米谷蛋白淀粉样纤维聚集体自组装过程中蛋白质结构演变、功能性质及体外消化性研究

蛋白质自组装形成淀粉样纤维聚集体,是改善和拓宽食品蛋白质功能性质的重要手段。本文研究了pH 2.0和85℃加热不同时间形成的米谷蛋白淀粉样纤维聚集体(RAFA)自组装过程中蛋白质结构演变、黏度和热力学等功能性质,以及RAFA在模拟胃液和小肠液中的消化行为。结果显示,在pH 2.0、85℃条件下,天然米谷蛋白高分子量亚基逐渐水解成12 ku以下的小分子肽。随着加热时间的延长,RAFA的β-折叠构含量从0 h的(22.76±0.49)%增至峰值6 h时的(32.11±0.52)%,表明RAFA的形成是蛋白质先水解后多肽重组聚集的过程。另外,RAFA表现出较高的热稳定性,其放热峰的Tmax值从0 h的(70.34±0.51)℃增至峰值4 h时的(174.55±0.34)℃。体外消化的透射电镜结果显示,热处理6 h和10 h的纤维消化趋势一致,胃蛋白酶消化60 min后,一部分具有分枝状的长纤维被酶解成短小纤维,同时观察到较大的聚集体颗粒。胰酶作用后纤维结构减少,大的聚集体颗粒被酶解为小聚集体颗粒,即RAFA表现出胃蛋白酶抗性。本研究结果为利用蛋白质纤维聚集体构建新型食品提供了理论参考。

大豆蛋白纤维聚集体的体外消化特性研究

目的探究大豆蛋白纤维聚集体的体外消化特性。方法以大豆分离蛋白为材料,通过在pH 2.0条件下调控大豆蛋白形成大豆蛋白纤维聚集体。采用标准的静态体外消化模型INFOGEST 2.0对大豆蛋白纤维聚集体进行体外模拟消化实验,并通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、动态光散射仪(dynamic light scattering,DLS)及液相色谱-质谱法(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)对不同消化时间的胃肠消化产物的分子质量、粒径及肽段组成进行鉴定。结果大豆蛋白纤维聚集体通过消化后被水解为10~15 kDa小分子的肽,其粒径分布由120~800 nm减小至12~120 nm。LC-MS证实消化过程中肽段数量随着消化时间的增加呈阶梯式水解。主成分分析结果显示胃肠消化不同阶段产物组成具有明显的差异性。结论大豆蛋白纤维聚集体在体外模拟消化过程中,在胃/肠阶段中其分子量、粒径及肽段组成均表现出不同的消化行为,这可为大豆产品在消化过程中营养特性的变化提供理论参考。

贮藏过程中米谷蛋白纤维聚集体理化性质变化规律

目的:探究贮藏时间与不同加热时间下米谷蛋白纤维聚集体(Rice glutelin fibril aggregates,RGFAs)溶液功能特性之间的关系。方法:以米谷蛋白(Rice glutelin,RG)为原料,在85℃、pH 2.0的条件下加热2~15h制备得到RGFAs,在4℃下分别贮藏1d和4d,测定不同RGFAs样品的表面疏水性、乳化性、剪切黏度、RGFAs-淀粉混合物糊化特性及水解率。结果:在低温贮藏4d后,乳化性得到明显改善;热处理2~10h形成的RGFAs溶液的表面疏水性显著降低(P<0.05),而15h热处理后形成的RGFAs溶液表面疏水性无显著变化(P>0.05),同时15h-RGFAs溶液体系的剪切黏度降低。贮藏1d的2h-RGFAs与淀粉混合物的糊化温度最低(83.98±0.08)℃,且贮藏1d的RGFAs样品与小麦淀粉混合物的水解率更低。结论:贮藏1d的RGFAs样品对小麦淀粉的水解抑制作用优于贮藏4d的RGFAs样品。

