蔗糖作為膳食主要的甜味物質(zhì)，存在熱量高、極易誘發(fā)肥胖和糖尿病等一系列的健康隱患。在當(dāng)前膳食“減糖”的大背景下，越來(lái)越多的代糖得到廣泛應(yīng)用。然而代糖普遍存在苦、酸或澀的后味，將其全面替代蔗糖，仍然面臨諸多限制因素。

甜味感知的實(shí)質(zhì)是甜味物質(zhì)刺激舌頭上的味蕾，激發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)通路，產(chǎn)生跨膜電位，并傳入神經(jīng)系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)有的理論模型，甜味測(cè)量方法主要有生物學(xué)檢測(cè)法、電化學(xué)檢測(cè)法以及甜味受體結(jié)合法等。電子舌是常見(jiàn)的電化學(xué)檢測(cè)法，其味覺(jué)傳感器陣列能夠與樣品中的呈味物質(zhì)發(fā)生物理吸附和化學(xué)鍵合等選擇性交互作用，使傳感器電極的電流或阻抗發(fā)生變化，將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)結(jié)合模式識(shí)別的算法處理，實(shí)現(xiàn)味感的客觀(guān)數(shù)字化表征。此外，電子舌也可有效區(qū)分除苦味、澀味、咸味等其他滋味。第3類(lèi)快速測(cè)定甜味的方法是分子對(duì)接技術(shù)。按照感知機(jī)理過(guò)程分析，甜味物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的某些官能團(tuán)，如羥基（—OH）、氨基（—NH 2 ）等，能夠與甜味物質(zhì)受體（hT1R2/hT1R3）中口袋區(qū)域精準(zhǔn)匹配并結(jié)合，進(jìn)而引發(fā)與受體偶聯(lián)的G-蛋白相分離，觸發(fā)典型生化反應(yīng)途徑，產(chǎn)生甜味感知。因此分析甜味物質(zhì)與甜味受體的結(jié)合情況，能從側(cè)面反映出甜味的強(qiáng)弱。

武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的楊然、吳廣維、金偉平*等首先采用電子舌和分子對(duì)接兩種方法，依次評(píng)價(jià)12 種典型甜味物質(zhì)的味覺(jué)屬性并進(jìn)行數(shù)學(xué)歸類(lèi)。然后，通過(guò)對(duì)比多種機(jī)器學(xué)習(xí)模型的預(yù)測(cè)精度，篩選出性能最優(yōu)的方法，整合甜味物質(zhì)的味覺(jué)屬性數(shù)據(jù)與分子對(duì)接特征數(shù)據(jù)，構(gòu)建一種雙模態(tài)甜味預(yù)測(cè)模型，以期為甜味物質(zhì)的高效挖掘提供一種輔助篩選手段。

1 甜味物質(zhì)在電子舌甜味傳感器上的響應(yīng)

