荷电氨基酸残基在大豆蛋白/肽热诱导聚集体形成过程中的作用及其机制研究

This subject, on the basis of previous researches about the dissociation and formation of soymilk protein particles, the aggregation and stabilization of peptides, focusing on the charges of aggregation formation process of soy protein subunits or peptides, centering on the mechanisms for inter-molecular interactions between amino acid residues and peptide aggregation process, mainly aims to analyze the charges of soy protein or peptide amino acid residues and its effect on peptide chains, as well as the balance between intermolecular forces and its effect on protein structures, through which the working mechanism of charged groups in the protein or peptide aggregates formation process could be addressed. Furthermore, the properties (structure, shape, size and charge) of soy protein or peptides will be analyzed and their effects on cell biological activity, physical effects and food sensory properties of protein or peptide aggregates will be discussed. The study will further enrich and improve the formation theory mechanisms of protein or peptide aggregates, and will provide a theoretical basis for the innovation of soy protein or peptide processing technology.

本课题在前期有关豆奶蛋白粒子解离与聚集及酶解物肽的聚集反应和稳态化研究成果的基础上，以大豆蛋白亚基或肽链形成聚集体过程中的荷电性为核心，围绕蛋白质/肽的氨基酸残基间分子间力的相互作用和肽链聚集过程，重点分析大豆蛋白/肽的荷电性氨基酸残基对肽链的聚集驱动、侧链残基堆叠等分子间力的平衡性及其引起的蛋白/肽聚集体结构变化，明确蛋白/肽的荷电性基团在蛋白或肽聚集体形成中的作用机制，进一步分析大豆蛋白/肽的聚集体结构、形状、大小和荷电性等性质，探讨这些性质对蛋白/肽聚集体的细胞生物学活性、物性及食品感官学性质的影响，从而进一步丰富和完善蛋白或肽聚集体的形成机制理论，为创新大豆蛋白/肽的加工利用技术提供理论依据。

本课题是在前期有关豆乳蛋白粒子形成，大豆蛋白酶解物聚集反应和稳态化研究的基础上，以大豆蛋白/肽的荷电性为核心，重点分析大豆蛋白/肽的荷电氨基酸残基对肽链聚集行为（聚集速率、亚基空间配置、聚集体形态大小等）的影响，探究大豆蛋白/肽聚集反应的调控方法。本研究首先考察了大豆蛋白的荷电状态及亚基间静电作用在加工中的稳定性。其次通过浓度控制和化学修饰改变大豆蛋白的电荷种类和数目，考察了对蛋白热聚集和凝胶化过程、以及巯基反应的影响。此外，还研究了荷电状态对大豆蛋白纤维聚集体结构形成和破坏的影响，探究了提高纤维结构稳定性的方法。结果显示，大豆蛋白的荷电状态对其所处环境的离子种类和浓度敏感，加工中应选择类似超滤液的介质以维持蛋白的荷电稳定性。热烫处理会抑制7S与 11S的亚基间的静电结合，使11S亚基聚集严重，蛋白胶体稳定性下降。随着大豆蛋白浓度升高，其热聚集体表面电荷增多，疏水性下降。在GDL诱导的凝胶反应中，聚集体的生成速率减弱，得到的凝胶网络结构更加致密，硬度、弹性和保水性均提高。琥珀酰化和乙酰化修饰均显著降低大豆蛋白尤其是其11S组分的结构稳定性。同时，前者显著增强蛋白的胶体稳定性，可以抑制大豆蛋白的热聚集。而后者增加了蛋白的疏水基团，因此高乙酰化度反而会促进SPI在高盐环境中的热聚集。大豆蛋白的负电荷数增多对其分子间的巯基反应也有显著的抑制。大豆蛋白可纤维化肽段的电荷状态会影响肽链聚集时形成二级结构的类型，以及肽链相互结合时的空间取向，进而影响其聚集途径。维持纤维表面正电荷有助于维持其结构。 . 总体来说，大豆蛋白的带电状态会影响其结构稳定性、分子间作用力的大小和方向，从而影响其聚集产物的形态大小，进而改变大豆蛋白的胶体稳定性及所形成的凝胶品质。在生产中，可以通过直接调整大豆蛋白的电荷种类、数目，或是通过环境影响蛋白的电荷状态对其聚集行为进行调控，获得符合我们需要的食品特征。