基于S型曲线法分析气味相互作用的方法

基于s型曲线法分析气味相互作用的方法
技术领域
1.本发明属于食品风味化学技术领域，涉及基于s型曲线法分析气味相互作用的方法。


背景技术：

2.香气是及其加工制品的主要表现形式之一，也是评价其产品品质的重要指标。以往的研究主要集中在对其香气物质的鉴定和筛选，对于香气物质相互作用的研究甚少，研究的香气协同作用有助于更好地了解的香气组成，为加工产品的香气的改善提供理论指导和技术支持。
3.分子对接技术是利用计算机模拟程序把配体小分子放在受体活性位点处，按照几何互补和能量互补的原则，通过打分函数筛选出配体与受体间最佳结合模式的一种技术。气味配体与嗅觉受体之间的相互作用需要昂贵的实验费用高并且需要很长时间花费，但计算化学的进步使得研究者们可以通过受体-配体相互作用的建模(计算机)轻松实现，如分子对接、分子模拟等。气味配体与嗅觉受体之间的反应和相互作用的平衡类似于酶和底物的相互作用。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是提供了基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，为香气物质间协调作用方法的研究提供了理论基础和技术指导。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.本发明的提供了基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.s1、判断浓度c和检测概率p关系：用基质将待测的同种香韵香气物质a、b及ab混合物以2为稀释因子稀释多个梯度，分别测定多个梯度下，物质a、b及ab混合物的检测概率p(a)、p(b)、p(ab)，p＝正确人数/嗅闻人数；
8.s2、对步骤s1得出的多个数据点绘制浓度c-检测概率p的曲线，通过公式p(ab)＝p(a)+p(b)-p(a)p(b)，计算混合物的理论检测概率p(ab)，绘制log(混合物浓度)-概率p(ab)曲线并进行拟合，得到理论拟合s曲线，其中，p(a)表示组分a的检测概率，p(b)表示组分b的检测概率；其中相关系数r应大于0.9，根据公式y＝1/(1+exp(-(x-x0)/b))进行拟合，得到s拟合曲线，式中：y为检测概率；x为浓度的对数值，x＝logc；x0为阈值的对数值；b-1为s曲线的斜率，确立同种香韵香气物质的浓度与检测概率的模型，并由此计算出香气化合物的阈值，根据实际阈值和理论阈值的比值，判断物质之间的协同作用效果。
9.优选的，步骤s2中，协同作用判定标准：d＝实验阈值/理论阈值，当d》1时，掩盖作用；d＝1时，无作用；0.5《d《1时，加成作用；d《0.5时，协同作用。
10.优选的，步骤s1中，基质包括丙二醇溶液，丙二醇溶液的浓度为15-25％。
11.优选的，步骤s2中，浓度c-检测概率p的曲线采用origin 2018软件绘制。
12.优选的，还包括：使用autodock分析待测的同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接的情况。
13.优选的，分析待测的同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接的情况包括一下步骤：
14.r1、首先预测了人体嗅觉受体or52d1的蛋白结构，先对嗅觉受体or52d1进行预处理操作，即去水、加氢、加电荷等，然后通过程序预测对接位点以及考虑是否保留对接口袋附近的水分子或金属离子，将or52d1与待测同种香韵香气物质在蛋白受体结合坐标下分别进行结合模拟并分析机制及作用力类型；
15.r2、对接结束后分析对接模型，下载最优构象，结合机制结果分析，将配体的构象文件与蛋白构象文件共同导入到pymol中，生成二者结合位置图并导出至pdbqt文件；
16.r3、单个香气物质与嗅觉受体or52d1对接完成后，将它们的对接结果分别与同种香韵的另一个香气物质进行对接，根据结合能大小的改变，来判断物质之间的协同作用效果。
17.优选的，步骤r3中，香气物质间协同作用效果判断依据为：wa为香气物质a的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wb为香气物质b的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wab为香气物质a的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质b的小子对接的最低结合能，反之，wba为香气物质b的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质a的小子对接的最低结合能。若wab均大于wa、wb,则a对b有掩盖作用；若wab处于wa和wb之间,则a对b有加成作用；若wab均小于wa、wb，则a对b有协同作用；若wab等于wb，则a对b无作用。反之，wba的判断标准同上。
