brazze 潜力无限的甜味蛋白，有望成为健康甜味剂下一个市场风口

随着食品行业的不断创新和转型，许多创新企业正在寻找新的配料来解决全球营养问题。2016年底成立的英国初创公司阿玛伊蛋白质公司(Amai proteins)正在生产大规模甜味蛋白质，以冲击全球甜味市场。

神秘水果是一种来自非洲的神奇水果。其中所含的神秘水果蛋白没有甜味，但能在人们品尝到该物质后的一段时间内，将酸味变为甜味。它能引起的最大甜味大约等于17%的蔗糖溶液。与大多数甜味剂不同，这种蛋白质不含热量，不会引起血糖反应，可以被肠道正常吸收。自然界中有很多种类似神秘水果蛋白的甜蛋白，但长期以来，甜蛋白还没有甜菊糖等天然甜味剂开发得多。

甜蛋白的商业应用

随着食品行业的不断创新和转型，许多创新企业正在寻找新的配料来解决全球营养问题。2016年底成立的英国初创公司阿玛伊蛋白质公司(Amai proteins)正在生产大规模甜味蛋白质，以冲击全球甜味市场。

阿玛伊蛋白质公司的CEO和创始人伊兰·萨米什博士说:“摄入过多的糖是当今世界人类健康面临的最大挑战之一，将甜蛋白应用于食品和饮料中可以极大地帮助解决这个问题。自20世纪70年代以来，在马来西亚、海南、中国和西非发现了甜蛋白。这些蛋白质不同于糖。虽然尝起来像糖，但被胃消化时不会产生任何血糖反应，所以是真正的零热量甜味剂，对人体健康非常有益。

长期以来，甜蛋白最大的发展问题是不稳定，温度、pH值、余味较长，比天然甜味剂更难使用。目前，阿迈蛋白的团队已经能够利用技术来解决这些问题，在酵母或细菌中培养这些新的“超级蛋白”，采用氨基酸序列，并在DNA水平上改变其中的一些，使甜味蛋白变得更加稳定，从而获得更便宜、更适合大众食品市场的产品，这足以对甜味剂市场产生巨大的影响。

目前，阿迈蛋白的产品主要用于饮料和乳制品。用不到2毫克的蛋白质就可以代替4克茶匙糖的甜度。如此高的强度使得在一些应用中有必要添加甜叶菊糖作为填料。目前，阿迈蛋白开发了各种口味的甜蛋白苏打水，还与达能合作推出了几款饮料和乳制品。相信甜蛋白将很快在世界范围内得到更多的开发和应用，成为健康甜味剂市场的又一生力军。

自然界八种主要植物的甜味蛋白质

1968年，科学家从植物果实中分离出一种能将酸味变为甜味的蛋白质，后来命名为Miraculin，引发了天然甜味蛋白质的研究和应用；到目前为止，已经在植物中发现了8种甜味蛋白质。

1、米拉库林

Miraculin，中文翻译成神秘的水果蛋白，1968年在西非植物RichardelladulcificaBaehni的浆果中发现。Miraculin被分离并证明是一种碱性糖蛋白。这种浆果被称为神秘的水果，因为它没有甜味，但在人的嘴里可以把酸味变成明显的甜味，甜味可以持续几个小时；还可以改变产品的整体风味特征，如醋味变酒味，酸柠檬汁味变甜柠檬汁味。黏液素是由191个氨基酸和N-连接寡糖组成的单个多肽链，相对分子量为24600。碳水化合物占总分子的13.9%。肽链通过糖苷键中42位和186位的天冬酰胺残基与碳水化合物链相连，其pI约为9，由两对单体间二硫键相连的二聚体组成。米拉库林甜蛋白在100℃以下和pH3-12范围内稳定。本身没有甜味，遇到酸性物质后能改变人的口味，产生类似蔗糖的甜味；不同的酸产生不同的甜味。根据Sarroch等人的研究，10-6 mol/l的米拉库林可以诱导0.02mol/L/L的柠檬酸产生0.5mol/L的蔗糖甜味，0.1mg的米拉库林可以产生持久的甜味。根据Vicktoifa等人的研究，在pH≤10的条件下，用≥0.1mol/L的NaCl溶液提取的米拉库林可作为甜味蛋白用于食品和药品中。米拉库林作为一种天然的非糖类甜味剂，有望成为碳水化合物的替代品和新型保健食品的甜味剂。米拉库林可能是糖尿病和肥胖症患者食物中的理想甜味剂，因为它具有将酸转化为甜的特殊性质。

