三种植物提取物中具有甜味增效作用的黄酮类化合物及天然色素的筛选研究

为解决饮食中过量糖摄入引发的营养相关疾病问题，研究人员通过非靶向代谢组学结合虚拟筛选技术，从桑椹、紫薯和红甜菜提取物中鉴定出37种潜在甜味增效化合物，其中10种经感官验证具有显著甜味增强效果（如甜菜红素和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷），并揭示其与甜味受体T1R3的氢键和疏水作用机制。该研究为开发天然甜味替代物提供了理论依据，发表于《Food Chemistry》。

　　

研究背景
现代饮食中过量糖摄入已成为2型糖尿病和心血管疾病等营养相关疾病的主要诱因。尽管人工甜味剂如甜菊糖苷（stevioside）和三氯蔗糖（sucralose）已广泛应用，但其安全性争议和天然甜味增效物质的稀缺性促使科研人员转向植物源性解决方案。桑椹、紫薯和红甜菜等植物富含黄酮类化合物（flavonoids）和天然色素（natural pigments），这些成分不仅赋予食物色泽，还可能通过调控甜味受体T1R2/T1R3的活性增强甜味感知。然而，传统感官导向的分离方法效率低下，亟需结合现代计算生物学技术实现高效筛选。

技术方法
研究团队采用非靶向代谢组学（untargeted metabolomics）鉴定三种植物提取物中的黄酮类成分，构建包含66种化合物的数据库；通过虚拟筛选（virtual screening）结合分子对接（molecular docking）预测与T1R3受体的结合能力；筛选出的10种候选化合物经感官评价（sensory verification）验证甜味增效效果；最终利用分子动力学（MD, molecular dynamics）模拟分析稳定复合物构象。

研究结果
1. 材料与化学组分
从红甜菜、紫薯和桑椹提取物中分别鉴定出14、35和38种黄酮类化合物，包括槲皮素（quercetin）、原花青素B₂（procyanidin B₂）等共有成分。

2. 黄酮类代谢物鉴定
非靶向代谢组学分析显示，桑椹提取物含38种黄酮类物质，紫薯35种，红甜菜14种，其中矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside）和甜菜红素（betanin）为关键色素成分。

3. 结论
虚拟筛选获得37个潜在甜味增效化合物，感官实验证实10种（如甜菜红素、表没食子儿茶素没食子酸酯EGCG）能显著增强蔗糖甜味。MD模拟表明甜菜红素与T1R3-蔗糖复合物在50 ns内保持稳定，主要依赖氢键和疏水作用。

讨论与意义
该研究首次系统揭示黄酮类化合物与天然色素的甜味增效机制，突破传统甜味剂开发思路。甜菜红素和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的双重功能（着色+甜味增效）为功能性食品设计提供新方向。分子层面阐明T1R3受体动态结合模式，为靶向调控甜味感知提供理论工具。研究成果对减少糖依赖、预防代谢疾病具有重要应用价值。