18.优选的，待测的同种香韵香气物质来自于茶叶、咖啡、香料。
19.优选的，步骤s1中，稀释10个梯度。
20.综上所述，本发明的一种基于s型曲线法研究香气成分相互作用的方法包括本发明利用origin 2018软件和autodock软件，通过强度关系预测和分子对接结合能和位点的变化，考察中同种香韵香气物质组合前后的香气强度值变化和分子对接结合能和位点的变化，从而研究中同种香韵香气物质香气相互作用关系。本发明建立s曲线模型和分子对接，以此考察中同种香韵香气物质组合前后的变化，能够更直观的反映浓度与检测概率的相关性，同时直观的反映出中同种香韵香气物质的相互协同作用效果，可以用于更多香气物质间协同作用方法的研究，适用性广泛。
21.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明对香气物质的研究取得了突破性进展，弥补了香气物质香气相互作用研究技术方面的空白。为混合气味，特别是茶叶风味的改善提供了理论支持和技术指导。
附图说明
22.图1为实施例1的香叶醇+仲辛酮的s曲线图(a-b)。
23.图2为实施例1的香叶醇+仲辛酮的s曲线图(b-a)。
24.图3为实施例2中的香叶醇、仲辛酮和嗅觉受体or52d1对接图(a-b)。
25.图4为实施例2中的香叶醇、仲辛酮和嗅觉受体or52d1对接图(b-a)。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
27.以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
28.实施例1同种香韵香气物质之间相互作用的结果
29.实验方法
30.1.1、一个判断浓度c和检测概率p关系的步骤，用去离子水和丙二醇配制浓度为20％丙二醇溶液的基质，将茶叶同种香韵香气物质a、b及ab混合物以2为稀释因子稀释10个梯度，分别测定10个梯度下，物质a、b及ab混合物的检测概率p(a)、p(b)、p(ab)，p＝正确人数/嗅闻人数；
31.1.2、利用origin 2018软件，对上述步骤得出的10个数据点绘制浓度c-检测概率p的曲线，通过公式p(ab)＝p(a)+p(b)-p(a)p(b)，计算混合物的理论检测概率p(ab)，绘制log(混合物浓度)-概率p(ab)曲线并进行拟合，得到理论拟合s曲线，其中，p(a)表示组分a的检测概率，p(b)表示组分b的检测概率；其中相关系数r应大于0.9，根据公式y＝1/(1+exp(-(x-x0)/b))进行拟合，得到s拟合曲线，式中：y为检测概率；x为浓度的对数值，x＝logc；x0为阈值的对数值；b-1为s曲线的斜率，确立同种香韵香气物质的浓度与检测概率的模型，并由此计算出香气化合物的阈值，根据实际阈值和理论阈值的比值，判断物质之间的协同作用效果；
32.协同作用判定标准：d＝实验阈值/理论阈值，当d》1时，掩盖作用；d＝1时，无作用；0.5《d《1时，加成作用；d《0.5时，协同作用。
33.实验结果
34.如下表1、图1-2所示。其中，图1-2是表1中香叶醇+仲辛酮的s曲线图(a-b)和香叶醇+仲辛酮的s曲线图(b-a)。
35.表1同种香韵香气物质之间相互作用的结果
[0036][0037]
由表1可以看出同种香韵相互作用时，原有香韵的阈值发生了改变，使得实测阈值和理论阈值存在偏差，两者之间的比值有大于1也有小于1。通过同种香韵协同作用研究，发现同种香韵之间主要具有协同或加成作用。
[0038]
实施例2同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接
[0039]
实验方法
[0040]
2.1、使用autodock研究茶叶中同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接。首先预测了人体嗅觉受体or52d1的蛋白结构，先对嗅觉受体or52d1进行预处理操作，即去水、加氢、加电荷等，然后通过程序预测对接位点以及考虑是否保留对接口袋附近的水分子或金属离子，将or52d1与茶叶同种香韵香气物质在蛋白受体结合坐标下分别进行结合模拟并分析机制及作用力类型；对接结束后分析对接模型，下载最优构象，结合机制结果分析，将配体的构象文件与蛋白构象文件共同导入到pymol中，生成二者结合位置图并导出至pdbqt文件。
[0041]
