《Food Research International》：Advances in biosynthesis and sensory property modulation of mogrosides
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通过基因工程改造的UGT（尿苷糖基转移酶）和代谢途径实现了mogroside的从头合成。
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通过基因工程改造的UGT（尿苷糖基转移酶）和代谢途径实现了mogroside的从头合成。
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Mogroside具有较高的热稳定性，并能调节食物胶体的性质。
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受体机制解释了mogroside的甜味协同效应和异味掩盖作用。
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饮食-微生物组轴驱动mogroside的生物转化及其体内生物活性。
引言
对传统糖类更健康替代品的探索推动了一个新兴的市场趋势，使天然甜味剂成为当前关注的焦点。在这些甜味剂中，从多年生藤本植物（SG）中提取的mogroside受到了广泛关注。历史上，这种植物因其药用和食用价值而闻名，研究表明mogroside具有保护肝脏的作用，能够增强免疫系统、减轻炎症反应以及缓解疲劳和咳嗽症状。此外，这些甜味成分还显示出显著的降糖效果，有助于糖尿病的管理和预防（Song et al., 2025）。从机制上讲，这种抗糖尿病潜力主要体现在对关键碳水化合物消化酶（如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）的抑制作用（Teng et al., 2025）。与蔗糖相比，mogroside的甜度约为其250倍，使其成为各种功能性食品中理想的零热量替代品（Bhusari et al., 2021）。国际上对健康饮食需求的增长以及对可持续糖替代品的迫切需求进一步激发了学术界和工业界对这种植物的浓厚兴趣。
SG的高甜度主要由一类称为mogroside的天然化合物引起，其中最丰富的是mogroside V（MV）。1975年，Lee通过化学和光谱方法从SG中提取出了这些甜味成分，并确定它们是三萜类化合物（Lee, 1975）。1983年，Takemoto、Arihara、Nakajima和Okuhira成功分离出了SG中的甜味成分，并首次鉴定了它们的结构，将其命名为mogroside IV、V和VI（Takemoto et al., 1983a）。研究人员继续对MV进行酶学研究，发现了其他相关mogroside，如mogroside IVE、mogroside IIIA和mogroside IIE（Takemoto et al., 1983b, 1983b）。由于SG的栽培要求较高且新鲜果实中的MV含量较低（0.8%–1.3%，w/w），纯化这些复杂的类似物在技术上具有挑战性，导致大规模提取在经济上不可行（Zhao et al., 2023）。植物细胞培养、代谢工程和合成生物学为制造植物天然产物提供了可持续的方法（Chen et al., 2025）。然而，植物细胞培养受到高昂成本、长培养周期和低生产力的限制，使得特定天然产物的生产难以实现（Lu et al., 2024）。此外，对于像MV这样的复杂天然产物的代谢工程也面临重大技术障碍（Qu et al., 2025）。因此，通过植物细胞培养和代谢工程大规模生产MV可能不可行。尽管mogroside具有广泛的应用潜力，但使用过程中也存在一些问题：首先，其自然产量非常有限；其次，由于其特定的栽培要求，传统农业方式的大规模生产在经济上不可持续；第三，粗提物的感官特性往往限制了消费者的接受度；最后，将这些植物化学物质转化为系统健康效益的具体生物学机制需要进一步阐明。特别是，由于完整的高分子量mogroside的口服生物利用度较低，因此明确它们作为“天然前药”的作用至关重要。理解它们如何通过肠道微生物组的作用转化为高度可吸收的苷元（如mogrol）是亟待解决的问题。阐明这一饮食-微生物组-宿主代谢轴不仅对验证健康声称至关重要，也为设计具有优化递送和生物利用度的下一代功能性食品提供了直接的理论基础。