大豆蛋白纤维聚集体Pickering乳液提高β-胡萝卜素的包埋稳定性

利用大豆蛋白纤维聚集体(soy protein isolate fibril,SPIF)制备Pickering乳液,并研究其对β-胡萝卜素的包埋稳定性。结果表明,大豆分离蛋白(soy protein isolated,SPI)经酸热处理可以生成含大量β-折叠结构的SPIF,其乳化活性可达到14.38 m~2/g,乳化稳定性可达到88.72%,均显著高于SPI。利用SPIF剪切乳化制备Pickering乳液,发现NaCl浓度未超过600 mmol/L时,随着其浓度的增加,SPIF乳液界面蛋白吸附率增加,从而使Pickering乳液稳定性提高。同时,SPIF乳液对β-胡萝卜素的包埋率可达到98.79%。当NaCl浓度为600 mmol/L时,SPIF形成的Pickering乳液中β-胡萝卜素在贮藏第7天的保留率达到最大值81.46%,相比SPI乳液提高了13.24%。

纤维状α-突触核蛋白聚集体激活NLRP3炎症小体的机制研究

目的探索纤维状α-突触核蛋白(α-synuclein)聚集体激活NLRP3炎症小体诱导神经炎症的机制。方法构建纤维状α-synuclein聚集体,采用纤维状α-synuclein聚集体刺激BV-2小胶质细胞,检测白介素(IL)-1β、IL-18、IL-6和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等相关炎症因子和NLRP3、caspase-1、ASC等蛋白的表达和mRNA水平评价NLRP3炎症小体激活;采用乳酸脱氢酶释放(LDH)实验检测细胞焦亡的发生。机制研究部分,检测Toll样受体(TLR)2和TLR4的激活,并分别加入TLR2和TLR4抑制剂C29和TAK-242检测对纤维状α-synuclein聚集体诱导的NLRP3炎症小体激活的影响及核转录因子-κB(NF-κB)的入核情况。结果Western blot和硫黄素T染色实验结果显示,纤维状α-synuclein聚集体成功制备。纤维状α-synuclein聚集体刺激BV-2小胶质细胞24 h后可激活NLRP3炎症小体,表现为IL-1β释放增加,相关蛋白NLRP3、caspase-1表达升高,NLRP3、ASC和IL-1β的mRNA水平显著增加,且核内NF-κB蛋白表达显著增加。LDH实验显示,纤维状α-synuclein聚集体不引起BV-2小胶质细胞焦亡。机制研究表明,纤维状α-synuclein聚集体可显著激活TLR2,但对TLR4表达无显著影响。TLR2抑制剂C29可显著抑制纤维状α-synuclein聚集体诱导的NLRP3炎症小体激活,但TLR4抑制剂TAK-242对α-synuclein聚集体诱导的NLRP3炎症小体激活无显著影响。结论纤维状α-synuclein聚集体可激活NLRP3炎症小体,其机制可能与激活TLR2有关。