2.2、单个香气物质与嗅觉受体or52d1对接完成后，将它们的对接结果分别与同种香韵的另一个香气物质进行对接，根据结合能大小的改变，来判断物质之间的协同作用效果。香气物质间协同作用效果判断依据为：wa为香气物质a的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wb为香气物质b的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wab为香气物质a的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质b的小子对接的最低结合能，反之，wba为香气物质b的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质a的小子对接的最低结合能。若wab均大于wa、wb,则a对b有掩盖作用；若wab处于wa和wb之间,则a对b有加成作用；若wab均小于wa、wb，则a对b有协同作用；若wab等于wb，则a对b无作用。反之，wba的判断标准同上。
[0042]
实验结果
[0043]
结果如表2、图3-4所示。表2为茶叶6种同种香韵香气物质与嗅觉受体or52d1的对接结合能及以氢键结合的氨基酸。图3-4是表2中香叶醇、仲辛酮和嗅觉受体or52d1对接图(a-b)和香叶醇、仲辛酮和嗅觉受体or52d1对接图(b-a)。
[0044]
表2同种香韵香气物质与嗅觉受体or52d1的最低对接结合能及以氢键结合的氨基酸
[0045][0046]
由表2可以看出，以or52d1为受体，与6种同种香韵香气物质进行半柔性分子对接，结合自由能均小于-1.2kcal/mol，结合自由能越低则打分越高，从而可以挑选出最牢固的结合模式，因此选择最低的结合自由能。6种同种香韵香气物质与嗅觉受体or52d1的最低对接结合能范围从-3.41kcal/mol到-5kcal/mol，说明说明对接得到的构象是合理的，分子对接技术可以更清晰地了解or52d1分子与香气物质相互作用体系中的作用力类型。
[0047]
表3为每组同种香韵香气物质先后与嗅觉受体or52d1的对接结合能及以氢键结合的氨基酸。
[0048]
表3同种香韵香气物质先后与嗅觉受体or52d1的对接结合能及以氢键结合的氨基酸
[0049][0050]
由表3可以看出，通过分子对接技术，结果表明，香气物质的加入顺序影响嗅觉受体or52d1的结合亲和力，对接结合能及以氢键结合的氨基酸都会有所差异。以香叶醇和仲辛酮为例，香叶醇与or52d1对接的最低结合能为-3.96kcal/mol，以氢键结合关键氨基酸为ala-258。仲辛酮与or52d1对接的最低结合能为-3.41kcal/mol，以氢键结合关键氨基酸为his-108。香叶醇和仲辛酮都与嗅觉受体or52d1对接时，在香叶醇与嗅觉受体or52d1对接后，再与仲辛酮对接，对接的最低结合能为-3.85kcal/mol，处于-3.41kcal/mol和-3.96kcal/mol之间，以氢键结合关键氨基酸为ala-258和ser-261；反之，仲辛酮与嗅觉受体or52d1对接后，再与香叶醇对接，对接的最低结合能为-4.03kcal/mol，低于-3.96kcal/mol，以氢键结合关键氨基酸为his-108。两个香气物质香叶醇、仲辛酮与嗅觉受体or52d1对接后，对接结合能都有所变化。
[0051]
假设wa为香气物质a的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wb为香气物质b的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wab为香气物质a的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质b的小子对接的最低结合能，反之，wba为香气物质b的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质a的小子对接的最低结合能。若wab均大于wa、wb,则a对b有掩盖作用；若wab处于wa和wb之间,则a对b有加成作用；若wab均小于wa、wb，则a对b有协同作用；若wab等于wb，则a对b无作用。反之，wba的判断标准同上。那么，香叶醇和仲辛酮之间a-b作用为加成效应，b-a为协同效应，我们发现分子对接的结果与s曲线判断香气物质之间相互作用的结果相同，另外两组经过试验计算也与之对应。
[0052]
由此可得，一种基于s型曲线法和研究茶叶香气成分相互作用的方法，操作简单、直观可靠。为香气物质间协调作用方法的研究提供了理论基础和技术指导。