为了解决这些问题，近期研究转向了两条协同的、前沿的方向。一是应用合成生物学和先进的生物制造技术。合成生物学是一个快速发展领域，专注于重新设计和改造生物系统及过程，相比传统方法具有多种优势（Sun et al., 2021; Thakur et al., 2023）。通过阐明SG中mogroside的完整合成途径，科学家们成功改造了微生物细胞工厂（例如在中）来实现mogrol和MV的从头合成（Qu et al., 2025）。同时，对关键瓶颈酶（特别是UDP-糖基转移酶（UGT）进行蛋白质工程改造，显著提高了产物的产量、速率和特异性，为可持续的大规模发酵铺平了道路（Cui et al., 2023）。第二条互补路线是通过特定的酶学和物理处理直接改善mogroside提取物的感官特性，这有助于减少某些制剂中的甘草味或苦味，从而提升甜度质量和消费者接受度。此外，关于mogroside的食品材料科学研究表明，它们的两亲性使其可以作为天然乳化剂和凝胶改性剂（即功能性成分），从而直接影响产品的质地和稳定性。
这些学科的结合使mogroside从单纯的甜味剂发展成为食品创新的平台的成分。该领域目前在两个相互关联的方向上取得进展：一是生物合成生产的基础研究，二是食品系统中的应用研究。因此，迫切需要一项全面的综述，以弥合这些领域之间的差距，包括实现规模化合成的遗传和酶学突破，以及mogroside如何与实际应用中的感官和质地特性相互作用的机制见解，为未来的发展指明方向。
本综述旨在从基因到产品的角度系统地分析mogroside。首先总结了它们现有的和潜在的生理功能及其健康优势，这些构成了其作为功能性食品的基础。然后，对相关的生物合成研究进行了可扩展性和效率的评估，重点介绍了酶设计和异源生产等解决供应约束的方法。接着详细分析了它们对食品质地和感官特性的影响，解释了宏观质量是如何通过分子相互作用决定的。最后，讨论了它们在食品工业中的多种应用以及新兴领域，如生物活性递送系统和结构成分。本文旨在提供对mogroside的全面认识，识别研究中的不足，并展望未来作为优秀天然甜味剂和功能性成分的发展方向。
章节摘录
mogroside的生理功能和健康益处
传统综述详细列出了mogroside的多种药理作用，通常假定了它们直接的系统相互作用。然而，要阐明其真实的生物学机制并推进其实际应用，有必要通过独特的饮食-微生物组-宿主代谢轴重新审视这些生理功能。
mogroside的结构特征
从SG中提取的mogroside具有独特的化学结构。这些化合物中的皂苷苷元主要为葫芦烷三萜醇，属于四环三萜类化合物，约占SG干质量的3.75–3.85%。这种结构的一个显著特征是苷元上连接有两个葡萄糖单元（总计≤4个葡萄糖单元）。这种连接主要通过β-1,6和β-1,2苷键实现
食品应用中的质地和感官特性
随着先进生物制造技术成功缓解了mogroside的自然供应限制（详见第3节），为其大规模商业化奠定了坚实的基础。然而，将这些高价值化合物从上游的微生物细胞工厂转移到下游复杂的食品结构中引入了新的挑战。2002年，FDA批准mogroside（特别是MV）作为食品添加剂后...
结论与展望
本综述总结了mogroside在食品配料方面的发展，强调了其从传统甜味剂向具有多重健康促进作用的多功能食品配料的转变。mogroside的降糖、免疫调节、抗癌和抗炎特性也得到了文献记录，这为其在功能性食品中的应用提供了科学依据
CRediT作者贡献声明
Liang Chen：撰写——初稿、可视化、数据管理。 Xingfei Li：撰写——审稿与编辑、数据分析。 Xing Zhou：资源获取、概念化。 Zhengyu Jin：监督、项目管理。 Jie Long：监督、项目管理、资金筹措。
Bahraminejad, Rostami, Heydari, Moradian and Abdolmaleki, 2024
FAO/WHO, 2026
Fenglai et al., 2015
Wang et al., 2019
Wang, Quan and Xiao, 2019
Wang et al., 2019
Yendo et al., 2014
Zhang et al., 2026
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家关键技术研发计划（编号：2023YFD2100701）的支持。
)Liang Chen|Xingfei Li|Xing Zhou|Zhengyu Jin|Jie Long
