氨基酸类保护剂的冻结特性及抑制冰晶机理研究

本文借助差式扫描量热法(DSC)研究了降温速率(5、10、20、50、100℃/min)和溶液浓度(0.5、1、2、3、4 mol/L)对L-赖氨酸、L-脯氨酸、甘氨酸和L-丝氨酸等典型氨基酸类保护剂热物性参数的影响。研究结果表明:溶液浓度对低温保护剂溶液热物性参数的影响比降温速率的影响更加显著;在低溶液浓度(0.5 mol/L和1 mol/L)条件下,L-脯氨酸的未冻水含量高于其它3种氨基酸,表明在低浓度溶液中,L-脯氨酸的结合水能力更强;在高溶液浓度(2 mol/L和3 mol/L)条件下,L-赖氨酸的未冻水含量高于其它3种氨基酸,因为在相同浓度溶液中,L-赖氨酸官能团浓度高于其它3种氨基酸,且其分子链较长,官能团自键合概率低,对冰晶抑制效果更强,表现出更高的未冻水含量。

明胶水解物对冰淇淋中冰晶生长的抑制作用

本文研究了明胶水解物对冰淇淋中冰晶生长的抑制作用。明胶水解物是用明胶以木瓜酶水解制得。冰晶生长控制在-14℃～-12℃热循环中,变温速率为每3min一个循环。实验指出,含肽的水解物级分分子量范围约在2000～5000Da,它与分子量大于7000Da的含肽水解物相比,对冰淇淋中冰晶的生长具有最高的抑制活力。水解物中的明胶肽的大小分布受水解时的pH的影响。要制备具有最高冰晶生长抑制活力的肽的最佳水解条件是37℃、pH7、10min,木瓜酶:明胶=1:100。此条件取决于明胶的类型与来源。本文讨论了明胶肽对冰晶生长抑制作用的可能的机理。

肌醇类冰晶抑制剂和海藻糖对山羊精子冷冻保存效果的影响

为进一步降低冷冻解冻过程对山羊精子的理化损伤,本试验系统检验了肌醇类冰晶抑制剂(SIB)和海藻糖对山羊精子的冷冻保护效果。采用假阴道法采集6只云南黑山羊精液,离心洗涤去除精浆后和冷冻稀释液混合,经4℃平衡、液氮气相预冻后直接投入液氮保存。解冻后检测精子活力、顶体、质膜以及低渗耐受性。同时采用透射电镜(TEM)观察冷冻对精子超微结构的影响。结果表明:1,4-环己二醇(1,4-CHD)和海藻糖处理组精子活力(41.35%±8.14%和43.59%±6.23%)、顶体完整性(62.73%±7.62%和64.29%±7.81%)和低渗耐受性(40.29%±7.41%和39.79%±6.58%)均显著高于对照组(35.97%±6.21%、55.46%±8.91%和34.17%±5.68%,P<0.05),且海藻糖可以有效抑制冷冻解冻过程导致的精子凋亡。流式分析结果表明,1,4-CHD不能降低冷冻对山羊精子质膜完整性和磷脂酰丝氨酸(PS)分布的损伤,但是海藻糖可以显著降低冷冻解冻过程中对山羊精子质膜的损伤。电镜结果表明,冷冻对精子质膜和顶体等结构损伤严重,解冻后部分精子质膜发生肿胀、脱落或断裂等现象。而且,顶体外膜存在脱落现象,顶体内容物发生部分甚至完全泄漏。电镜结果进一步证实海藻糖对冷冻精子质膜的保护效果要优于1,4-环己二醇。总之,肌醇类SIB和海藻糖可以降低山羊精子的冷冻损伤,但相对于海藻糖而言,肌醇类SIB并不能降低冷冻对山羊精子质膜的损伤。

虾壳源多肽酶解条件的优化及其抗冻活性和作用机制的探究

目的优化从虾壳中提取多肽的酶解条件,并探究虾壳多肽的抗冻活性及作用机制。方法以小龙虾虾壳为原料,使用复合酶酶解提取多肽。在单因素实验的基础上,通过正交实验得到虾壳最佳酶解条件。以面包酵母菌为抗冻测试对象测试其抗冻能力。采用液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS/MS)对虾壳多肽的组成进行鉴定,基于多肽的理化性质和序列,结合抗冻预测平台筛选抗冻肽(antifreeze peptides,AFPs)。使用分子动力学模拟探究了AFPs的作用机制。结果在酶解温度40℃,底物质量浓度20mg/mL,加酶量12000U,酶比0.33的最佳酶解条件下,多肽提取率达到了70%以上。虾壳多肽中含有1004种肽段,能明显提升酵母菌存活率。从具有抗冻活性且置信度靠前的20条多肽中进一步筛选出了潜在的抗冻肽AFP1、AFP2。AFP2和冰面之间形成的氢键数量为14,部分水分子同时与2个氨基酸残基形成氢键,充当水桥稳定多肽的构象,AFP2与冰之间的结合能为-105.08 kcal/mol,冰结合模拟效果理想。结论AFPs与冰结合并抑制冰晶生长可能归因于带电荷的亲水性氨基酸残基与水分子形成的氢键、范德华力等分子间作用力,可开发为有益的冷冻保护剂,用于冷冻食品加工,具备良好的应用前景。

γ-聚谷氨酸在冷冻食品中的应用及其抗冻机理的研究进展

食品在贮藏和运输过程中常常因为冰晶的形成和重结晶的变化而导致品质劣变,目前,添加抗冻剂是延缓冷冻食品劣变、保持食品品质的有效手段。γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)是一种阴离子型多肽聚合物,分子链上含有大量的羧基,通过氢键连接水分子,抑制了水分迁移和冰晶的生长,具有优异的抗冻功效。同时,γ-PGA具有低盐、低热量、促进矿物质吸收等优势,相比传统的商业抗冻剂,更能满足消费者“减糖、减盐、减油”的需求。本文基于目前γ-PGA的研究现状,综述γ-PGA的基本结构、抗冻机理以及在食品工业中的应用进展,以期为开发基于食品级的γ-PGA抗冻剂及其在食品领域的应用提供理论参考。

