味觉受体及其传感器研究与应用

中国传统饮食和食品的烹制与加工讲究色、香、味俱全,其中"酸、甜、苦、辣、咸五味调和"又构成其核心标准。国际上也分为"五味",分别为"酸、甜、苦、咸、鲜",其中少了辣味,多了鲜味。也有人建议将脂肪的味道定义为"香"味,但是中国人的"香"实际上是"香气",属于嗅觉,而非味觉。大量研究证明,多数味觉受体作为营养传感系统,如苦、甜、鲜都属于G蛋白偶联受体超家族成员,而且其分布并不限于味蕾、肠道等,其他组织均有分布,是药物筛选的重要靶标。然而,到目前为止,市场上进行味觉测定仍然依赖于电子鼻和电子舌等仪器设备,味觉受体传感器及其有关技术则仍处于探索和研究阶段。其主要原因是:味觉受体和其他大多数受体一样,在与配体识别和启动信号传递时主要依赖于弱相互作用,如何将这些弱相互作用转变为传感器可以处理并放大的光、声、电、磁、热等信号,从而实现其定量测定是一个关键性难题。但是,由于味觉受体在医药筛选、食品添加剂、食品的功能性评价和代谢综合征预防等方面的巨大应用与开发前景,其检测方法一直是科学家关注的焦点之一。本文将针对味觉受体及其传感器检测技术的研究进展进行综合评述,讨论其未来发展和应用前景。     

五味调与营养平衡及其信号传导

“五味调”是中国餐和烹饪的基本理论和原则。一直以来,很多人认为中国餐虽然讲究色、香、味,但是不讲究营养,而有关味觉和嗅觉受体与相应的配体相互作用研究表明,味觉和嗅觉所传感的正是机体所需要的营养成分,并构成营养体内平衡的分子结构识别机制和生理调节与代谢基础,五味调和在机体生命活动和营养体内平衡中具有重要作用。味觉和嗅觉受体以G蛋白偶联受体超家族为主体,构成机体对营养物质的结构与功能、定量与定性的传感系统。该传感系统不仅分布在舌和鼻咽部的味蕾处,而且遍布整个消化道系统,以及神经信号传导系统,在外周系统和大脑之间构建起通讯联系和“编码系统”。大量研究表明,在漫长的进化中,人和动物已经形成了一个从看到食物开始,一直到食入、咀嚼、消化、吸收、排泄等各个关键环节的时序控制及其复杂的信号级联激活和传递系统。机体通过味觉和嗅觉系统从饮食的形态、质构到分子结构与功能等进行严格的识别和筛选,系统地控制各种营养成分的消化和吸收,并同时以严格的时序性信号传递与级联,从神经信号的快速传递到神经和体液混合传递,再到体液传递相互配合,构成食品营养与安全的交响乐式的信号传递与控制过程,决定了机体的营养吸收、防御、体内平衡、生理活动、代谢与健康。本文在综述这些进展的基础上提出：五味调和是健康饮食的基础,通过味觉和嗅觉受体及其与配体的相互作用的研究,不仅可以为嗅觉和味觉测定开辟新的方法和途径,而且为调味品的研究和健康饮食,控制现代文明病的发生和发展提供科学依据。     

异位嗅觉痕量胺相关受体研究进展

痕量胺相关受体（trace amine-associated receptors, TAARs）是一类G蛋白偶联受体,除TAAR1外,其余TAARs与嗅觉受体一样都在嗅觉上皮表达并发挥感知气味的作用。近年来,非嗅觉组织中同样发现TAARs高表达,提示TAARs可能存在重要的异位生理功能。事实上,相关研究证实内源性以及外源性特定痕量胺通过作用于不同的TAARs在非嗅觉组织中参与调节多种生理功能,表明TAARs有成为新的诊断和治疗靶点的潜力。本文系统介绍了异位嗅觉TAARs的表达、内源性以及外源性的配体、食物中的生物胺、异位嗅觉TAARs介导的信号通路以及生理和病理功能的现有研究,一方面为未来药物靶点开发、生理病理学研究提供新思路,另一方面也为食品中生物胺的生物活性研究提供新的研究方向。     