1

基于從“不甜”到“非常甜”的感知實(shí)驗(yàn)，確定了各甜味物質(zhì)的6 個(gè)質(zhì)量濃度梯度，并以4 類(lèi)（糖類(lèi)、糖醇類(lèi)、其他代糖以及羅漢果苷III）依次測(cè)定其在甜味傳感器GL1上的敏感性差異，結(jié)果如圖1所示。傳感器GL1主要通過(guò)脂質(zhì)/聚合物膜與甜味物質(zhì)之間的相互作用產(chǎn)生膜電位差量化甜度。就糖類(lèi)物質(zhì)而言，電子舌GL1傳感器對(duì)蔗糖、葡萄糖和果糖均產(chǎn)生正響應(yīng)，且甜味值隨著質(zhì)量濃度的增加而增大。GL1傳感器膜能與糖類(lèi)分子之間形成氫鍵、疏水作用等，這些作用產(chǎn)生一系列電信號(hào)，最終形成檢測(cè)響應(yīng)。對(duì)于糖醇類(lèi)物質(zhì)而言，山梨糖醇和乳糖醇均呈現(xiàn)出良好的響應(yīng)性，但其甜味值卻隨著質(zhì)量濃度的增加而降低。推測(cè)在高質(zhì)量濃度下，傳感器膜結(jié)構(gòu)改變（如極性變化等）會(huì)影響電荷傳遞效率，最終削弱響應(yīng)。三氯蔗糖和阿斯巴甜的甜味值隨質(zhì)量濃度的上升而下降，表現(xiàn)為負(fù)響應(yīng)。在三氯蔗糖分子中，氯原子的引入顯著改變了羥基間的空間距離和構(gòu)型，較大程度影響響應(yīng)信號(hào)。而阿斯巴甜屬于二肽衍生物，分子結(jié)構(gòu)大，其空間體積可能干擾甜味感知過(guò)程中信號(hào)的傳導(dǎo)效率，從而影響甜味感知。隨著質(zhì)量濃度的增大，萊鮑迪苷A和羅漢果苷III對(duì)電子舌GL1傳感器響應(yīng)呈現(xiàn)波動(dòng)變化。此外，當(dāng)溶液環(huán)境pH值發(fā)生改變，也會(huì)對(duì)電子舌的響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。

2 等甜度條件下甜味物質(zhì)的其他味覺(jué)屬性

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電子舌還能檢測(cè)酸味、苦味、澀味、后苦味、后澀味、鮮味、豐富度和咸味這8 個(gè)維度的味感特征。依據(jù)相對(duì)甜度參考范圍與感官評(píng)價(jià)，配制與5%蔗糖溶液等甜的各類(lèi)甜味物質(zhì)溶液，對(duì)比各甜味物質(zhì)在其他味覺(jué)屬性上的差異。如圖2A所示，蔗糖、葡萄糖、麥芽糖醇以及低聚異麥芽糖這4 種甜味物質(zhì)在澀味、后苦味和后澀味等7 個(gè)味感上較為相近，但是在酸味和苦味方面差異顯著。葡萄糖呈現(xiàn)出一定的酸味，果糖苦味較為突出。糖醇類(lèi)在澀味、后澀味、后苦味等味覺(jué)屬性上表現(xiàn)出相似性（圖2B）。山梨糖醇、乳糖醇和赤蘚糖醇的酸味值較高，而乳糖醇、赤蘚糖醇和麥芽糖醇有一定的鮮味值。由圖2C可知，萊鮑迪苷A、羅漢果苷III、三氯蔗糖和阿斯巴甜在澀味、后澀味等味覺(jué)屬性上的特征值相近，但在酸味、苦味和后苦味方面差異較大。羅漢果苷III的酸味值最大，而苦味和后苦味值較??；相反，三氯蔗糖的苦味和后苦味值較大，而酸味值極小。

3 等甜度條件下甜味物質(zhì)味覺(jué)屬性的PCA

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PCA作為一種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，利用降維的理念，在減少數(shù)據(jù)復(fù)雜性的同時(shí)，能夠最大程度地解釋原始數(shù)據(jù)中的重要信息。為了深入評(píng)估味覺(jué)屬性對(duì)甜味物質(zhì)整體味感的貢獻(xiàn)程度，對(duì)甜味物質(zhì)的9 種味覺(jué)屬性指標(biāo)（甜味、酸味、苦味、澀味、咸味、鮮味、豐富度、后苦味以及后澀味）進(jìn)行PCA。

由表1可知，成分1、2、3的特征值均大于1，成分4特征值接近1。特征值越大表明該成分在數(shù)據(jù)中所占的方差比例越高，即該成分包含和解釋的信息量越豐富。前4 個(gè)成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)84.891%，表明這4 個(gè)成分能夠有效反映等甜條件下味覺(jué)屬性的大部分信息。因此，可提取前4 個(gè)成分作為PC進(jìn)行降維分析。

