肉作为模型菜肴，并将传统的肽纯化技术与现代计算方法相结合。这种策略允许系统性地鉴定和分析在炖煮过程中通过协同相互作用形成的鲜味肽，并追溯其蛋白质来源。通过强调多成分相互作用如何驱动特定鲜味肽的生成，本研究推进了肽筛选策略，并为复合食品体系中的协同鲜味增强提供了新的机制见解。这些发现有望为炖菜中鲜味肽的合理利用奠定科学基础，并为改善工业化制备食品的风味品质提供新的技术途径。

本研究在揭示香菇与牛肉共炖协同增强鲜味机制方面具有多项创新。首先，研究突破了传统基于游离氨基酸和核苷酸的鲜味评价框架，发现共炖样品（SSB）鲜味强度显著高于分别炖煮后混合的样品（SS-SB），但两者等效鲜味浓度（EUC）无显著差异，从而将研究视角转向鲜味肽，提出“鲜味肽介导”的新机制。其次，方法上创新性地将超滤、凝胶过滤色谱等传统分离技术与四种机器学习虚拟筛选模型（iUmami-SCM、UMPred-FRL、Umami-YYDS、Umami-MRNN）相结合，高效鉴定出五种共炖特异的鲜味肽（EVRWD、TLYDER、GDLSLPHQ、EEWKLS、LSVIY），并溯源证实其均来源于香菇蛋白，揭示了牛肉脂肪通过疏水相互作用促进香菇蛋白水解从而释放鲜味肽的分子路径。此外，研究通过傅里叶变换红外光谱将肽的二级结构（α-螺旋、无规则卷曲）与味觉特性建立关联，并结合分子动力学模拟阐明五种肽与T1R3受体的稳定结合模式，识别出TYR236和SER164为关键结合残基。最后，通过在真实SS-SB体系中重新添加这五种肽，验证了其显著的协同增鲜效果，为复合食品风味调控和低盐健康食品开发提供了新的科学依据与技术路径。