荔枝干制过程中基于不同键合力的蛋白/多糖复合形成及其生物活性调控机制

The interaction among species of litchi nutritions during the drying process has affect on the quality and safety of products. The functional properties of the dried litchi has been significantly raised because of the protein/polysaccharide complex formation. So far, the current research and achievement in this area have not find the structure and mechanism of this complex, which not yet to meet the requirement of industrial guideline. This project will study how the formation mechanism and the bioactivity mechanism of the protein/polysaccharide complex with different bonding force during the litchi drying process, by using method combined wih food chemistry, polymer theory, modern structural analysis, process simulation, molecular biology. On the basis of existing research, the multiple analog synthesis system of model and real food system will be established. It is discussed to explore the interaction mechanism between the protin and polysaccharides under the different dry process factor (protein components, polysaccharide components, heating conditions and environmental conditions), and focus on the influence rule of the complex multi scale structures. At the same time, the correlation between the structure and biological activity of complex will be proposed. It is also expected to establish a dynamical physical model based on the drying condition, the changing structure and improving the bioactivity of product. The achievements will provide a scientific foundation for achieving dynamic control the healthy and safety food.

荔枝干制加工过程中营养组分之间的相互作用影响最终产品的品质和安全。干制过程中蛋白/多糖复合物的形成可以改善产品的功能特性，但其结构复杂和机理不明制约着研究和应用。项目拟以典型品种荔枝为研究对象，整合食品化学、高分子理论、现代结构分析、过程模拟和分子生物学理论等前沿的研究手段，探讨不同模式干制下蛋白/多糖复合形成机理及其生物活性的调控。构建干制过程中蛋白和多糖相互作用的模拟体系及相应的真实体系，探讨不同模式干制的加工参数（蛋白组分、多糖组分、加热条件和环境条件）下蛋白和多糖相互作用机理，重点关注对其形成复合物多尺度结构的影响规律，通过与产品功能特性之间的关联进一步提出复合物多尺度结构与生物活性的变化规律，建立加工条件、多尺度结构和生物活性之间的动态模型，阐明复合物形成规律及其生物活性的调控机制，为实现健康食品智能化加工的动态调控提供理论科学依据。

食用荔枝引起的“上火”症状制约荔枝营养品质及健康消费。本研究以荔枝为原料，通过提取、分离、纯化得到高纯度荔枝类甜蛋白（LcTLP），对其结构进行鉴定，并通过体外和体内实验对促炎活性进行了评价，阐明炎症机制。在此基础上模拟荔枝干制，探讨LcTLP与果糖美拉德后复合物的结构以及促炎活性的关联，构建干制加工过程参数，美拉德反应复合物的多尺度结构和产品功能特性之间的调控体系。结果如下：采用低温法分离提取纯化荔枝中的蛋白，鉴定为荔枝类甜蛋白（分子量24kDa）。二级结构33.00%的β-折叠，13.95%的α-螺旋，21.60%的β-转角，24.68%的无规卷曲和6.77%延伸结构，在溶液中呈现一种内部结构紧密、表面粗糙的球形颗粒的形状。通过建立巨噬细胞系RAW264.7炎症模型发现LcTLP具有较强的促炎活性，显著提升COX-2、iNOS、TNF-α、IL-1β、IL-6促炎因子的表达水平和分泌量。通过建立小鼠炎症模型，可导致小鼠肝脏中TNF-α、IL-6、IL-10以及抗炎因子IL-10的分泌水平显著增加，同时可导致肝脏组织空泡现象以及炎症细胞浸润现象的发生。易导致肠道菌群失调，显著增加小鼠肠道中厚壁菌门与拟杆菌门的比值，降低放线菌门的丰度。模拟荔枝干制，加热48 h之后，褐变度和接枝度最高，美拉德反应程度最大，LcTLP的二级结构中α-螺旋、β-转角以及无规卷曲发生了向β-折叠转变。SAXS进一步表明LcTLP的粒子的尺寸随加热时间的增加而减小，由表面粗糙的球状粒子逐渐向无序状态转变。美拉德反应后使LcTLP分泌NO的能力下降，COX-2（92.01%）、iNOS（86.09%）、TNF-α（56.33%）、IL-1β（64.57%）、IL-6（96.87%）的 mRNA 表达水平均显著下降。建立了干制加工过程参数，美拉德反应复合物的多尺度结构和产品功能特性之间的调控体系。