因子載荷值能夠反映甜味物質(zhì)各味覺(jué)屬性指標(biāo)對(duì)PC載荷的相對(duì)大小和影響方向，其數(shù)值大小體現(xiàn)對(duì)因子的影響程度，正負(fù)號(hào)則代表變化方向。PC1方差貢獻(xiàn)率為42.867%，它綜合了苦味、酸味和鮮味的信息。由表2可知，苦味和鮮味在PC1上呈正向分布，載荷值分別為0.464和0.421；酸味在PC1上呈負(fù)向分布，載荷值為-0.425。當(dāng)PC1取值大時(shí)，苦味和鮮味對(duì)甜味物質(zhì)整體味感貢獻(xiàn)大，味感表現(xiàn)更為突出，而酸味相對(duì)較弱。PC2和PC4主要反映豐富度和澀味的信息。這兩個(gè)味覺(jué)屬性在PC2和PC4上的載荷絕對(duì)值大于0.4，表明這2 個(gè)指標(biāo)是判定整體味感復(fù)雜程度以及甜味的重要依據(jù)。PC3主要綜合了甜味和咸味的信息，兩者在PC3上呈正向分布。其中，PC3的甜味載荷值高達(dá)0.765，即PC3取值越大，甜味物質(zhì)的甜味越強(qiáng)烈。PC1、PC2和PC4這3 個(gè)PC能夠很好地代表和區(qū)分各類(lèi)甜味物質(zhì)的異味，可以作為甜感純凈程度的一種評(píng)價(jià)方式。

PCA得分圖能夠更為直觀(guān)地呈現(xiàn)樣品之間的相似性與差異性。由圖3A可知，各甜味物質(zhì)在PC1和PC2上的分布均較為獨(dú)立。三氯蔗糖和果糖位置接近，位于PC1軸的最右端，表明兩者具有類(lèi)似的苦味和澀味特征。萊鮑迪苷A位于PC2的負(fù)向區(qū)間，體現(xiàn)出較高的豐富度。羅漢果苷III、阿斯巴甜、赤蘚糖醇位于PC1的負(fù)向區(qū)間以及PC2正向區(qū)間，呈現(xiàn)出酸味和澀味。低聚異麥芽糖、麥芽糖醇、葡萄糖和蔗糖均處于PC1的正向區(qū)間，說(shuō)明這些物質(zhì)在整體味感上具有一定的相似性，苦味和鮮味味感較為微弱，豐富度較低，整體味感相對(duì)純凈。由圖3B可知，蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖醇以及萊鮑迪苷A在PC3的正方向，表明這類(lèi)甜味物質(zhì)可能存在咸味、鮮味。而三氯蔗糖、低聚異麥芽糖和山梨糖醇位于PC3的負(fù)方向。由圖3C可知，三氯蔗糖、萊鮑迪苷A、低聚異麥芽糖、羅漢果苷III、阿斯巴甜、乳糖醇均位于或接近PC4的正向區(qū)間，表明這些甜味物質(zhì)可能帶有澀味，或者豐富度較高。

當(dāng)提取前4 個(gè)PC時(shí)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.891%，足以描述各味覺(jué)屬性的整體信息?；赑C的特征值及相應(yīng)的特征向量，構(gòu)建4 個(gè)PC的函數(shù)表達(dá)式，如式（9）～（12）所示：

式中：X 1 ～X 9 分別為甜味、酸味、苦味、澀味、后苦味、后澀味及鮮味、豐富度、咸味味覺(jué)屬性響應(yīng)值。

基于4 個(gè)PC所對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，構(gòu)建了PC綜合評(píng)價(jià)函數(shù)：F＝0.505 F 1 +0.206 F 2 +0.166 F 3 +0.123 F 4 。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)算出12 種甜味物質(zhì)的綜合得分F以及相應(yīng)排名，結(jié)果如表3所示。三氯蔗糖、果糖、蔗糖、低聚異麥芽糖和麥芽糖醇綜合得分均大于5.0 分，表明這些甜味物質(zhì)整體味感表現(xiàn)優(yōu)良。