2、布拉柴维尔

Brazzein，中文译作blatch和Brazil sweet protein，是丁等于1994年从西非野生植物pentadiplandraBrazzeanaBaillon的果实中分离纯化的一种甜味蛋白。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。布拉柴维尔蛋白的分子量为6500，等电点为5，甜度是同等质量蔗糖的2000倍。与其他甜味蛋白相比，布拉柴维尔蛋白分子量最小，水溶性最好，80℃热处理4h后水溶液仍保持甜味，具有良好的热稳定性和pH稳定性。

自从丁明等人在西非热带植物pentadiplandraBrazzeanaBaillon中发现并纯化出Brazzein后，人们便开始陆续研究甜味蛋白Brazzein。高光华等人利用二维核磁共振技术研究了Brazzein溶液的三维结构，发现甜味蛋白的分子骨架CSαβ与蝎毒、昆虫防御素、植物抗菌蛋白γ-硫堇的分子骨架基本相同。Hellekant等人在大肠杆菌中成功表达了Brazzein。由于其独特的科研和工业应用价值，大规模生产高纯度的布拉柴维尔成为工业目标。

3、泰国素

Thaumatin，又名somatin、奇迹蛋白和shamatine，从西非热带雨林的多年生灌木ThaumatococcusDanielliiBenth中分离得到。为淡褐色至米黄色粉末，无嗅，极甜，甜度阈值为1.1mg/kg，即甜度阈值浓度下的甜度约为蔗糖的5500 ~ 8000倍。当甜度阈值低于1.1mg/kg时，可以增强食品的风味。比如添加0.5mg/kg的Thaumatin可以降低薄荷的风味阈值1/10 ~ 1/3。天然存在的Thaumatin由一个多基因家族编码，至少有6 ~ 7个蛋白质具有相似的关系，主要是thaumatin ⅰ和thaumatin ⅱ。Thaumatin ⅰ在提取物中约占96%，均由一条直链多肽链组成，含有207个氨基酸残基，分子量为22kD。Thaumatin的等电点为11.5 ~ 12.5，是一种碱性蛋白。加热会变性，失去甜味。80 ~ 100℃加热，甜度可降低50%以上。100℃以上短时间加热对其甜度影响不大，但会与单宁结合，失去甜味。晶体结构研究表明，Thaumatin由三个畴组成，核心畴是一个光滑的β折叠桶，包含11个β折叠片。除了N端和C端切片相互平行外，其他切片都是反平行的。已知的硫蛋白同源物只有5个或更少的氨基酸差异，并且氮末端是丙氨酸。Lee等人根据thaumatin ⅱ的cDNA序列人工合成了thaumatin ⅱ基因，并在啤酒酵母中表达，获得不溶性重组蛋白，无甜味，但在体外变性复性后会产生甜味。Faus等人通过分泌载体将人工合成的thaumatin ⅱ基因转入黑曲霉，每升发酵液可提取5 ~ 7 mg thaumatin ⅱ。

在各种甜蛋白中，对甜蛋白的研究最为明确，甜而爽口，无不良余味或苦味，具有增强产品风味和掩盖不良口感的作用。它是一种很有前途的天然食品甜味剂。世界卫生组织食品添加剂专家委员会审查了其安全性和毒性，并同意将其用作安全的食品添加剂，而不限制其ADI值。Thaumatin在美国、英国、日本、德国等国家已被批准用于食品、药品和化妆品。Thaumatin的商品名是Talin，它在商业开发上的成功极大地推动了甜蛋白的研发。

4、莫奈林

Monellin，中文称为Moneylin和Moneylin，1969年从西非防己科浆果中分离得到。该分子由94个氨基酸残基组成。值得注意的是，它的分子中不含胱氨酸、组氨酸和游离巯基，也不是单一的多肽链，而是由两条链组成，A链含44个氨基酸，B链含50个氨基酸，这两条链通过非共价相互作用结合在一起，莫奈林分子的A、B肽链断裂后失去甜味，说明完整的天然结构是其甜味的必然条件。其相对分子量为10.7kD，等电点为9.0 ~ 9.3，甜度为同等品质蔗糖的3000倍，甜度来来去去缓慢，持续时间长，口感延长。温度和pH值对其影响较大，其水溶液加热到55 ~ 60℃会失去甜味，在室温下，如果pH值小于2或大于9，也会失去甜味。