味觉受体研究热点分析

味觉是重要的感知反应，基本的味觉包括甜、酸、苦、咸、鲜5 种。味觉受体是用于感知各种味觉的蛋白质。本文对味觉受体热点关键词、来源、研究手段、受体类型、研究人员等进行分析概述，为开展味觉受体相关研究提供参考。通过文献分析发现，苦味、甜味、酸味、鲜味、大鼠、人类、小鼠、细胞、表达、蛋白质、诱导、基因、信号、神经元和分子等是味觉受体研究的热点关键词，Proceedings of the National Academy of Sciences、Journal of Neuroscience、American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology和Journal of Comparative Neurology是味觉受体研究领域的重点期刊。鼠类味觉受体是大多数实验的研究对象，然而鼠类和人类的味觉受体之间仍然存在较大差异，为更准确地探索人类味觉受体，还需对人类本身的味觉受体进行深入的研究。目前对味觉受体的研究已经进入结构生物学和神经生物学水平，主要采用分子生物学实验和计算机模拟技术等手段对受体结构进行探索。研究人员已经解析了青鳉鱼T1R2/T1R3配体识别结构域、斑马鱼Otop1和鸡Otop3的结构以及各味觉受体的信号传导通路，但大多数受体的精确结构还未解析出，也难以区分不同特点的味觉神经刺激。采用蛋白质表达纯化、蛋白质结构解析和信号传导等技术获得G蛋白偶联受体（G protein coupled receptors，GPCRs）的单晶体并解析晶体结构以及阐明各受体间的相互作用机理是目前重点的研究方向。美国目前在味觉受体研究领域处于领先地位，Ryba N. J. P.、Hoon M. A.和Chandrashekar J.等科学家目前引领了该领域的研究方向。本文明确了味觉受体领域发展现状，预测了味觉受体领域发展趋势，可为科研人员提供研究方向和思路。     

G蛋白偶联受体家族味觉受体的信号转导及应用研究进展

味觉是口中的物质与味觉受体细胞发生反应而产生的一种感觉。当呈味物质刺激味觉受体时,信号通过神经感觉系统传导到大脑,经过综合神经中枢系统的分析,从而产生味觉。近年来味觉受体、信号转导及应用研究引起了极大的关注,对细胞的大量研究结果表明不同的味觉通过不同的味觉受体产生。本文就G蛋白偶联受体（guanosine-binding protein coupled receptor,GPCR）家族味觉受体的信号转导过程及应用研究的进展进行综述。     

美科学家首次提示人体蛋白受体结构

β阻断剂应用于临床已有40多年的历史，但直到现在，科学家才最终完成了这些药物的分了靶标——β2肾上腺素受体的一个详细三维结构图。这是科学家第一次真正认识一类重要人体蛋白——G蛋白偶联受体（GPCR）的结构。有关专家称，这项最新研究绝对是一个重大进步，全世界许多实验室都在试图揭示这一人体蛋白的奥秘，这个重要结构的发现将引领该领域研究达到一个新的水平。相关研究成果发表在近期的《科学》杂志网络版上。     

通过计算方法预测甜菊糖苷的甜味和苦味

通过计算模拟软件,对一系列甜菊糖苷与人体味觉受体间的相互作用进行了研究。建立了人体甜味受体(hT1R2,hT1R3)和苦味受体(hT2R4)的同源模型,通过Ramachandran图和其他质量参数来验证模型的可靠性。将味觉受体模型与天然甜菊糖苷分子进行对接,分析了对接过程中的能量变化和相互作用,发现对接结果与甜菊糖苷的甜味与苦味明显相关,可通过该计算方法来预测甜菊糖苷的风味。此外,味觉受体的空间位阻是导致甜菊糖苷C-13和C-19位上的葡萄糖基数量改变对其风味造成不同影响的主要原因。预测了数种改性甜菊糖苷的风味并挑选出可能的优质甜味剂。     