植物细胞壁纤维素纤丝聚集体结构研究进展

纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的链状大分子,多条纤维素分子单链可聚集形成不同大小的束状纤维素纤丝聚集体(亚元纤丝、基元纤丝、微纤丝、宏纤丝),在植物细胞壁中起骨架支撑作用,赋予细胞壁优异的抗拉强度。纤维素是来源丰富的天然高分子材料,具有可再生、易生物降解、生物相容性好等特点,已广泛应用于轻工、化工、能源、环保等领域,其开发利用与纤维素纤丝聚集体尺寸、形貌、排列、结晶度、晶型结构变化密切相关。然而,纤维素纤丝聚集体尺寸、形貌、排列等信息由于样品制备方式、生物质来源、基质含量、细胞类型等不同而存在较大差异;且在植物细胞壁中,纤维素纤丝聚集体被包裹在木质素、半纤维素、果胶等基质中,限制了纤维素的提取与利用。因此,为更好地利用纤维素纤丝聚集体,研究者们大量研究了不同的化学预处理方法(离子液体、碱、酸)及其影响因子(浓度、温度、时间等)对纤维素纤丝聚集体及纤丝周围基质化合物的影响。其中,离子液体可引起细胞壁润胀,改变纤维素晶型结构,降低结晶度,甚至可以将纤维素纤丝聚集体分离成纤维素单链,且不同类型的离子液体对细胞壁各组分溶解能力及溶解规律不一。碱处理能有效溶解细胞壁中木质素及少量半纤维素,表面粗糙度和表面孔隙率均降低,且纤维素纤丝聚集体尺寸、晶型结构、结晶度变化与碱浓度、预处理时间、温度等因素相关。在酸浓度较低时,酸处理对细胞壁中半纤维素的溶出更有效,同时伴随少量木质素颗粒的析出,细胞壁表面粗糙度增大,晶型结构一般保持不变,结晶度增大;当酸浓度较高时,纤维素纤丝聚集体可进一步水解得到纤维素纳米晶,具有高模量、高比表面积、高结晶度的纤维素纳米晶可作为基质、模板、分散剂、增强体等应用于各类复合材料。本文首先对纤维素纤丝聚集体的组成单元及生物合成过程进行了概述,介绍了在组织及细胞水平上,纤维素纤丝聚集体在各种生物质原料中的尺寸、排列变化及影响因素。在此基础上,总结了不同化学处理方法(离子液体、碱、酸)对纤维素纤丝聚集体的作用机制及对纤维素纤丝聚集体尺寸、形貌、结晶度、晶型结构的影响,最后对纤维素纤丝聚集体结构研究进行了展望。

等离子体辅助玉米醇溶蛋白自组装纤维化的工艺

植物蛋白纤维由于其独特的结构和极高的纵横比可作为良好的疏水性生物活性物质的递送载体。为了提高玉米醇溶蛋白在酸热诱导下的纤维化程度,该研究采用低温等离子体技术辅助完成玉米醇溶蛋白自组装纤维化,探究诱导过程中各因素对玉米醇溶蛋白纤维化程度的影响机制,并通过单因素和响应面试验获得最优纤维化工艺。硫黄素T(ThT)荧光强度结果显示,采用等离子体辅助酸热诱导可以有效提高玉米醇溶蛋白的纤维化程度。通过单因素和响应面优化试验获得制备纤维化玉米醇溶蛋白的优化工艺为:等离子体处理功率64 W,处理时间61 s,加热时间为10 h,加热温度70℃,蛋白质量浓度30 mg/mL。在此条件下纤维化玉米醇溶蛋白ThT荧光强度可达2272±23,显著高于未经等离子体处理的纤维化玉米醇溶蛋白(1239±19)(P<0.05)。对傅里叶变换红外光谱中酰胺I区结果分析表明,等离子体处理使玉米醇溶白中β-折叠结构增加,α-螺旋结构减少。透射电子显微镜观察到玉米醇溶蛋白经过纤维化后颗粒粒径明显下降,其纤维结构是由球状蛋白颗粒沿水平方向线性聚集而成,采用等离子体辅助可诱导形成更多的玉米醇溶蛋白纤维体结构。研究结果可为疏水性植物蛋白实现高效自组装纤维化提供参考。

细胞外基质蛋白调控多发性硬化症髓鞘再生的研究进展

细胞外基质(extracellular matrix,ECM)形成神经细胞生长的微环境,其重塑对脱髓鞘的损伤组织髓鞘再生有重要意义。多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)是一种免疫系统介导的慢性中枢神经系统(central nervous system,CNS)疾病,主要病理特征为脱髓鞘和髓鞘再生失败。MS病灶中形成大量纤粘连蛋白聚集体(fibronectin aggregates,aFn)会抑制髓鞘再生;基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、腱生蛋白C(tenascin C,Tn-C)、透明质酸(hyaluronan,Ha)、硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs)等细胞外基质蛋白均可参与调控髓鞘再生。