康奈尔大学应用QSense研究粘蛋白和低热量甜味剂之间的物理化学相互作用：实时表征和流变分析

如果您从事饮料制造业研究，请不要错过这篇康奈尔大学食品科学系使用QSense耗散型石英晶体微天平分析仪发表的题为《Physicochemical interactions between mucin and low-calorie sweeteners: Real-time characterization and rheological analyses》的文章。 

令人不快的回味、发苦、发涩等问题极大限制了甜味剂作为常规糖替代品的应用。

在本篇论文中，研究人员研究了粘蛋白和甜味剂的相互作用，作为几种常见甜味剂受到限制的潜在原因。研究人员采用了QCM-D技术和流变测量来量化Reb A、阿斯巴甜、三氯蔗糖和蔗糖与牛颌下粘蛋白(BSM)在正常口腔pH值7.0和常见碳酸饮料平均pH值3.0时的实时相互作用。pH值为7.0时，甜味剂溶液会对牛颌下粘蛋白层造成轻微损失，而pH值为3.0时，甜味剂溶液的引入会导致吸附质量增加。Reb A的吸附质量较大，是蔗糖和阿斯巴甜的4-5倍。测量到的流变特性表明，pH值为3.0时，甜味剂的存在可能会导致牛颌下粘蛋白的弹性和粘度发生巨大变化，从而影响甜味剂与牛颌下粘蛋白的相互作用。

图1 (a) pH 7.0 和 (b) pH 3.0.时研究频率变化的实验设计

为了研究甜味剂和粘蛋白在pH 7.0时的相互作用, 实验流程如图1(a)所示：首先通入磷酸缓冲盐(7.i)，然后通入粘蛋白直到其达到平衡状态，即15-20分钟内的变化小0.5Hz(7.ii)，继续通入缓冲盐溶液去除粘附不牢的粘蛋白，确保芯片表面是一层统一的粘蛋白(7.iii)，再通入pH 7.0的甜味剂，直到其曲线达到平衡(7.iv)，然后通入缓冲盐去除吸附不牢的甜味剂。

同时为了模拟饮用碳酸饮料后的口腔环境，对甜味剂和粘蛋白在pH 3.0时的相互作用也进行了研究。如图1(b)所示：实验设计与pH 7.0时基本一致 (7.i, ii, 和 iii)，只是稍作调整。粘蛋白吸附到芯片上后，先用pH 7.0的缓冲盐去除粘附不牢的粘蛋白，再通入pH 3.0的缓冲盐(3.iv)，这是为了确保粘蛋白在甜味剂对应的pH值下的稳定性，紧接着通入pH 3.0的甜味剂(3.v)，然后用pH 3.0的缓冲盐去除吸附不牢的甜味剂(3-vi)。

图2 (a) BSM与Reb A在pH 7.0时的相互作用; (b) BSM与甜味剂在pH 7.0时相互作用后的归一质量变化图(c) BSM与Reb A在pH 3.0时的相互作用; (d) BSM与甜味剂在pH 3.0时相互作用后的归一质量变化图;

图2(a)展示的是BSM与Reb A在pH 7.0时的相互作用，5倍频的频率和耗散变化图。通入Reb A 后频率下降，是因为其吸附到BSA层上，耗散的增加意味着其粘弹性变大。7.iii 频率的上升和耗散的变化说明吸附很弱的分子被去除了。图2(b)总结了pH 7.0时通入几种甜味剂后，BSM层的质量变化，结果显示通入甜味剂后，芯片上的净质量是减小的，这从上升的频率就可以看出。图2(c)展示的是BSM与Reb A在pH 3.0时的相互作用，5倍频的频率和耗散变化图。然后通入pH 3.0的缓冲盐时，频率上升，说明吸附的分子有一部分被去除掉了。图2(d)总结了pH 3.0时通入几种甜味剂后，BSM层的质量变化，结果显示Reb A的吸附质量较大，是蔗糖和阿斯巴甜的4-5倍。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643822001876