自源抗氧化肽介导氧化态β-Lg的结构及乳化特性的机制研究

β-Lactoglobulin(β-Lg) exhibits extensive applications in food field and is a good source of bioactive peptides. However, the oxidation of β-Lg can significantly change its structure, destroy its functional properties and nutritional values, and even produce potential toxic substances. Our previous studies showed that the antioxidant peptides derived from β-Lg could significantly affect the structure of the oxidized β-Lg under certain conditions, but the detailed mechanisms and the effects on its functional characteristics are still unknown. Based on the strategy by combining computational screening, experimental verification and theoretical interpretation, involving peptide hotspot identification, spectroscopic and spectral experiments, molecular simulation, big data analysis, etc., we will investigate the relationship between sequence-structure-dynamic characteristics of the antioxidant peptides derived from β-Lg and the oxidized state-structure-emulsifying properties of β-Lg in different conditions. We then will clarify the impact mechanisms on structural and emulsifying characteristics of β-Lg induced by its oxidation mediated by the antioxidant peptides. Meanwhile, we will develop effective structure-activity evaluation techniques for self-originating antioxidant peptides targeting the oxidation state, structural changes, and emulsifying properties of β-Lg. This project is beneficial to exploring effective regulation and control techniques for food protein oxidation and understanding the corresponding interaction mechanisms. It is also of practical significance to improve food nutrition and processing quality, ensure food safety and promote the development of healthy food. At the same time, it can provide effective references for the study of the interaction mechanism of food nutrition components.

β-乳球蛋白(β-Lg)在食品领域应用广泛且是多种活性肽的良好来源。然而，β-Lg的氧化可显著改变其结构，破坏其功能特性与营养价值，甚至产生有毒物质。申请者前期研究发现，特定条件下，来源于β-Lg的抗氧化肽可显著影响氧化态β-Lg的结构，但其详细作用机制及对β-Lg功能特性的影响规律未知。本项目将基于计算筛选、实验验证与理论阐释策略，采用肽分子hotspots信息识别、波谱与光谱实验、分子模拟、大数据分析等技术，在不同环境条件下，解析抗氧化肽的序列、结构、动力学特征与β-Lg的氧化状态、结构、乳化特性的关系，阐明抗氧化肽介导β-Lg氧化的规律及影响其结构与乳化特性的机制，建立自源抗氧化肽的构效评价方法。项目的实施益于开发有效的食品蛋白氧化调控技术及理解其作用机制。对于提高食品营养与加工质量，保障食品安全，促进健康食品研发具有现实意义。同时，可为食品营养组分互作机制研究提供有效的方法学借鉴。

β乳球蛋白(β-Lg)是一种重要的食品配料与功能组分，同时也是多种生物活性肽的来源。因其乳化性与凝胶性等功能特性优良，营养价值丰富，得以广泛用于配方与健康食品中。β-Lg的氧化可显著影响乳品的风味、颜色、质构、结构，以致破坏其功能特性与营养价值，甚至产生有毒物质。该过程受温度、离子强度、pH、浓度，以及其他组分的协同作用的影响，然而，这些因素如何协同调控β-Lg的氧化，以及对其结构与功能特性的影响规律与机制，仍未得到详细阐明。. 本项目基于计算筛选、实验验证与理论阐释策略，采用肽分子hotspots信息识别、波谱与光谱实验、分子模拟、大数据分析等技术，在不同环境条件下，解析了抗氧化肽的序列、结构、动力学特征与β-Lg的氧化状态、结构、乳化特性的关系，阐明了抗氧化肽介导β-Lg氧化的规律及影响其结构与乳化特性的机制，建立了自源抗氧化肽的构效评价方法。研究表明，环境温度、离子强度、pH、多肽的浓度，都可以影响肽的抗氧化能力，同时，多肽的序列长短、氨基酸组成、结构、动力学对于抗氧化肽的作用具有显著的影响，同时，可以不同程度地影响β-Lg的结构与乳化特性。建立的定量构效关系模型具有良好的预测能力，同时可以较好地表征抗氧化肽的结构与功能关系。. 本基金资助下，目前已发表SCI论文9篇，申请国家发明专利2项，先后有4位博士和3位硕士参与本项目研究。. 项目的实施，可为食品蛋白氧化问题的解决提供重要的理论与方法学借鉴。同时，对于拓展食品蛋白的应用，提高食品营养与加工质量，保障食品安全，促进人类健康具有重要的现实意义。