苹果浊汁中云状颗粒物组分的互作及云状体系的稳定性调控机制

The instability of cloudy particle components (CPC) in juice during storage is a major factor limiting apple cloudy juice development. CPC itself has immunoregulation activities. To keeping the nutritional value of apple juice, it should be as much as possible to maintain CPC’s reasonable concentration. Previous studies have shown that protein, polyphenol and pectin act important role in regulating the stability of CPC system. However, the interaction mechanism between the three components is not clear. Therefore, this project aims to obtain active protein by specific binding reaction. Protein and polyphenol structure characteristics will be studied by chromatography and mass spectrometry analysis. CPC simulation system will be constructed and the experiment will be carried out to study the microstructural evolution of the system by fluorescence microscopy and Cryo-SEM. The effects of environmental conditions and specific enzyme treatment on the interaction of protein, polyphenol and pectin and the formation of CPC particles will be investigated. The binding sites of protein and polyphenols and the mechanism of pectin intervention will be explored by molecular simulation techniques. The structure and molecular characteristics relation with binding force of polyphenol / protein interaction will be clarified. This project will reveal the mechanism of the stability of cloudy particles in apple juice, and instruct to improve the content and stability of CPC in apple juice, which lay a theoretical foundation for the rapid development of apple juice industry.

云状颗粒物组分（Cloudy Particle Components，CPC）在果汁贮藏期间失稳是限制苹果浊汁发展的主要因素。CPC具有免疫调节活性，为保持苹果浊汁的营养价值，应最大程度保持其合理浓度。起云活性蛋白、多酚和果胶可调控CPC稳定性，但三者互作机制尚不清楚。本项目拟通过特异性结合反应获得起云活性蛋白，利用色谱和质谱技术解析蛋白及多酚的结构；进而构建CPC模拟体系，并借助荧光显微分析和冷冻刻蚀技术追踪体系微观结构的演变过程，考察环境条件及特异性酶处理是如何影响蛋白、多酚和果胶相互作用以及三者是如何形成CPC颗粒结构的；利用分子模拟考察蛋白和多酚的结合位点并剖析果胶的作用机制；明确果胶干预下，多酚/蛋白质相互作用的结构-结合力和分子特性-结合力关系。最终揭示苹果浊汁中云状颗粒物组分的互作规律及云状体系的稳定性调控机制，为提高苹果浊汁稳定性、推动苹果浊汁产业的发展奠定一定的理论基础。

苹果浊汁中云状颗粒物组分（Cloudy Particle Components，CPC）聚集是导致果汁失稳的主要因素。本项目鉴定了苹果浊汁中CPC成分，并针对其结构演变和组分相互作用机制开展了一系列研究。首先，利用蛋白质组学的方法解析了苹果浊汁中起云活性蛋白，并对其结构特点和生物信息学特征聚类分析，明确起云活性蛋白的结构特点和主要的氨基酸残基。利用高效液相色谱法建立苹果浊汁中多种酚类化合物同时检测方法。通过对浊汁溶液和沉淀中的酚类化合物进行差异分析，明晰了苹果浊汁CPC中三种主要酚类化合物类型为绿原酸、表儿茶素和没食子酸。在明确CPC构成的基础上，研究了苹果浊汁云状颗粒体系在过滤、酶解、均质、杀菌等加工环节及不同pH、离子强度等环境条件下的组分及结构变化情况，揭示了苹果浊汁云状颗粒组分的演变规律。适当的过滤和酶解有利于降低苹果浊汁中颗粒尺寸，提高了颗粒电负性，使果汁更均匀、更稳定；而杀菌后胶体粒子趋于聚集，电负性和稳定性下降。为进一步探究组分间相互作用方式，将蛋白与三种酚类化合物进行互作以模拟苹果浊汁溶液环境，利用荧光光谱解析蛋白与三种主要酚类化合物的结合类型、结合参数、热力学参数。探讨了不同温度和pH条件下蛋白与多酚的结合规律及对果汁稳定性的影响，深入剖析了云状颗粒组分的相互作用对体系稳定性变化的影响规律。三种酚类化合物与蛋白之间形成的复合物结合位点数均为1，同一温度下形成复合物能力强弱及稳定性大小顺序为绿原酸，没食子酸和表儿茶素。表儿茶素和绿原酸与蛋白结合主要是形成了氢键与范德华力，没食子酸与蛋白主要由氢键相连，并发生了疏水相互作用。最后，根据苹果浊汁蛋白组学信息，利用分子模拟初步构建苹果浊汁起云活性蛋白的3D模型。将起云活性蛋白和果胶、绿原酸等主要酚类化合物进行对接，揭示了不同酚类化合物与蛋白、果胶等大分子结合的化学键、作用力、结合方式及主要结合的氨基酸残基。苹果浊汁中CPC 形成主要是依赖于ACAP 与多酚之间的特异性结合，而维持此复合物的稳定需要依靠果胶类多糖的包裹形成膜保护效应。