J. Future Foods | 基于虚拟水解和感官评价与生物传感器相结合筛选红鳍东方鲀鲜味肽

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Introduction

鲜味肽作为提升食物鲜味的重要成分，不仅能改善口感，还能增加营养价值。有研究从牛肉中分离出鲜味肽以来，越来越多的研究集中在各种食物及其蛋白水解物中，尤其是河鲀鱼的鲜味肽因其在味道轮廓中的作用而备受关注。

传统的鲜味肽挖掘方法通常包括酶解、分离纯化和质谱鉴定等步骤。然而，这些方法存在一些弊端：酶解条件复杂（如酶的种类、浓度及反应条件），分离过程耗时，且随着质谱技术的进步，肽段数量激增，增加了后续分析的难度。

近年来，生物信息学的发展为虚拟筛选提供了新工具。通过计算机模拟酶解过程和分子对接等方法，科学家能够更高效地预测和筛选潜在的鲜味肽。此外，研究表明，内源性蛋白酶（如组织蛋白酶和基质金属蛋白酶等）在风味形成中起重要作用。

上海交通大学农业与生物学院刘源教授团队以红鳍东方鲀（Takifugu rubripes）为研究对象，采用在线工具Procleave的虚拟酶消化解术手段，筛选和验证了5 条新型鲜味肽（FAGDDAPR，HEGEQGQEG，AAPHENATLH，ESHQQTLDD和GEVED）。这种方法不仅避免了复杂酶解条件的优化，还节省了时间和资源，为食品行业提供了一种高效的研究视角。

Results

虚拟酶切和虚拟筛选鲜味肽

基于红鳍东方鲀的5 种关键组成蛋白（肌球蛋白重链/轻链，原肌球蛋白，肌动蛋白和胶原蛋白）的蛋白序列，利用Procleave在线工具中的内源性蛋白酶（组织蛋白酶B（CTSB）、组织蛋白酶D（CTSD）、组织蛋白酶L（CTSL）、基质金属蛋白酶2（MMP2）、基质金属蛋白酶9（MMP9））进行虚拟酶切，模拟肽段的产生。通过虚拟筛选策略，最终选择出5 条肽段（其中，2 条来自胶原蛋白，2 条来自肌球蛋白重链，1 条来自原肌球蛋白）做为潜在鲜味肽进行化学合成和多技术组合验证（图1）。

A.裂解评分； B.分子质量；C. Q值；D. i Umami-SCM评分。

图1基于SBVS的鲜味肽在5种蛋白底物中的分布

鲜味肽的多技术组合验证

筛选出的5 条潜在鲜味肽进行化学合成后，并通过感官评价、电子舌评估和T1R1-VFT生物传感器的动力学分析，证明这些肽具有低鲜味阈值（0.195～0.281 mg/mL）(表1)，且主要结合位点位于受体的关键位置（图2）。基于生物传感器结果显示，FR-8的ΔI值最高，而HG-9的ΔI值最低（图3），表明前者的鲜味强度最高而后者最低，这与感官评价中结果具有一致性。

表1 虚拟筛选出的五条鲜味肽滋味特征及其鲜味阈值

图25 条鲜味肽与T1R1/T1R3分子对接结果

图3 T1R1-VFT/AuNPs@ZIF-8/Ti3C2 MXene/GCE对不同浓度的肽段的响应

Conclusion

基于上述研究结果，本工作提出的虚拟酶解与虚拟筛选方法相结合，并辅以生物传感器的创新策略，在挖掘新型鲜味肽方面展现出了显著的优势。该方法不仅能够有效规避传统鲜味肽鉴定和验证过程中繁琐且耗时的操作步骤，还实现了对鲜味肽的快速筛选与高效挖掘。通过本研究挖掘的新型鲜味肽，将有助于丰富现有鲜味肽资源，为后续的功能开发及产业化应用提供有力支持。

