人工甜味受體模型識別甜味過程的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、在食品科學(xué)領(lǐng)域中,甜味作為5種基本味感之一,它的感官特征的評價一直依賴于人的感官品評。然而,由于品評人員生理和心理方面的差異,對甜味真實(shí)、客觀感受的表達(dá)往往受到很大程度的制約。而且,受制丁二沒有得到甜味受體蛋白的確切結(jié)構(gòu),人們?nèi)匀粵]有完全理解甜味分子的感受機(jī)理。因此,構(gòu)建一種人工甜味受體模型顯得尤為重要。
　　 本課題組前期以富勒醇C60(OH)18作為人工甜味受體模型,運(yùn)用等溫滴定量熱(ITC)、感官品評、核磁共振(NMR)等

2、實(shí)驗(yàn)手段對人工甜味受體模型與人工甜味劑、天然甜味劑、甜味抑制劑、甜味異構(gòu)體、甜味增強(qiáng)劑的識別作用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,富勒醇作為人工受體模型對甜味劑有較好的識別作用,對解釋甜味抑制劑和增強(qiáng)劑的機(jī)理起到積極作用,并且表現(xiàn)出了各種糖類異構(gòu)體的甜度差異。本文進(jìn)一步運(yùn)用分子動力學(xué)(MD)方法從原子水平上研究了人工甜味受體模型富勒醇與甜味劑、甜味異構(gòu)體的相互作用,并且進(jìn)一步優(yōu)化人工甜味受體模型結(jié)構(gòu),以期為甜味機(jī)理的研究提供更多的信息。

3、　　 本課題研究的內(nèi)容有:
　　 (1)建立了人工甜味受體與甜味劑相互作用的MD模擬方法在前期建立的人工甜味受體模型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選擇了六種不同甜味劑進(jìn)行研究。通過比較果糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖、海藻糖以及麥芽糖與富勒醇相互作用的結(jié)合能,可以發(fā)現(xiàn)它們之間的結(jié)合能變化趨勢與甜味劑的甜度具有相關(guān)性。對于近乎相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的六種甜味劑,它們與富勒醇的結(jié)合能大小為:果糖>葡萄糖>半乳糖>蔗糖>海藻糖>麥芽糖。在前期等溫滴定量實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)

4、同樣的規(guī)律,這說明富勒醇識別不同甜味劑的有效性,以及分子動力學(xué)方法的可行性。
　　 (2)人工甜味受體模型富勒醇與甜味劑異構(gòu)體相互作用的研究在前期運(yùn)用ITC和NMR等技術(shù)手段研究富勒醇與單糖異構(gòu)體相互作用的結(jié)果表明,富勒醇加入異構(gòu)體中,富勒醇更易與p型異構(gòu)體穩(wěn)定地結(jié)合,并且結(jié)合所釋放的能量提供了α型異構(gòu)體向β異型構(gòu)體構(gòu)象轉(zhuǎn)化的能量。通過分子動力學(xué)模擬結(jié)果同樣表明,富勒醇更易于β型異構(gòu)體發(fā)生結(jié)合,兩者的結(jié)合能普遍大于其與α型異構(gòu)體

5、的結(jié)合能:并且,L型異構(gòu)體與富勒醇的結(jié)合能也普遍大于D型異構(gòu)體與富勒醇的結(jié)合能。
　　 通過比較三種甜味劑與富勒醇的結(jié)合方式可以看出,氫鍵在它們的結(jié)合中起到較大的作用,并且它們的結(jié)合位點(diǎn)不同,果糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)部分更易與富勒醇相結(jié)合,而半乳糖和葡萄糖的鏈端部分更易與富勒醇相結(jié)合。這一結(jié)果為研究甜味劑機(jī)理提供了一定的信息。
　　 (3)優(yōu)化人工甜味受體模型富勒醇分子一方面由于富勒醇上羥基數(shù)量的增加可以使其與甜味劑分子的可結(jié)合位

6、點(diǎn)增多,增加識別作用;另一方面,富勒醇分子羥基數(shù)量的過分增加同樣也會減小富勒醇表面的疏水作用,富勒醇分子表面的羥基距離太近會導(dǎo)致羥基問相互吸引,從而形成分子內(nèi)氫鍵。一旦富勒醇分子形成分子內(nèi)氫鍵,則相應(yīng)的氫原子就不能與其它分子形成分子問氫鍵,從而不利于人工甜味受體識別甜味劑。因此本論文進(jìn)一步優(yōu)化了人工甜味受體模型富勒醇,其結(jié)果表明C60(OH)20更適合作為人工甜味受體模型。分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明富勒醇分子內(nèi)氫鍵隨羥基數(shù)的增加而明顯增加,