G蛋白偶联雌激素受体在乳制品雌激素检测中的应用潜力

乳制品作为人们广泛消费的一种食品,其安全性备受关注。研究发现,乳制品中出现的高含量的天然雌激素和滥用或非法使用的合成雌激素可能导致人体内分泌失调,甚至诱发癌症。研究还发现,雌激素与G蛋白偶联雌激素受体（G-protein coupled estrogen receptor,GPER）互相作用来控制基于钙离子通道的快速非基因组途径,该途径有别于经典的核受体（雌激素受体（estrogen receptor,ER）α和ERβ）介导的基因组途径。本文阐述了GPER与雌激素以及乳制品中雌激素检测的关系,重点介绍了乳制品中雌激素生物学检测方法的研究进展,并对GPER在乳制品雌激素检测中的应用潜力进行了分析和展望。     

味觉的分子生物学

味物质入口后与舌上皮味菌,味细及味受体相互作用,产生味感,再由与味觉相关的七跨膜型蛋白质肽链与G蛋白介联协同作用,刺激蛋白受体偶联系统变化,诱导细菌电位变化,促进味蕾中特异的CNG－gust离子通导蛋白作用,将味觉信号经神传导给大给,完成味觉的分子生物学过程。（孙悟）     

G蛋白偶联雌激素受体研究进展及在食品功能评价中的应用

大量研究结果证明,尽管植物化学物、中草药和植物雌激素类化合物都具有丰富性、多样性,但是在结构和功能上却显示出很多共性——几乎都具有雌激素类功能。研究还发现,大多数植物雌激素类化合物均能与雌激素受体（estrogen receptors,ERs）,特别是ERα和ERβ相识别,进一步与核受体超家族形成互作网络,调节细胞核中基因的表达、修饰,从而控制机体的营养和能量代谢以及表观遗传适应。但一个关键的问题是,这些植物雌激素类化合物不仅可以控制慢速的以转录为基础的信号途径,还可以调节快速的以钙离子通道为基础的神经与内分泌信号途径,而后者需要依赖于G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptors,GPCRs）。近年来的研究结果发现,GPR30/G蛋白偶联雌激素受体（G-protein coupled estrogen receptor,GPER）就是构成两条信号途径的关键节点,本文将围绕GPER的研究进展及其在食品功能评价等方面的应用进行综述、分析和展望。     

Molecular Basis of Taste Sense: Involvement of GPCR Receptors

Taste perception is one of the senses crucial for many organisms. There are five basic tastes, i.e., sweet, bitter, salty, sour, and umami, and it is suggested that the taste of fat should be included in this list. This paper reviews the current state of knowledge about the involvement of G protein coupled receptors (GPCRs) in taste sensing and intracellular signaling. GPCR receptors are focal point of interest for pharmaceutical industry. However, their ability to interact with a variety of taste substances makes these receptors interesting target for food and nutrient companies.     

干燥温度对紫苏挥发性物质组成的影响

采用气相色谱-质谱和电子鼻相结合的方法,评价干燥温度对紫苏中挥发性物质组成和风味的影响。电子鼻分析显示：55 ℃干燥获得产品的风味与新鲜紫苏冻干后的风味非常相似,与其他温度干燥获得产品风味有一定区别。气相色谱-质谱分析显示：新鲜紫苏冻干后总共检出25 种挥发性物质,其中紫苏酮含量最高为173 μg/g,根据生理代谢途径特征可以判定该紫苏为PK（perillaketone）型。干燥温度对紫苏中挥发性物质组成有不同影响,其中55 ℃干燥样品保留的挥发性物质种类最多,典型的挥发性物质如紫苏酮、芳樟醇、香芹酮等均有检出,较好保留了紫苏的风味。因此,55 ℃是紫苏较适宜的干燥温度。     

