评价和筛选甜味剂组合物的方法及装置与流程

本发明属于烟草辅料领域，具体涉及一种评价甜味剂组合物的方法，还涉及筛选甜味剂组合物的方法、评价甜味剂组合物的装置、筛选甜味剂组合物的装置。

背景技术：

1、口味接装纸是近年来兴起的新型烟用接装纸，其通过在烟用接装纸表面涂布不同食品添加剂以达到赋予卷烟产品不同感官风味的效果，其中又以甜味接装纸应用最为广泛，受到消费者的青睐。目前，甜味接装纸的制备方法已较为成熟，但所添加的甜味剂配方大多根据配方人员的经验设计结合感官评价得到，未有科学的方法指导甜味剂的配方筛选。因此，目前亟需一种筛选甜味剂配方的方法。

2、分子对接技术是计算机辅助药物设计的重要方法之一，主要研究分子间相互作用，利用空间结构和相互作用在结合位点之间不断定位并寻找最佳匹配状态的一种理论模拟方法。autodock是常用的一款分子对接模拟软件，主要应用于配体-蛋白质分子对接，用来预测生物大分子和小分子配体之间的相互作用，以结合自由能作为评价对接结果的依据。

技术实现思路

1、本发明目的之一在于提供一种评价甜味剂组合物的方法，该方法通过甜味剂最优空间结构与甜味受体蛋白稳定空间结构的分子对接模拟能够准确评价甜味剂组合物的各项指标，从而筛选出最优的甜味剂组合物，避免了对传统的感官评价方法的依赖。本发明又一目的在于提供一种筛选甜味剂组合物的方法。本发明又一目的在于提供评价甜味剂组合物的装置及筛选甜味剂组合物的装置。

2、为实现上述目的，本发明第一方面涉及一种评价甜味剂组合物的方法，其中，所述甜味剂组合物包含一种或多种甜味剂；

3、所述方法包括如下步骤：

4、获得甜味剂的分子结构，根据密度泛函理论对甜味剂的分子结构依次进行几何优化和频率分析，以获得的最低能量的空间结构作为甜味剂的最优空间结构；

5、获得甜味受体蛋白的稳定空间结构；

6、以甜味剂的最优空间结构与甜味受体蛋白的稳定空间结构进行分子对接模拟，获得结合能最低的结构作为最优结合结构；

7、根据最优结合结构计算出甜味剂与甜味受体蛋白的最优结合信息；所述最优结合信息包括如下的一项或多项：结合位点，结合能，甜味剂与氨基酸残基之间的距离及相互作用力的种类、数量；所述相互作用力选自氢键、范德华力、疏水作用力和π-π堆积中的一种或多种；

8、根据最优结合信息评价如下的一项或多项的甜味剂组合物指标：甜味是否易被感知、甜味是否具有层次感、甜味强度、甜味持续时间。

9、本发明第一方面的任意实施方式中，最优结合信息中，若甜味剂在甜味受体蛋白的细胞膜外区域存在结合位点，则包含该甜味剂的甜味剂组合物的甜味易被感知。

10、本发明的任意实施方式中，氨基酸残基为甜味受体蛋白的氨基酸残基。

11、本发明的任意实施方式中，甜味受体蛋白tas1r2的氨基酸残基包括但不限于val64、val66、asn44、tyr282、asp278、val309、tyr103、thr242、ser212、asp213、gln244、pro245、leu279。前述的英文字母代表氨基酸残基类型，数字代表氨基酸残基在甜味受体蛋白上的位置。

12、本发明的任意实施方式中，甜味受体蛋白tas1r3的氨基酸残基包括但不限于gln794、gln636、gln637、thr724、pro791。前述的英文字母代表氨基酸残基类型，数字代表氨基酸残基在甜味受体蛋白上的位置。