4 等甜度條件下甜味物質(zhì)味覺(jué)屬性的聚類(lèi)分析

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根據(jù)9 個(gè)味覺(jué)屬性指標(biāo)對(duì)12 種甜味物質(zhì)展開(kāi)聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖4所示。當(dāng)閔氏距離介于6～10之間時(shí)，甜味物質(zhì)被聚為4 類(lèi)。第I類(lèi)涵蓋了葡萄糖、低聚異麥芽糖、麥芽糖醇和蔗糖，這類(lèi)甜味物質(zhì)具有異味較少、甜味純凈的特點(diǎn)，整體呈現(xiàn)出良好的甜味口感。第II類(lèi)為乳糖醇和萊鮑迪苷A，這兩種物質(zhì)均帶有一定的澀味，具有獨(dú)特的風(fēng)味輪廓，與PCA得分圖中PC1和PC4上相近的結(jié)果相印證。第III類(lèi)包含了山梨糖醇、赤蘚糖醇、羅漢果苷III和阿斯巴甜，這類(lèi)甜味物質(zhì)的酸味更為突出。第IV類(lèi)為果糖和三氯蔗糖，這類(lèi)甜味物質(zhì)帶有一定的后苦味，這與PCA得分圖相吻合。隨后，對(duì)聚類(lèi)結(jié)果進(jìn)行了方差分析（ANOVA）及事后檢驗(yàn)。結(jié)果表明，4 個(gè)聚類(lèi)得到的類(lèi)別在酸味、苦味和后苦味上存在極顯著差異（P＜0.001），而在澀味和后澀味上差異不顯著（P＞0.05）。

5 甜味物質(zhì)與甜味受體蛋白（hT1R2/hT1R3）的分子對(duì)接

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借助Swiss-Model服務(wù)器構(gòu)建甜味受體蛋白hT1R2與hT1R3的3D模型，結(jié)果如圖5所示。這2 種甜味受體蛋白均由3 個(gè)部分構(gòu)成（VFD、TMD以及CRD區(qū)域）。其中，VFD區(qū)域?yàn)檩^大中央空腔的葉片狀結(jié)構(gòu)，由Proteins Plus Server網(wǎng)站（https://proteins.plus/）預(yù)測(cè)可知，hT1R2與hT1R3蛋白的VFD區(qū)域均含有4 個(gè)結(jié)合口袋。其中，前兩個(gè)結(jié)合口袋（Pocket 1和Pocket 2）具有較大的容積，能夠?yàn)樘鹞段镔|(zhì)配體的結(jié)合提供較大空間，可容納多羥基和糖基配體。TMD區(qū)域則由7 根螺旋有序排列而成，對(duì)維持甜味受體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及在信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。CRD區(qū)域主要用來(lái)連接VFD和TMD區(qū)域，以確保甜味受體蛋白能夠有序識(shí)別甜味物質(zhì)并傳遞甜味信號(hào)。

對(duì)接得分是評(píng)價(jià)物質(zhì)與甜味受體蛋白結(jié)合可能性的重要指標(biāo)。通常情況下，當(dāng)對(duì)接得分的絕對(duì)值大于6.0時(shí)，配體與受體具有較高的結(jié)合親和力。MM-GBSA結(jié)合自由能常用于評(píng)估結(jié)合后復(fù)合物的穩(wěn)定性，當(dāng)結(jié)合自由能小于-30 kcal/mol時(shí)，表明配體與受體蛋白的結(jié)合更為穩(wěn)定。由表4可知，低聚異麥芽糖、羅漢果苷III、乳糖醇和麥芽糖醇在hT1R2、hT1R3上的對(duì)接得分絕對(duì)值高，且結(jié)合自由能低，表明與甜味受體結(jié)合強(qiáng)。阿斯巴甜、葡萄糖、果糖、山梨糖醇和赤蘚糖醇的對(duì)接得分絕對(duì)值低，結(jié)合自由能較高，表明其與hT1R2、hT1R3的結(jié)合能力較弱，結(jié)合穩(wěn)定性欠佳。根據(jù)AH-B配體理論，氫鍵是維持配體與甜味受體結(jié)合的關(guān)鍵。低聚異麥芽糖、羅漢果苷III、麥芽糖醇以及山梨糖醇能夠與hT1R2、hT1R3形成數(shù)量較多的氫鍵，而果糖、三氯蔗糖在hT1R2、hT1R3上形成的氫鍵相對(duì)較少。

