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通过感官测试和激活大鼠TRPV1评估山椒相关化合物的辛辣品质

期刊:Bioscience, Biotechnology, and BiochemistryDOI:10.1271/bbb.69.1951

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作者与机构
本研究由Etsuko Sugai、Yasujiro Morimitsu、Yusaku Iwasaki、Akihito Morita、Tatsuo Watanabe和Kikue Kubota共同完成。研究团队分别来自日本御茶水女子大学营养与食品科学系和静冈县立大学食品与营养科学学院。该研究发表于2005年的《Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry》期刊,具体卷号为69(10),页码为1951-1957。

学术背景
本研究聚焦于日本花椒(Xanthoxylum piperitum DC.)中的sanshool类化合物的辛辣特性。sanshool类化合物是日本花椒的主要辛辣成分,但其具体的感官特性和作用机制尚未被充分研究。先前的研究已确认了α-和β-sanshool的结构,并发现了其他新型sanshool类化合物,如γ-sanshool和羟基sanshool。然而,这些化合物的感官特性及其与瞬时受体电位香草酸亚型1(TRPV1)受体激活的关系仍不清楚。本研究旨在通过感官测试和TRPV1受体激活实验,全面评估sanshool类化合物的辛辣特性及其作用机制。

研究流程
研究分为以下几个主要步骤:
1. sanshool类化合物的分离与纯化
从日本花椒的干燥果皮中提取sanshool类化合物,包括α-、β-、γ-和δ-sanshool,以及羟基α-和羟基β-sanshool。提取方法包括乙醚浸泡、硅胶柱层析和半制备高效液相色谱(HPLC)。通过核磁共振(NMR)和质谱(MS)分析确认了化合物的结构。
2. 感官评价
通过感官测试评估sanshool类化合物的检测阈值和辛辣特性。测试溶液由sanshool化合物溶解于乙醇和丙二醇中,并用5%蔗糖溶液稀释。14名女性感官评价员参与测试,采用配对差异测试法确定检测阈值,并描述每种化合物的辛辣特性。
3. TRPV1受体激活实验
将大鼠TRPV1 cDNA转染至HEK293细胞中,构建稳定表达TRPV1的HEK293VR11细胞系。通过荧光钙离子指示剂Fluo-4 AM测量细胞内钙离子浓度的变化,评估sanshool类化合物对TRPV1的激活能力。实验数据采用Prism4软件进行曲线拟合和参数估计。

主要结果
1. sanshool类化合物的感官特性
α-sanshool的检测阈值为1.3×10⁻⁵ g/mL,其辛辣特性主要表现为灼烧感和刺痛感,且持续时间最长。γ-sanshool的检测阈值为0.9×10⁻⁵ g/mL,其辛辣特性包括灼烧感、麻木感和清新感。羟基sanshool的检测阈值较高,且辛辣特性较弱。
2. TRPV1受体激活实验结果
所有sanshool类化合物均能激活TRPV1,但其激活能力远低于辣椒素(capsaicin)。其中,γ-sanshool的EC50值为5.3 μM,是激活能力最强的化合物,但其效力仅为辣椒素的1/230。α-和β-sanshool的EC50值分别为29 μM和54 μM,激活能力较弱。
3. 辛辣特性与TRPV1激活的关系
研究结果表明,sanshool类化合物的辛辣特性不能完全通过TRPV1激活来解释。例如,羟基α-sanshool对TRPV1的激活能力最弱,但其辛辣特性与其他化合物相似。这表明sanshool类化合物可能通过其他机制(如激活冷敏感神经元或酸敏感神经元)引发辛辣感。

结论
本研究首次系统评估了sanshool类化合物的感官特性和TRPV1激活能力,揭示了其辛辣特性的复杂性。研究结果表明,sanshool类化合物的辛辣感不仅依赖于TRPV1的激活,还可能涉及其他神经机制。这一发现为理解sanshool类化合物的作用机制提供了新的视角,并为开发基于sanshool的食品调味剂或药物奠定了基础。

研究亮点
1. 全面的感官评价
本研究通过系统的感官测试,详细描述了sanshool类化合物的辛辣特性,包括检测阈值、感官描述和持续时间。
2. TRPV1激活实验的创新性
通过构建稳定表达TRPV1的细胞系,本研究首次评估了sanshool类化合物对TRPV1的激活能力,揭示了其与辣椒素的显著差异。
3. 辛辣机制的复杂性
研究结果表明,sanshool类化合物的辛辣感不仅依赖于TRPV1的激活,还可能涉及其他神经机制,这一发现为后续研究提供了新的方向。

其他有价值的内容
本研究还探讨了sanshool类化合物的结构与辛辣特性之间的关系,发现碳链长度和几何异构体对辛辣特性有显著影响。例如,α-和γ-sanshool的辛辣特性差异可能与其分子结构中的双键构型有关。这一发现为设计具有特定辛辣特性的sanshool类化合物提供了理论依据。


以上是本研究的主要内容,旨在为研究人员提供全面的参考和启发。

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