13、本发明的任意实施方式中，甜味受体蛋白tas1r2的细胞膜外区域为甜味受体蛋白tas1r2细胞膜外vfd区域，优选为细胞膜外vfd区域中心的口袋状空腔。

14、本发明的任意实施方式中，甜味受体蛋白tas1r3的细胞膜跨膜区域为甜味受体蛋白tas1r3的细胞alpha螺旋跨膜区，优选为甜味受体蛋白tas1r3的细胞alpha螺旋跨膜区中心口袋状的上部。

15、本发明第一方面的任意实施方式中，最优结合信息中，甜味剂与甜味受体蛋白细胞膜外区域的结合位点的结合能越小，则包含该甜味剂的甜味剂组合物的甜味易感知程度越高。

16、本发明第一方面的任意实施方式中，最优结合信息中，若甜味剂与甜味受体蛋白细胞膜外区域的结合位点的结合能小于-6.0kcal/mol，则包含该甜味剂的甜味剂组合物的甜味易被感知。

17、本发明第一方面的任意实施方式中，最优结合信息中，若不同种甜味剂分别在甜味受体蛋白的细胞膜外区域和细胞膜跨膜区域存在结合位点，则包含前述不同种甜味剂的甜味剂组合物具有甜味层次感。

18、本发明第一方面的任意实施方式中，最优结合信息中，当甜味剂组合物包含一种甜味剂时，甜味剂与甜味受体蛋白的结合能越小，则该甜味组合物的甜味强度越高；或者，当甜味剂组合物包含多种甜味剂时，甜味剂与甜味受体蛋白的结合位点数量越多，则该甜味剂组合物的甜味强度越高。

19、本发明第一方面的任意实施方式中，当甜味剂组合物包含多种甜味剂时，与(多种甜味剂的)结合位点在甜味受体蛋白的同一区域的甜味剂组合物相比，(多种甜味剂的)结合位点分布于甜味受体蛋白的不同区域的甜味剂组合物的甜味强度更高。

20、本发明第一方面的任意实施方式中，与结合位点在甜味受体蛋白的细胞膜外区域的甜味剂组合物相比，在甜味受体蛋白的细胞膜跨膜区域存在结合位点的甜味剂组合物的甜味持续时间更长。

21、本发明的任意实施方式中，所述方法包括如下的一项或多项：

22、(1)由pubchem服务器获得甜味剂的分子结构(的sdf文件)；

23、(2)利用量子化学密度泛函理论，在298.15k温度下水环境中对甜味剂的分子结构依次进行几何优化和频率分析；

24、优选地，采用gaussian 09(version 7.0,gaussian inc.,usa)软件，在dft//b3lyp/6-31g(d,p)理论水平上结合类导体极化连续体模型(cpcm)在298.15k温度下水环境中对糖精钠的分子结构依次进行几何优化和频率分析；

25、(3)甜味受体蛋白为甜味受体蛋白tas1r2和/或甜味受体蛋白tas1r3；

26、(4)通过alphafold服务器获得甜味受体蛋白的稳定空间结构；

27、(5)采用autodock(例如autodock vina)软件将甜味剂的最优空间结构与甜味受体蛋白的稳定空间结构进行分子对接模拟；

28、(6)采用autodock(例如autodock vina)软件根据最优结合结构计算出甜味剂与甜味受体蛋白的最优结合信息；

29、(7)所述方法还包括：将最优结合结构通过pymol进行可视化处理；

30、(8)所述甜味剂组合物为用于烟用接装纸的甜味剂组合物。

31、本发明中，甜味剂为本领域允许使用且常规采用的甜味剂，包括但不限于糖精钠、纽甜、甜蜜素等。

32、本发明第二方面提供一种筛选甜味剂组合物的方法，包括如下步骤：

33、按照本发明第一方面的方法评价甜味剂组合物；

34、选取出具有最多的指标正向结果的甜味剂组合物。

35、本发明第二方面的任意实施方式中，指标正向结果包括甜味易被感知、甜味具有层次感、甜味强度更高、甜味持续时间更长中的一项或多项。

36、本发明第三方面提供一种评价甜味剂组合物的装置，其中，所述甜味剂组合物包含一种或多种功能甜味剂；

37、所述装置包括甜味剂结构获取模块、甜味受体蛋白结构获取模块、分子对接模拟模块、计算模块和评价模块；其中，

38、所述甜味剂结构获取模块，用于获得甜味剂的分子结构，根据密度泛函理论对甜味剂的分子结构依次进行几何优化和频率分析，以获得的最低能量的空间结构作为甜味剂的最优空间结构；