抗冻蛋白提高植物抗寒性研究进展

低温是影响植物生长发育及地域分布的主要生态因子,提高冷敏感植物的抗寒性具有重要的理论和现实意义。对抗冻蛋白基因的研究表明,将这些基因转入冷敏感植物可以明显提高植物抗寒性。本文就近几年关于抗冻蛋白作用机理进行了总结,并综述了抗冻蛋白基因提高植物抗寒性的研究进展,这为植物抗寒性分子育种提供了理论依据和新的技术思路。

植物冰结构蛋白的功能机制及其应用

冰结构蛋白是具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质.介绍了最近的抗冻蛋白的分类,植物冰结构蛋白作用机制,植物冰结构蛋白与其它病程相关性蛋白或酶的同源性,冰结构蛋白与冰晶间的相互作用,热滞效应和抑制重结晶作用,及其在生产中的应用.

食品源抗冻多肽的制备及冰晶抑制作用研究

目的:因抗冻蛋白具有控制冰晶生长,减少细胞损伤及保持产品原有组织结构、质地和品质的特点和突出意义而成为研究的热点。方法:以食品源的食用明胶为原材料,通过控制木瓜蛋白酶的切割条件,将活性多肽切割为具有特定的肽链长度和结构组成,从而使抗冻活性得以高效实现。结果:酶切多肽抗冻活性的实现受酶/底物比、酶解时间、酶解温度等条件的影响。优化的酶解条件为:pH7.0,酶/底物配比1∶10;酶解时间30min;酶解温度37℃。通过Sephadex G-50和Sephadex C-25色谱分离以及MALDI-TOF质谱鉴定,分子质量在700～1318u的亲水多肽表现显著的抗冻活性。结论:多肽酶解液在经cold-heat-stage循环后冰晶的生长和抗冻活性表现出特定的规律。控制优化酶解条件是实现多肽抗冻活性的关键所在。抗冻多肽与冰结构分子的作用机制服从表面亲水-互补作用模式。

抗冻蛋白的研究进展及其在食品工业中的应用

抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质,因其特殊的结构和功能,抗冻蛋白引起了研究人员的极大兴趣.探讨了近年来抗冻蛋白的研究进展,介绍了目前已知的抗冻蛋白的来源、特性、测定方法、基因结构及在食品工业中的应用.抗冻蛋白对冷冻食品有显著的品质改良功能,是未来冷冻食品工业中极具潜力的抗冻添加剂.

植物抗冻蛋白的研究进展及其应用

抗冻蛋白(antifreezeproteins,AFPs)是一类具有热滞效应和冰晶重结晶抑制效应的蛋白质,它们在受到低温环境胁迫时产生,能够使机体抵御冰冻环境.AFPs已经在多种冰冻耐受机体中发现,包括鱼类、昆虫、陆生节肢动物、细菌、真菌和植物,其中有关植物AFPs的研究起步较晚.综述了植物AFPs的发现,理化性质,组织及细胞定位,生理功能,作用机理,结构模型,及其在农业,医学,食品工业等方面的应用价值.

昆虫抗冻蛋白的研究进展

抗冻蛋白是具有热滞效应,能结合并抑制新的冰晶生长,能抑制冰的重结晶的一类蛋白质。近几年来,昆虫抗冻蛋白的研究取得了较快的发展,本文就昆虫抗冻蛋白的结构、活性的调控、功能与应用做一综述。

肌醇类SIB对云南半细毛羊精液冷冻保护效果影响的研究

为了进一步降低冷冻过程中冰晶形成对云南半细毛羊精子的机械损伤,实验首次检验了肌醇类冰晶抑制剂(SIB)对绵羊精子的冷冻保护效果。采用的SIB是1,4-环己二醇(1,4-CHD)。电刺激采集精液后,经4℃平衡、液氮气相预冻后直接投入液氮保存。结果表明:1,4-CHD不能提高云南半细毛羊冷冻精子的活力,而且随着1,4-CHD浓度的增加,精子活力呈逐步下降趋势。此外,1,4-CHD也不能改善解冻后云南半细毛羊精子的顶体状态和质膜完整性。解冻后,当用等渗缓冲液稀释精子时,1,4-CHD冷冻组精子的质膜破损率明显高于不含1,4-CHD的对照组(P<0.05)。然而,SIB的存在可能有利于冷冻精子磷脂酰丝氨酸(PS)正常分布的维持。解冻后,1,4-CHD冷冻组精子的PS标记率明显低于对照组(P<0.01)。当分别采用渗透压为404 mOsm,528 mOsm,648mOsm或853mOsm的缓冲液去稀释解冻后的精子时,就移动速度和质膜完整性指标而言,4个处理组之间差异不显著(P>0.05)。总之,肌醇类SIB并不能改善云南半细毛羊冷冻精子的活力、移动速度、顶体以及质膜完整性等指标。然而1,4-CHD可能抑制冷冻解冻过程引起的细胞早期凋亡。

植物冰结构蛋白及其在食品中的应用研究进展

冰结构蛋白是有机体为抵御外界寒冷而产生的一类蛋白类化合物。植物冰结构蛋白具有热滞活性低、修饰冰晶形态、抑制冰晶生长及重结晶性强的特点。综述植物冰结构蛋白基因的生理作用、特性、结构模型、作用机理及其在食品方面的应用。