6 甜味物質(zhì)與甜味受體的對(duì)接位點(diǎn)分析

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不同甜味物質(zhì)與甜味受體的結(jié)合位點(diǎn)有一部分相似性，又有特異性。由表5可知，蔗糖與甜味受體hT1R2的預(yù)測(cè)結(jié)合位點(diǎn)為Glu02、Lys65、Asp142、Asp278、Ser303、Asp307，與hT1R3的對(duì)接位點(diǎn)為Ser66、His145、Gly168。低聚異麥芽糖與hT1R2的對(duì)接位點(diǎn)為Asp142、Ser303、Glu382、Arg383、Val385，與hT1R3的對(duì)接位點(diǎn)為Ser66、Ser104、His145、Ser147、Gly168。位于VFD2結(jié)構(gòu)域的Asp142、Ser303和位于VFD3結(jié)構(gòu)域的Ser66、His145和Gly168是蔗糖和低聚異麥芽糖中高頻出現(xiàn)的位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)中高頻出現(xiàn)的氨基酸殘基發(fā)現(xiàn)，在蔗糖、葡萄糖、果糖、低聚異麥芽糖、麥芽糖醇以及羅漢果苷III等10 種甜味物質(zhì)與hT1R2的結(jié)合位點(diǎn)中，Asp142作為關(guān)鍵殘基參與配體識(shí)別，構(gòu)成了hT1R2受體口袋上核心位點(diǎn)。

圖6展示了低聚異麥芽糖、羅漢果苷III與hT1R2和hT1R3的對(duì)接位點(diǎn)。2 種甜味物質(zhì)的氨基酸殘基在hT1R2和hT1R3 VFD區(qū)域上的分布存在顯著差異。具體表現(xiàn)為hT1R2和hT1R3受體VFD結(jié)構(gòu)域本身構(gòu)象的不同，當(dāng)其與不同配體結(jié)合時(shí)，會(huì)影響VFD的三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其區(qū)域上的殘基空間分布不一致。糖醇類(lèi)物質(zhì)部分結(jié)合位點(diǎn)與糖類(lèi)相似，然而其他殘基位點(diǎn)仍保留自身獨(dú)特性，這些位點(diǎn)可能是造成甜味物質(zhì)味感存在差異的原因之一。當(dāng)高甜度代糖作為配體時(shí)，可以與hT1R2上的Thr375以及hT1R3上的Asp101、Gln27等結(jié)合，表明其在受體口袋結(jié)合區(qū)域的構(gòu)象存在一定差異，同時(shí)更多的結(jié)合位點(diǎn)表明其與甜味受體的結(jié)合更為穩(wěn)定。

