β-环糊精抑制EGCG-蛋白互作的机制及其对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响

Polyphenol-protein covalent and non-covalent interactions can damage functional properties of protein. β-Cyclodextrin can interact with both polyphenols and proteins to improve their stability. Therefore, it has the potential to block the interaction between polyphenols and myofibrillar protein. However, the mechanism is scarcely documented. In this project, spectrophotometer, Zeta potential analyzer, DSC and Raman spectroscopy et al. were used to analyze physicochemical and structural properties, such as carbonyl content, sulfhydryl content and protein secondary structure et al., in order to understand the mechanism of β-cyclodextrin inhibiting EGCG-myofibrillar protein interaction. Further, rheometer, texture analyzer, scanning electron microscopy and low-field NMR were used to analyze rheology property, textural properties, microstructure and distribution of water et al. to reveal the mechanism of inhibition of β-cyclodextrin on EGCG-protein interaction to improve the properties of myofibrillar protein gel. Further, meat batter model is used to verify the mechanism aforementioned. Regulation system is established to improve the quality of meat batter product based on the inhibition of β-cyclodextrin on the EGCG-protein interaction. The results of this project is important for scientific understanding of the effects of polyphenols on the quality of meat products, and provide theoretic instruction and technical support for application of polyphenols as antioxidants during meat product processing.

多酚-蛋白共价和非共价互作会损伤肌原纤维蛋白的功能。β-环糊精可分别与多酚和蛋白发生相互作用，提高其稳定性，从而具有阻止多酚-肌原纤维蛋白互作的潜力，但作用机制尚不清楚。本项目以EGCG-肌原纤维蛋白互作为切入点，利用分光光度计、Zeta电位仪、DSC、拉曼光谱等仪器方法探究蛋白羰基、巯基以及二级结构等理化和结构特性的变化，阐明β-环糊精抑制EGCG-肌原纤维蛋白互作的机制。并利用质构仪、电镜及低场核磁共振等仪器方法探究蛋白凝胶的质构特性、微观结构及水分分布等指标的变化，阐明β-环糊精抑制EGCG-蛋白互作改善肌原纤维蛋白凝胶特性的机制。进一步通过肉糜模型验证上述机制，建立利用β-环糊精抑制EGCG-蛋白互作改善肉糜产品品质的调控体系。项目结果对科学认识多酚对肉制品品质的影响具有重要意义，并为指导多酚在肉制品加工中的应用提供理论支撑和技术支持。

多酚需要较高的剂量来提供与合成抗氧化剂同样的抗氧化效果。然而，高剂量的多酚会修饰肌原纤维蛋白（MPs）损害肉制品的品质。本项目研究发现β-环糊精衍生物(β-CDs)并没有显著降低EGCG的抗氧化能力。β-CDs显著抑制了氧化应激下高剂量EGCG（80μM/g）引起的巯基和游离氨基的损失以及MPs的展开，提高了MPs的结构稳定性和溶解度。用80μM/g EGCG处理的MPs的乳液凝胶蒸煮损失（68.64%）和凝胶强度（0.51N）最高。β-CDs的添加显著降低了EGCG对MPs乳液凝胶的损伤，改善了其蒸煮损失（26.24–58.20%）和凝胶强度（0.31–0.41N）。总的来讲，β-CDs减少了EGCG和MPs之间的相互作用，添加β-CDs可以显著防止EGCG对MPs乳化凝胶性能的损害。由于，不同β-CDs对EGCG的亲和能力不同，因此作用效果也不同，依次为甲基-β-环糊精(M-β-CD)>（2-羟丙基）-β-环糊精(2H-β-CD)>β-环糊精(β-CD)。进一步研究发现M-β-CD可以剂量依赖性地抑制氧化应激下EGCG对MPs的修饰。研究结果表明，M-β-CD可以剂量依赖性地改善MPs的凝胶性能和乳化性能。β-CDs的加入部分保护了MPs免受氧化攻击，并提高了其溶解度。总之，β-CDs有效地提高了肉制品中EGCG的载量，为肉制品在加工、运输和储存过程中提供更持久的抗氧化作用。此外，本项目研究发现支链淀粉可以抑制蛋白-EGCG互作，改善高剂量EGCG条件下MPs的凝胶特性。本项目进一步研究发现在低浓度MDA诱导的氧化应激下，相对高浓度的EGCG导致MPs乳液凝胶的整体质量损伤。然而，高浓度的EGCG可以保护MPs乳液凝胶免受高浓度MDA诱发的过度氧化应激。无氧化应激条件下，新甲基橙皮苷二氢查尔酮（NHDC）也会与MPs发生相互作用，从而影响MPs的凝胶特性，但这种影响会受到NaCl浓度的影响。不同浓度MDA和AAPH氧化应激条件下，MTGase对MPs的凝胶特性也会产生不同影响。适当氧化修饰改善了MTGase介导的交联，而过度氧化阻碍了MTGase介导的交联。本项目研究成果为利用β-CDs、支链淀粉、MDA和NaCl调控多酚-蛋白互作改善肉制品品质技术体系的建立提供了科学指导。本项目执行过程中，发表SCI论文12篇，会报告5次，培养研究生4名。