通信作者

王文利，上海交通大学农业与生物学院长聘教轨副教授（课题组组长，博士生导师）。研究方向：食品风味感知与人体健康，致力于挖掘、评价、解析具有滋味与生物活性双属性的食源性物质，并进一步探究风味受体介导的人体健康。上海市超级博士后（2019年）获得者，主持国家自然基金，中央引导地方项目及横向项目等数项。在Biomaterial、Trends in Analytical Chemistry、Biosensors & Bioelectronics、Trends in Food Science & Technology等国际著名期刊发表论文50余篇。学术兼职方面担任农学会农产业储藏与加工分会委员和食品科学技术学会食品风味专委会委员，学科一区期刊Food Science and Human Wellness编委/客座编辑/审稿人，Food Chemistry的客座编辑/审稿人，Journal of Agricultural and Chemistry审稿人，Food & Medicine Homology、Journal Future Foods和《食品开发与研究》等青年编委。

刘源，工学博士、教授、博导，教育部国家级人才计划特聘教授，国家优秀青年基金获得者。现任中国畜产品加工研究会及中国食品科技学会食品添加剂分会常务理事、上海食品学会常务理事及青年工作委员会主任委员、感知分析标准化技术委员会（CSTM/FC98-TC05）、全国感官分析标准化技术委员会（SAC/TC 566）及全国特殊膳食标准化技术委员会等委员、ISO/TC 34/SC 6/WG 19委员会委员以及12 个SCI期刊及3 个EI中文期刊等副主编、编辑、编委；曾任上海交通大学食品科学与工程系主任，国家自然科学基金联合基金会评、科技部及教育部等通讯评审专家、中国工程科技2035/2045技术预见专家等。主要研究方向为食品风味感知与品质评价，组织举办了“首届中国食品风味科学青年论坛”、“第一届国际风味科学前沿论坛”等系列论坛。先后主持国家级项目近10 项，以第一作者/通信作者在Fundamental Research、Biosensors & Bioelectronics、Biomaterials、Journal of Agricultural and Food Chemistry等期刊发表SCI论文136 篇。授权发明专利11 项，联合主译、副主编教材、著作8 部。

Novel umami peptides from Takifugu rubripes muscle via virtual hydrolysis and screening strategy combined with sensory evaluation and biosensor

Shengnan Wanga1, Chunyu Lia1, Zhiyong Cuia, Wenli Wanga*, Yuan Liuab*

aDepartment of Food Science & Technology, School of Agriculture & Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

bSchool of Food Science and Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China

1These authors contributed equally to the work

*Corresponding authors.

Abstract

A non-experimental approach based on protein sequences of Takifugu rubripes (a well-known fish for its umami taste) was initially employed using the Procleave database for virtual endogenous enzyme digestion, aimed at screening and identifying novel umami peptides. The potential umami peptides were screened through a dual-strategy approach combining sequence-based analysis and molecular docking techniques. Consequently, five umami peptides (FAGDDAPR, HEGEQGQEG, AAPHENATLH, ESHQQTLDD, and GEVED) were selected, synthesized and subjected to comprehensive sensory evaluation, electronic tongue assessment and kinetic analysis using the T1R1-VFT biosensor. Sensory evaluation demonstrated that these peptides exhibited low umami thresholds, ranging from 0.195 to 0.281 mg/mL, with primary binding sites at Asnl50, Ser248, Argl51, Thrl54, and Lysl55 on the receptor. The kinetic analysis revealed a linear correlation between the kinetic values and peptide concentrations within the range of 10－15—10－5 mg/mL, consistent with sensory evaluation results. Therefore, the virtual hydrolysis and screening strategies, designed for the rapid identification of novel umami peptides from T. rubripes, emerge as a practicable and efficient means for the rapid acquisition of peptides and the enrichment of the umami peptides database.

Reference:

WANG S N, LI C Y, CU Z Y, et al. Novel umami peptides from Takifugu rubripes muscle via virtual hydrolysis and screening strategy combined with sensory evaluation and biosensor[J]. Journal of Future Foods, 2026, 6(4): 545-553. DOI:10.1016/j.jfutfo.2025.01.002.

文章翻译由作者团队提供

编辑：龚艺；责任编辑：梁安琪

封面图片来源：摄图网

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