7 甜味物質(zhì)與甜味受體蛋白分子對(duì)接的聚類(lèi)分析

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基于對(duì)接得分、結(jié)合自由能、氫鍵形成情況以及疏水相互作用等關(guān)鍵參數(shù)，借助SPSS軟件對(duì)甜味物質(zhì)進(jìn)行了聚類(lèi)分析。如圖7所示，12 種甜味物質(zhì)與受體蛋白hT1R2和hT1R3的對(duì)接結(jié)果在特定的閔氏距離區(qū)間內(nèi)均可被聚為3 類(lèi)。在hT1R2受體上，第I類(lèi)涵蓋低聚異麥芽糖、麥芽糖醇、乳糖醇以及羅漢果苷III，這類(lèi)甜味物質(zhì)的對(duì)接得分絕對(duì)值高、結(jié)合自由能低、結(jié)合狀態(tài)穩(wěn)定。第II類(lèi)為三氯蔗糖、萊鮑迪苷A、果糖、阿斯巴甜、葡萄糖以及赤蘚糖醇，這類(lèi)甜味物質(zhì)的對(duì)接得分絕對(duì)值較低、與hT1R2受體之間形成的氫鍵作用較少、結(jié)合穩(wěn)定性較差。第III類(lèi)為蔗糖和山梨糖醇，這類(lèi)甜味物質(zhì)的結(jié)合自由能較高，分子活性較低。在hT1R3受體上，第I類(lèi)包括果糖、三氯蔗糖、赤蘚糖醇以及阿斯巴甜，這類(lèi)甜味物質(zhì)對(duì)接得分絕對(duì)值較低，均未形成穩(wěn)定的對(duì)接狀態(tài)。第II類(lèi)涵蓋麥芽糖醇、萊鮑迪苷A、蔗糖以及乳糖醇，這類(lèi)甜味物質(zhì)對(duì)接得分較低，結(jié)合自由能較高，均能與hT1R3受體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定對(duì)接。第III類(lèi)為葡萄糖、山梨糖醇、低聚異麥芽糖以及羅漢果苷III，這類(lèi)甜味物質(zhì)結(jié)合自由能較低、分子活性較高。

8 雙模態(tài)機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型及驗(yàn)證

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基于12 種甜味物質(zhì)的電子舌和分子對(duì)接數(shù)據(jù)，分別采用PLS、SVR和RF算法，構(gòu)建其基于單一模態(tài)原始數(shù)據(jù)與分子特征值的預(yù)測(cè)模型。如表6所示，在單模態(tài)模型中，RF模型在電子舌數(shù)據(jù)和分子對(duì)接數(shù)據(jù)上均表現(xiàn)最佳，其均方根誤差（RMSE）和R2明顯優(yōu)于PLS和SVR。進(jìn)一步通過(guò)特征層融合兩種單模態(tài)數(shù)據(jù)，3 種方法的模型性能均有提升。其中，基于PLS方法的雙模態(tài)模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性最優(yōu)，其RMSE＝0.541、R2＝0.901。

以蔗糖為目標(biāo)甜味物質(zhì)，引入余弦相似度計(jì)算候選甜味物質(zhì)與目標(biāo)樣本的特征相似性，并通過(guò)加權(quán)求和獲得候選甜味物質(zhì)的綜合相似性指標(biāo)。通過(guò)設(shè)置篩選閾值（綜合相似度（sim_total）＞0.8；基于分子對(duì)接數(shù)據(jù)的余弦相似度（cos_dock）＞0.5，基于電子舌數(shù)據(jù)的余弦相似度（cos_et）＞0.5）輸出熱圖，直觀(guān)呈現(xiàn)候選甜味物質(zhì)與蔗糖在各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度。顏色越趨近紅色表明關(guān)鍵指標(biāo)與蔗糖的相似度越高，越趨近藍(lán)色則意味著相似度越低。從整體上看，麥芽糖醇、低聚異麥芽糖與蔗糖綜合相似性表現(xiàn)最優(yōu)，乳糖醇和羅漢果苷III次之，其余甜味物質(zhì)與蔗糖差異顯著（圖8）。此外，借助感官評(píng)價(jià)方法對(duì)麥芽糖醇和低聚異麥芽糖的甜味特性進(jìn)行了補(bǔ)充評(píng)估。如表7所示，這兩種甜味物質(zhì)整體的異味較少，甜味純凈度較高。志愿者的評(píng)價(jià)結(jié)果呈現(xiàn)良好的一致性。在甜味純凈度上，蔗糖得分9.96 分，麥芽糖醇為8.19 分，低聚異麥芽糖為7.56 分。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明，麥芽糖醇和低聚異麥芽糖均與蔗糖在模型預(yù)測(cè)中具有較高的相似度，但是在感官層面仍具有極顯著差異（P＜0.001）。因此，以麥芽糖醇和低聚異麥芽糖作為基底，復(fù)配其他代糖，有望實(shí)現(xiàn)蔗糖的完全替代。