Kondo等人将单链莫奈林基因克隆到白色念珠菌中，并得到高表达。表达水平为每克湿细菌10毫克单核细胞趋化蛋白。由于天然莫奈林对热处理和酸处理敏感，容易引起蛋白质变性，使得莫奈林商业化生产发展缓慢。随着生物技术的快速发展，莫奈林的两个肽链的两端可以连接成一个稳定的单链蛋白，其甜度与天然莫奈林相同，可以极大地促进莫奈林的商业化。

5、马本林

马宾林是刺山柑的甜蛋白，是我国云南等省高海拔地区刺山柑的种子贮藏蛋白。槟榔甜蛋白能产生持久的甜味，相对分子量为11700，等电点为11.8，最大吸收峰在280纳米。其甜度最低浓度为0.1%，甜度是同等品质蔗糖的100倍。马比林由A链和B链组成，A链含33个氨基酸残基，B链含72个氨基酸残基，B链含两个分子内二硫键，通过两个分子间的二硫键与A链相连。刺山柑的热稳定性与B链47位氨基酸有关:精氨酸热稳定，谷氨酸热不稳定。进一步分离纯化后，发现刺山柑有5种亚型，分别为刺山柑I、I-1、II、III、IV。其中，刺山柑是所有已知甜蛋白中热稳定性最高的，其甜度在80℃下可保持48小时，其余4种在80℃下保持0.5h后甜度丧失。因此，刺山柑II号具有较高的开发价值。

6、pentadin

喷他丁，翻译成哌替啶，1989年从非洲热带植物喷他丁中分离出来。Pentadin和Brazzein是同一个植物，pentadin是从热干燥后的水果中提取的，Brazzein是从新鲜水果中提取的。戊丁的分子量约为12kDa，甜度是蔗糖的500倍。整个分子通过亚结构中的二硫键连接。喷他丁是一种非天然交联的Brazzein分子，分子量约为Brazzein的两倍，甜度明显低于Brazzein。

7、姜黄素

仙茅素，中文名仙茅素、苦可灵等。，1990年从马来西亚仙茅果实中提取。它是一种没有糖基的简单蛋白质，是两个亚基聚合形成的二聚体。二聚体由三个二硫键连接，含有114个氨基酸残基，pI为7.1。和大多数蛋白质一样，对热敏感，50℃以上活性下降，甜度是蔗糖的430 ~ 2070倍。甜味可以在口中保持几分钟；如果你在甜味消失在嘴里后喝水，它会恢复并持续5分钟左右。除了纯水和柠檬，0.5mol/L氯化钠水溶液也能诱导其甜味。因此，仙茅素也是一种甜味蛋白，Ca2+、Mg2+可能会抑制其甜味，但在中性溶液或酸性溶液中，Na+、Cl+等单价离子不会影响其甜味。

8、新青霉素

纽蛋白是一种甜蛋白，与Curculin同源，具有味觉修饰功能。仙茅素是一种NBS—NBS同二聚体，而新眼菌素是一种NAS-NBS异二聚体，即仙茅素由两个相同的含114个氨基酸残基的亚基组成，而新眼菌素是由一个含113个氨基酸残基的糖基化酸性亚基和一个碱性亚基组成的异二聚体。目前还没有成功表达仙茅素的报道，但新仙茅素已经成功表达。Nakajima等人通过将α-淀粉酶与具有两个蛋白质亚基的KEX2切割位点融合，成功获得了具有与天然新眼菌素相同活性的重组新眼菌素。甜蛋白具有很高的应用价值。虽然人们对天然甜蛋白做了一些研究，但要大量开发利用还有很长的路要走。由于含有甜蛋白的天然植物资源少，产量低，采摘和运输不方便，很难实现从天然植物中提取甜蛋白的大规模商业化生产。但随着生物技术和计算机科学的发展，可以通过X射线衍射、氨基酸测序和计算机模拟分析甜蛋白的结构和构型，从天然植物中分离出甜蛋白的cDNA，然后根据氨基酸序列人工合成甜蛋白基因，再通过基因工程技术将人工合成的甜蛋白基因转入微生物或高等植物中表达，为大规模生产甜蛋白提供了可能。