39、所述甜味受体蛋白结构获取模块，用于获得甜味受体蛋白的稳定空间结构；

40、所述分子对接模拟模块，用于以甜味剂的最优空间结构与甜味受体蛋白的稳定空间结构进行分子对接模拟，获得的结合能最低的结构作为最优结合结构；

41、所述计算模块，用于根据最优结合结构计算出甜味剂与甜味受体蛋白的最优结合信息；所述最优结合信息包括如下的一项或多项：结合位点，结合能，甜味剂与氨基酸残基之间的距离及相互作用力的种类、数量；所述相互作用力选自氢键、范德华力、疏水作用力和π-π堆积中的一种或多种；

42、所述评价模块，用于根据最优结合信息评价如下的一项或多项的甜味剂组合物指标：甜味是否易被感知、甜味是否具有层次感、甜味强度、甜味持续时间。

43、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：最优结合信息中，若甜味剂在甜味受体蛋白的细胞膜外区域存在结合位点，则包含该甜味剂的甜味剂组合物的甜味易被感知。

44、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：甜味剂与甜味受体蛋白细胞膜外区域的结合位点的结合能越小，则包含该甜味剂的甜味剂组合物的甜味易感知程度越高。

45、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：最优结合信息中，若不同种甜味剂分别在甜味受体蛋白的细胞膜外区域和细胞膜跨膜区域存在结合位点，则包含前述不同甜味剂的甜味剂组合物具有甜味层次感。

46、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：最优结合信息中，当甜味剂组合物包含一种甜味剂时，甜味剂与甜味受体蛋白的结合能越小，则该甜味组合物的甜味强度越高；或者，当甜味剂组合物包含多种甜味剂时，甜味剂与甜味受体蛋白的结合位点数量越多，则该甜味剂组合物的甜味强度越高。

47、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：当甜味剂组合物包含多种甜味剂时，与(多种甜味剂的)结合位点在甜味受体蛋白的同一区域的甜味剂组合物相比，(多种甜味剂的)结合位点分布于甜味受体蛋白的不同区域的甜味剂组合物的甜味强度更高。

48、本发明第三方面的任意实施方式中，所述评价模块用于按照以下方式评价：与结合位点在甜味受体蛋白的细胞膜外区域的甜味剂组合物相比，在甜味受体蛋白的细胞膜跨膜区域存在结合位点的甜味剂组合物的甜味持续时间更长。

49、本发明第四方面提供一种筛选甜味剂组合物的装置，包括本发明第三方面的评价甜味剂组合物的装置以及筛选模块；其中，

50、所述评价甜味剂组合物的装置，用于评价甜味剂组合物的各项指标；

51、所述筛选模块，用于选取出具有最多的指标正向结果的甜味剂组合物。

52、本发明第五方面提供一种评价甜味剂组合物或筛选甜味剂组合物的装置，包括存储器和处理器，其中，

53、存储器，用于存储指令；

54、处理器，其耦合到所述存储器，处理器被配置为基于所述存储器存储的指令执行如本发明第一或第二方面的方法。

55、本发明第六方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如本发明第一或第二方面的方法。

56、本发明取得的有益效果：

57、本发明方法通过对甜味剂最优空间结构与甜味受体蛋白稳定空间结构进行分子对接模拟，能够准确评价甜味剂组合物的各项指标，从而筛选出最优的甜味剂组合物，避免了对传统感官评价方法的依赖。