9 結(jié) 論

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本研究綜合運(yùn)用電子舌技術(shù)和分子對(duì)接技術(shù)，對(duì)12 種典型甜味物質(zhì)的味覺(jué)特征展開(kāi)深入分析。借助PCA與聚類(lèi)分析相結(jié)合的方法，依據(jù)電子舌的綜合味覺(jué)屬性將甜味物質(zhì)分為4 類(lèi)：I類(lèi)（蔗糖、葡萄糖、低聚異麥芽糖以及麥芽糖醇）、II類(lèi)（乳糖醇、萊鮑迪苷A）、III類(lèi)（山梨糖醇、赤蘚糖醇、羅漢果苷III以及阿斯巴甜）和IV類(lèi)（果糖、三氯蔗糖）。分子對(duì)接研究顯示，低聚異麥芽糖、乳糖醇、麥芽糖醇以及羅漢果苷III在兩種甜味受體（hT1R2、hT1R3）中均展現(xiàn)出較高的結(jié)合穩(wěn)定性。隨后，構(gòu)建了基于電子舌和分子對(duì)接的雙模態(tài)輔助篩選甜味劑的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，篩選出低聚異麥芽糖和麥芽糖醇作為與蔗糖甜感最接近的候選甜味物質(zhì)。本研究結(jié)果為采用更低成本、更快速度篩選新型甜味物質(zhì)提供了一種新的技術(shù)手段。

作者簡(jiǎn)介

通信作者：

金偉平，女，武漢輕工大學(xué)，教授，碩士研究生導(dǎo)師。現(xiàn)任食品科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)助理，負(fù)責(zé)科研與研究生工作；擔(dān)任學(xué)校“雙一流”建設(shè)學(xué)科谷物加工方向骨干。主要研究領(lǐng)域?yàn)榧Z油加工中功能活性大分子資源開(kāi)發(fā)。先后主持完成國(guó)家級(jí)項(xiàng)目2 項(xiàng)、省部市級(jí)科研項(xiàng)目5 項(xiàng)，參與中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)等縱橫向項(xiàng)目共17 項(xiàng)；在學(xué)科主流SCI、EI期刊發(fā)表論文100余篇，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利10 件。

第一作者：

楊然，女，漢族，武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院2023級(jí)碩士研究生，攻讀食品加工與安全專(zhuān)業(yè)碩士研究生學(xué)位，研究方向?yàn)樾沦Y源食品開(kāi)發(fā)。

引文格式：

楊然, 吳廣維, 楊寧, 等. 基于聚類(lèi)分析描述味覺(jué)特征和機(jī)器學(xué)習(xí)快速篩選甜味物質(zhì)[J]. 食品科學(xué), 2026, 47(2): 48-57. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-077.

YANG Ran, WU Guangwei, YANG Ning, et al. Rapid screening of sweeteners through cluster analysis of taste attributes and machine learning[J]. Food Science, 2026, 47(2): 48-57. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-077.

實(shí)習(xí)編輯：甘冬娜；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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為系統(tǒng)提升我國(guó)食品營(yíng)養(yǎng)與安全的科技創(chuàng)新策源能力，加速科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化、高端化轉(zhuǎn)型升級(jí)，由北京食品科學(xué)研究院、中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業(yè)大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省食品行業(yè)協(xié)會(huì)、安徽大學(xué)、合肥大學(xué)、合肥師范學(xué)院、北京工商大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床營(yíng)養(yǎng)科、安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院、安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、安徽科技學(xué)院、皖西學(xué)院、黃山學(xué)院、滁州學(xué)院、蚌埠學(xué)院共同主辦的“第六屆食品科學(xué)與人類(lèi)健康國(guó)際研討會(huì)”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報(bào)到）在中國(guó) 安徽 合肥召開(kāi)。

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