[0053]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、判断浓度c和检测概率p关系：用基质将待测的同种香韵香气物质a、b及ab混合物以2为稀释因子稀释对个梯度，分别测定多个梯度下，物质a、b及ab混合物的检测概率p(a)、p(b)、p(ab)，p＝正确人数/嗅闻人数；s2、对步骤s1得出的多个数据点绘制浓度c-检测概率p的曲线，通过公式p(ab)＝p(a)+p(b)-p(a)p(b)，计算混合物的理论检测概率p(ab)，绘制log(混合物浓度)-概率p(ab)曲线并进行拟合，得到理论拟合s曲线，其中，p(a)表示组分a的检测概率，p(b)表示组分b的检测概率；其中相关系数r应大于0.9，根据公式y＝1/(1+exp(-(x-x0)/b))进行拟合，得到s拟合曲线，式中：y为检测概率；x为浓度的对数值，x＝logc；x0为阈值的对数值；b-1为s曲线的斜率，确立同种香韵香气物质的浓度与检测概率的模型，并由此计算出香气化合物的阈值，根据实际阈值和理论阈值的比值，判断物质之间的协同作用效果。2.根据权利要求1所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，步骤s2中，协同作用判定标准：d＝实验阈值/理论阈值，当d>1时，掩盖作用；d＝1时，无作用；0.5<d<1时，加成作用；d<0.5时，协同作用。3.根据权利要求1所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，步骤s1中，基质包括丙二醇溶液，丙二醇溶液的浓度为15-25％。4.根据权利要求1所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，步骤s2中，浓度c-检测概率p的曲线采用origin 2018软件绘制。5.权利要求1所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，还包括：使用autodock分析待测的同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接的情况。6.根据权利要求5所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，分析待测的同种香韵香气物质分别与人体嗅觉受体or52d1进行分子对接的情况包括以下步骤：r1、首先预测了人体嗅觉受体or52d1的蛋白结构，先对嗅觉受体or52d1进行预处理操作，即去水、加氢、加电荷等，然后通过程序预测对接位点以及考虑是否保留对接口袋附近的水分子或金属离子，将or52d1与待测同种香韵香气物质在蛋白受体结合坐标下分别进行结合模拟并分析机制及作用力类型；r2、对接结束后分析对接模型，下载最优构象，结合机制结果分析，将配体的构象文件与蛋白构象文件共同导入到pymol中，生成二者结合位置图并导出至pdbqt文件；r3、单个香气物质与嗅觉受体or52d1对接完成后，将它们的对接结果分别与同种香韵的另一个香气物质进行对接，根据结合能大小的改变，来判断物质之间的协同作用效果。7.根据权利要求6所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，步骤r3中，香气物质间协同作用效果判断依据为：wa为香气物质a的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wb为香气物质b的小分子与嗅觉受体or52d1对接的最低结合能，wab为香气物质a的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质b的小子对接的最低结合能，反之，wba为香气物质b的小分子与or52d1对接后的复合大蛋白与同种香韵香气物质a的小子对接的最低结合能。若wab均大于wa、wb,则a对b有掩盖作用；若wab处于wa和wb之间,则a对b有加成作用；若wab均小于wa、wb，则a对b有协同作用；若wab等于wb，则a对b无作用。反之，wba的判断标准同上。
8.根据权利要求1或5所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，待测的同种香韵香气物质来自于茶叶、咖啡、香料。9.根据权利要求1或5所述的基于s型曲线法分析气味相互作用的方法，其特征在于，步骤s1中，稀释10个梯度。

技术总结
本发明涉及基于S型曲线法分析气味相互作用的方法，包括：S1、判断浓度C和检测概率P关系：用基质将待测的同种香韵香气物质A、B及AB混合物以2为稀释因子稀释多个梯度，分别测定多个梯度下，物质A、B及AB混合物的检测概率P(A)、P(B)、P(AB)，p＝正确人数/嗅闻人数；S2、对步骤S1得出的多个数据点绘制浓度C-检测概率P的曲线，通过公式P(AB)＝P(A)+P(B)-P(A)P(B)，计算混合物的理论检测概率P(AB)，绘制log(混合物浓度)-概率P(AB)曲线并进行拟合，得到理论拟合S曲线；本发明为香气物质间协调作用方法的研究提供了理论基础和技术指导。法的研究提供了理论基础和技术指导。法的研究提供了理论基础和技术指导。


技术研发人员：肖作兵 杨恩情 朱建才 牛云蔚
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/4