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神秘果蛋白

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Miraculin
識別
符號 MIRA_RICDU
UniProt P13087
其他資料

神秘果蛋白（英語：Miraculin）是一種從神秘果中提取出來的糖蛋白，又稱作奇果蛋白及神秘果素。該蛋白本身並沒有甜味，但能讓人在品嘗原本不甜的酸性食物時嘗出甜味。這種特性屬於一種味覺修改功能，並非改變了食品本身的化學成分。

來源

神秘果蛋白是首先從神秘果樹的果實中提取出來的
參見：神秘果

神秘果樹是原產於西非的灌木，拉丁文學名為Synsepalum dulcificum或者Richadella dulcifica[1]。這種植物在當地的名稱包括taami、asaa以及ledidi。

神秘果蛋白本身不是甜的，但如果其接觸到人類的舌頭之後，在大約一小時之內再嘗酸的食品如柑橘，就會嘗出甜味。在西非，含有該蛋白的神秘果樹的紅色小果被用來改善酸性食品的口感。由於神秘果本身並沒有任何特別的味道，因此其味覺修改的功能被認為是神奇的，神秘果樹也因此得名。

發現歷史

在神秘果中導致這一現象的活性物質，是由日本科學家栗原堅三教授分離出來的（Kurihara Kenzō）[2] 。他於1968年在《科學雜誌》上發表了這一成果，並在其中將這一新發現的化合物根據神秘果樹的俗稱「Miracle tree」命名為神秘果蛋白（Miraculin）[3]。

糖蛋白結構

1989年，人們首次成功的對神秘果蛋白進行了測序，並發現這是一種由191個胺基酸以及一些糖鏈組成的糖蛋白[4]。它以四聚體的形式呈現，其中的單體兩兩結成二聚體，而兩個二聚體則通過二硫鍵聚合成四聚體[5]。

信號肽（SIGNAL）（29） MKELTMLSLS FFFVSALLAA AANPLLSAA
1-50 DSAPNPVLDI DGEKLRTGTN YYIVPVLRDH GGGLTVSATT PNGTFVCPPR
51-100 VVQTRKEVDH DRPLAFFPEN PKEDVVRVST DLNINFSAFM PNPGPETISS
101-150 WCRWTSSTVW RLDKYDESTG QYFVTIGGVK FKIEEFCGSG FYKLVFCPTV
151-191 CGSCKVKCGD VGIYIDQKGR GRRLALSDKP FAFEFNKTVY F
Swiss-Prot生物蛋白序列資料庫上的神秘果蛋白的胺基酸序列[6]

該糖蛋白的摩爾質量是24.6kDa，包括3.4kDa的糖（約占重量的13.9%），其中的糖成分按摩爾比例計為：31%的氨基葡萄糖、30%的甘露糖、22%的岩藻糖、10%的木糖和7%的半乳糖[1]。

甜味特性

神秘果蛋白和仙茅甜蛋白（另一種味覺修改劑）不一樣，其本身不是甜的，但它可以在人們嘗到該物質後的一段時間內，將酸味轉變為甜味。抗甜化合物如匙羹藤酸可以抑制神秘果蛋白所引起的甜味，正如其對蔗糖產生的效果相同[5]。這一物質所引起味覺修改現象的持續時間和強度，和許多因素有關，包括：神秘果蛋白的濃度、舌頭接觸神秘果蛋白的時間以及酸的濃度。該物質所能引起的最大甜味約等於濃度為17%的蔗糖溶液。

該糖蛋白不耐高溫：當加熱到超過100°C以上，神秘果蛋白就失去了其味覺修改特性。除此之外，在室溫下，pH值低於3或者高於12的溶液也可以使其失去活性。在5°C的pH值為4的醋酸鹽緩衝液中，其味覺修改能力可以保持約6個月[1] 。

目前，人們仍然不清楚該蛋白修改味覺的具體機制。人們猜測神秘果蛋白可以改變舌頭上的味覺細胞的結構[7]，使得甜味感受器會被酸所激活，於是通常是酸的東西變成似乎是甜的。該作用會一直持續到味蕾恢復正常為止。該蛋白中的組氨酸殘基（His29及His59）似乎對修改味覺行為起主要作用[8] 。其中一個位點用於將蛋白附著在細胞膜上，而另一個點位（連接著木糖或者阿拉伯糖）則在酸性環境下激活細胞膜上的甜味感受器。而在陽離子存在的環境下（即鹼性環境，例如存在鈣離子Ca2+以及/或者鎂離子Mg2+），將會干擾神秘果蛋白的活性糖與甜味感受器之間的結合，因此神秘果蛋白的味覺修改能力就失效了[5]。也有人比較了食用神秘果後再食用檸檬酸時，酸性物質引起的味覺在中樞神經系統的味道信號傳輸被處理，只有甜味信號到達了中樞系統[9]。

另一項研究指出，神秘果蛋白遇酸會改變其形狀。與人類舌頭中的受體緊密結合後，改變了受體的反應方式。酸度愈高，形狀改變愈大，嚐起來就愈甜。[10]