蜂王浆对雌性大鼠生长发育的影响

目的：探讨高剂量蜂王浆对雌性大鼠生长发育的影响。方法：实验组大鼠按3 g/（200 g·d）（以体质量计,下同）灌胃新鲜的蜂王浆溶液,对照组按3 mL/（200 g·d）灌胃生理盐水,4 周后,停止灌胃,继续饲养2 周。每两周解剖一批大鼠,称质量计算心、肝、脾、肺、肾、肾上腺、子宫、卵巢脏器系数,用放射免疫技术检测血清雌二醇（estradiol,E2）、促卵泡素（follicle stimulating hormone,FSH）、促黄体素（luteinizing hormone,LH）、孕激素（progestrone,P）含量,实时定量聚合酶链式反应（real-timepolymerase chain reaction,real-time PCR）检测卵巢和子宫中雌激素受体α（estrogen receptor α,ERα）、雌激素受体β（estrogen receptor β,ERβ）、促卵泡素受体（follicle stimulating hormone receptor,FSHR）、促黄体素受体（luteinizing hormone recepter,LHR）、孕激素受体（progestrone receptor,PR）mRNA表达量。结果：灌胃2 周,实验组大鼠体质量、主要脏器系数、血清主要性激素含量及其卵巢和子宫中受体表达量与对照组相比均无显著差异;灌胃4 周,实验组大鼠体质量显著低于对照组,实验组血清E2显著高于对照组,实验组卵巢PR mRNA表达量显著高于对照组,实验组子宫中ERα、ERβ、PR mRNA表达量显著高于对照组。实验组与对照组脏器系数无显著差异;停止灌胃2 周后,实验组大鼠体质量、主要脏器系数、血清主要性激素含量与对照组相比均无显著差异,实验组卵巢中FSHR、ERβ、PR mRNA表达量显著高于对照组,实验组子宫中ERα、ERβ、FSHR和PR mRNA表达量显著高于对照组。结论：高剂量的蜂王浆在一定程度上影响雌性大鼠的生长发育。     

基于统计空间映射和电子鼻的猪肉风味物质检测

为有效地检测并识别不同猪肉样本挥发性风味的差异,利用电子鼻和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分别对猪肉样本进行检测,针对2 种方法检测物质的相似性,应用系统聚类分析2 种方法的检测数据,建立二者之间的线性回归模型,获得电子鼻检测数据与猪肉挥发性风味物质间的映射关系,并利用映射关系完成电子鼻检测数据的分类。结果显示,猪肉的电子鼻检测数据与挥发性成分间展现了较为一致的聚类结果,回归方程显示2 种检测数据存在显著的线性关系,利用聚类结果进行判别分析,样本识别正确率达到了90%,表明了利用电子鼻检测并识别不同猪肉间挥发性风味物质差异可行。     

网箱海养卵形鲳鲹饲料与肌肉品质评价

本实验结合喂养饲料,对海水网箱养殖卵形鲳鲹肌肉进行常规生化分析,并对其营养品质进行评价。结果表明：饲料蛋白质、粗脂肪含量能满足其生长需求;养殖卵形鲳鲹肌肉中蛋白质、脂肪、灰分和水分含量分别为（19.48±0.15）%、（8.40±0.30）%、（1.34±0.06）%、（70.84±0.06）%,其脂肪含量高于其他鲳鱼;肌肉中氨基酸总量为（66.21±1.17）%（以干基计）,其中必需氨基酸总量为（26.65±0.54）%,鲜味氨基酸含量为（25.50±0.54）%,其必需氨基酸的构成比例完全符合联合国粮食及农业组织/世界卫生组织评价标准,饲料和肌肉第一限制氨基酸均为蛋氨酸;肌肉中共检测出27 种脂肪酸,多不饱和脂肪酸总量（polyunsaturated fatty acid,PUFA）、二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid,EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid,DHA）含量分别为（32.72±0.05）%、（0.64±0.04）%和（5.05±0.23）%,其n-6与n-3 PUFA比值、PUFA/饱和脂肪酸总量（saturated fatty acid,SFA）均符合英国卫生部推荐要求。研究表明：养殖卵形鲳鲹肉味鲜美,必需氨基酸含量高、组成均衡,多不饱和脂肪酸、DHA含量较高,具有较高的食用和营养价值;饲料营养成分基本满足卵形鲳鲹生长需求,但若能调整该配合饲料的蛋氨酸含量、n-3系列脂肪酸含量,可进一步提高养殖卵形鲳鲹的肌肉品质。