基于小鼠味蕾类器官生物传感器的鲜味物质检测及协同效应研究新策略

为解决复杂食品基质中鲜味感知与协同效应量化难题，研究人员开发了基于味蕾类器官与流式细胞术的TOS-FC生物传感器。该技术实现了MSG（10?7 -2×10?1 M）、IMP和EP等鲜味物质的广谱检测（R2 98%），并首次在细胞层面解析鲜味协同机制（如MSG+IMP），其预测效度与感官评价高度一致，为食品风味研究提供了生理相关性分析新范式。

　　

鲜味作为第五种基本味觉，其独特的协同效应（如MSG与IMP结合可产生指数级风味增强）一直是食品科学研究的核心难点。传统检测手段面临三重困境：色谱技术无法量化感官强度，电子舌缺乏生物相关性，而细胞传感器又受限于受体表达难度和细胞寿命。更棘手的是，食品基质中鲜味肽（如谷氨酸-脯氨酸二肽EP）与核苷酸的相互作用机制始终缺乏细胞层面的动态解析。

针对这些挑战，云南某高校团队在《Food Chemistry》发表研究，创新性地将小鼠味蕾类器官与流式细胞术结合，开发出TOS-FC（Taste Organoid Sensor-Flow Cytometry）平台。该技术通过监测游离味觉细胞的钙离子荧光信号，突破了传统电极传感器的稳定性瓶颈。研究团队首先从C57小鼠舌体分离Lgr5+干细胞构建三维类器官，经台湾蓝染色验证其持续产生T1R1/T1R3鲜味受体细胞的能力；继而优化流式细胞术参数，实现单细胞水平Ca²⁺
信号动态捕捉。

材料与设备
采用3周龄C57小鼠舌体干细胞构建类器官，关键设备包括流式细胞仪（检测Ca²⁺
荧光）和微电极阵列（对比实验）。

味蕾类器官培养与表征
类器官培养21天后，免疫荧光显示其含有完整味蕾结构（Krt8+标记的味孔和gustducin+味细胞），且能持续分化表达T1R3受体的Ⅱ型细胞。流式分选获得纯度>90%的鲜味响应细胞群。

检测性能验证
MSG检测下限达100 nM（较电子舌提升100倍），且连续检测20批次RSD仅6.2%。IMP与EP的剂量曲线揭示其EC₅₀
分别为0.8 mM和1.2 mM，与人类味觉阈值高度吻合。

协同效应解析
当0.1 mM MSG与0.05 mM IMP组合时，Ca²⁺
信号强度达单用MSG的3.2倍，首次量化验证了"鲜味相乘效应"。PLS-DA模型显示传感器数据与感官评分聚类高度重叠（Q²
=0.87）。

这项研究的意义在于三方面突破：①建立首个可长期传代的味觉生物传感系统，解决类器官电极固定难题；②发现EP肽可通过变构效应增强T1R1/T1R3受体对IMP的敏感性，为人工鲜味剂设计提供新靶点；③构建的预测模型可准确推算未知样品的鲜味强度，在酱油、火腿等发酵食品品质监控中展现应用潜力。正如通讯作者Xianbing Xu指出，该技术将推动食品风味研究从"化学成分分析"向"生理功能模拟"的范式转变。