用作增甜劑

神秘果蛋白容易溶解，並且相對熱穩定，因此它是一個可能可以用於酸性食物（包括軟性飲料）的增甜劑。

生產

日本研究人員嘗試通過基因重組技術來大規模生產該物質，並取得了一些成果。雖然在酵母以及菸草植物上的嘗試失敗了，但是在大腸桿菌[11]以及萵苣[7][12]上進行基因修改的努力獲得了成功。其中，每克的萵苣葉中，神秘果蛋白的含量為40微克[7]，這已經是一個相當好的成績了。要知道兩克這樣的萵苣葉中的有效成分，相當於一個神秘果的含量[13]。

法律

在美國，神秘果蛋白被食品及藥物管理局（FDA）判定為不允許作為增甜劑使用[14][15]。

在歐盟國家，是否能用作增甜劑並沒有法律上的定義。

在日本，根據衛生與福利事業部發布的《已知食品添加劑列表》（日本貿易振興會出版），其被認定為無害的食品添加劑。

引用

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Theerasilp S, Kurihara Y. Complete purification and characterization of the taste-modifying protein, miraculin, from miracle fruit. J. Biol. Chem. August 1988, 263 (23): 11536–9 [2009-10-22]. PMID 3403544. （原始內容存檔於2005-08-27）. 
  2. ^ Ui, Michio. 「薬学会賞受賞栗原堅三氏の業績 : それは「奇蹟の果物」からはじまった [Kurihara Kenzou Performance Award Pharmaceutical Society said: it is a "miracle fruit"]. Farumashia (The Pharmaceutical Society of Japan). 1999, 35 (4): 365 [2009-10-22]. （原始內容存檔於2012-04-01） （日語）. 
  3. ^ Kurihara K, Beidler LM. Taste-modifying protein from miracle fruit. Science (journal). September 1968, 161 (847): 1241–3. PMID 5673432. doi:10.1126/science.161.3847.1241. 
  4. ^ Theerasilp S, Hitotsuya H, Nakajo S, Nakaya K, Nakamura Y, Kurihara Y. Complete amino acid sequence and structure characterization of the taste-modifying protein, miraculin. J. Biol. Chem. April 1989, 264 (12): 6655–9 [2009-10-22]. PMID 2708331. （原始內容存檔 (PDF)於2020-06-09）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Kurihara Y. Characteristics of antisweet substances, sweet proteins, and sweetness-inducing proteins. Crit Rev Food Sci Nutr. 1992, 32 (3): 231–52. PMID 1418601. 
  6. ^ UniProtKB/Swiss-Prot database entry P13087 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Rowe, Aaron. Super Lettuce Turns Sour Sweet. Wired Magazine. 2006-12-07 [2008-07-22]. （原始內容存檔於2013-12-26）. Sweet receptors sit on taste buds and wait for sweet molecules to come along and set them off," explained Göran Hellekant, a miraculin researcher and professor of physiology and pharmacology at the University of Minnesota. "Normally, they can only be set off by chemicals that are legitimately sweet, but miraculin may distort their shape a bit so that they become responsive to acids, instead of sugar and other sweet things. 
  8. ^ Ito K, Asakura T, Morita Y, Nakajima K, Koizumi A, Shimizu-Ibuka A, Masuda K, Ishiguro M, Terada T, Maruyama J, Kitamoto K, Misaka T, Abe K. Microbial production of sensory-active miraculin. Biochem. Biophys. Res. Commun. August 2007, 360 (2): 407–11. PMID 17592723. doi:10.1016/j.bbrc.2007.06.064. 
  9. ^ Yamamoto C; Nagai H, Takahashi K, Nakagawa S, Yamaguchi M, Tonoike M, Yamamoto T. Cortical representation of taste-modifying action of miracle fruit in humans. Neuroimage. 2006 Dec, 33 (4): 1145–1151. PMID 17020807. 
  10. ^ 研究者揭開「神秘果」的秘密. PanSci 泛科學. 2011-10-01 [2017-03-09]. （原始內容存檔於2015-05-13） （中文（臺灣））. 
  11. ^ Matsuyama T, Satoh M, Nakata R, Aoyama T, Inoue H. Functional expression of miraculin, a taste-modifying protein in Escherichia coli. J. Biochem. April 2009, 145 (4): 445–50. PMID 19122203. doi:10.1093/jb/mvn184. 
  12. ^ Sun HJ, Cui ML, Ma B, Ezura H. Functional expression of the taste-modifying protein, miraculin, in transgenic lettuce. FEBS Lett. January 2006, 580 (2): 620–6. PMID 16406368. doi:10.1016/j.febslet.2005.12.080. 
  13. ^ To Make Lemons Into Lemonade, Try 'Miracle Fruit'. Wall Street Journal. 2007-03-30 [2008-05-28]. [...]two grams produce roughly the same effect as one miracle fruit. 
  14. ^ DM Cannon The old sweet lime Trick. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） The Rare Fruit Review. 1992. Vol 1. Number 2.
  15. ^ AD Kinghorn and DD Soejarto. Sweetening Agents of plant-origin. CRC Crit. Rev. Plant Sci. 1986, 4, 79-120.

參見

外部連結

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