甜味剂是赋予食品以甜味的食品添加剂。按来源,可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂;按营养价值,可分为营养性甜味剂和非营养性甜味剂。国内外经常使用的甜味剂有20多种,已成为世界上消费量最大的一类食品添加剂;我国已批准使用的约15种,主要用于饮料、糕点、蜜饯等食品。
1968年,研究人员从植物果实中分离得到一种能将酸味变成甜味的蛋白质奇果蛋白,引发了人们对天然甜味蛋白的研究和应用。
奇果蛋白
1968年,有研究人员发现西非植物奇异果的浆果中存在蛋白质,并分离出奇果蛋白,证实它是一种碱性糖蛋白。这种浆果因其本身并没有甜味,但在人的口腔内可将酸味转变成明显的甜味,且甜味感觉可持续数小时;它还可改变产品整体的风味特性,如可将醋风味转变成葡萄酒风味、将酸柠檬汁风味转变成带来甜味的柠檬汁风味。
奇果蛋白是一条由191个氨基酸和N-连接寡糖组成的单一多肽链,相对分子质量为24600,整个分子中碳水化合物占13.9%。肽链通过42与186位上的天冬酰胺残基与碳水化合物链以糖苷键方式结合在一起,由单体间以二硫键相连的两对二聚体构成。
奇果蛋白甜蛋白在100℃以下、pH3—12范围内比较稳定;本身并无甜味,遇到酸性物质后可改变人的味觉,产生类似蔗糖的甜味;对于不同的酸,产生的甜度不同。
奇果蛋白作为一种天然非糖类的甜味剂,很有希望成为碳水糖类化合物的替代品,成为新型保健食品的甜味剂。基于奇果蛋白具有能变酸为甜的特殊性质,它可能是糖尿病、肥胖病人食物中理想的甜味剂。
巴西甜蛋白
巴西甜蛋白是研究人员在1994年从一种非洲西部野生植物果实中分离提纯出的一种甜味蛋白质。巴西甜蛋白是由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。巴西甜蛋白的相对分子质量为6500,等电点为5,甜度是等质量蔗糖的2000倍。
与其他甜味蛋白相比,巴西甜蛋白的分子量最小,水溶性最好,且水溶液在80℃下经4小时的热处理仍然保持甜味,有着良好的热稳定性和pH稳定性。
索马甜
1972年,研究人员从西非热带雨林中的一种竹竽科多年生灌木中分离出索马甜,为淡黄褐色至灰褐色粉末,无臭,味极甜,甜味阈值为1.1毫克/千克,即在甜味阈值浓度时甜度约为蔗糖的5500—8000倍;在低于甜味阈值1.1毫克/千克的情况下,可增强食品风味,如加0.5 毫克/千克的索马甜,可使薄荷类香味阈值下降1/10—1/3。
天然存在的索马甜由一多基因家族编码,最少存在6—7种关系相近的蛋白,主要是索马甜I和索马甜Ⅱ,提取物中索马甜 I约占96%,它们均由一条直链多肽链组成,含有氨基酸残基207个,分子量为22 道尔顿。索马甜等电点为11.5—12.5,属碱性蛋白,加热可发生变性而失去甜味。在80—100℃条件下加热,甜感可下降50%以上;100℃以上短时间加热,对其甜度影响不大,但可与单宁结合而失去甜味。
在各种甜蛋白中,研究最多也较清楚的是索马甜,它甜味爽口,没有不良后味或苦涩味,且具有增强产品风味和掩盖不良味觉的作用,是一种很有发展前途的天然食品甜味剂。联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会审查了其安全毒理性,同意将其作为一种安全的食品添加剂使用,但并没有对其ADI值做出限定。
索马甜在美国、英国、日本、德国等国家和地区已被批准应用于食品、医药和化妆品领域。索马甜的商品名为Talin,它在商业开发中的成功,极大地推动了甜味蛋白的研究与发展。
莫奈林
莫奈林,是研究人员在1969年从西非防己科植物的浆果中分离得到的。该分子由94个氨基酸残基组成。值得注意的是,其分子中并不含胱氨酸、组氨酸及游离的巯基,也不是一条单一的多肽链,而是由A、B两条链组成,其中A链包含44个氨基酸,B链包含50个氨基酸,这两条链通过非共价相互作用结合在一起,将莫奈林分子的A、B两条肽链拆分后其甜味丧失,可见完整的天然结构是其甜味产生的必然条件。
其相对分子量为10.7道尔顿,等电点为9.0—9.3,甜度为等质量蔗糖的3000倍,甜味来得慢,去得也慢,持续时间较长,味觉延绵。温度和pH对其影响很大,其水溶液加热至55—60℃,甜味就会丧失;室温下pH小于2或大于9,甜味也会丧失。
马槟榔甜蛋白
马槟榔甜蛋白,是中国云南等省的高海拔地区白花菜科植物马槟榔的种子储存蛋白。马槟榔甜蛋白能引起持久甜味,相对分子质量为11700,等电点为11.8,在280 纳米波长有最大吸收峰,其引起甜味感觉的最低浓度为0.1%,甜度是等质量蔗糖的100倍。
马槟榔甜蛋白由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链含有两个分子内二硫键,并通过两个分子间的二硫键与A链相连。马槟榔的热稳定性与B链47位上的氨基酸有关:如是精氨酸则为热稳定型,如是谷氨酸则为热不稳定型。经进一步分离纯化,研究人员发现马槟榔有5种同工蛋白,分别为马槟榔I、I—1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ,其中马槟榔II的热稳定性最高,其热稳定性在所有已知甜味蛋白中也是最高的,其甜味可在80℃下保持48小时,而其他4种在80℃下保持0.5小时甜味则丧失,可见马槟榔Ⅱ具有较高的开发价值。
培它丁
培它丁,是1989年从一种非洲热带植物中分离出来的甜味蛋白。
培它丁和巴西甜蛋白来自同一种植物,培它丁是果实经热干燥后提取得到的,巴西甜蛋白是从鲜果中提取得到的。培它丁分子量约为12道尔顿,甜度是蔗糖的500倍,整个分子是以亚结构通过二硫键相连的。培它丁是非天然形态的交联培它丁分子,分子量约为巴西甜蛋白的2倍,且甜度明显低于巴西甜蛋白。
(一鸣)