大米谷蛋白的糖基化分子修饰机制及其构效关系的研究

Rice glutelin contains rational amino acids and is a kind of hypoallergenic protein, so it is quite suitable for the raw materials or ingredients of infants and young children food, but its high hydrophobicity and low solubility limit its application in the field of food. Glycosylation modification based on Maillard reaction is relatively safety modification methods. In this project, the critical condition controlled by process of grafting reaction between rice protein and polysaccharide and the combination way between rice protein and polysaccharide under major molecular crowded environment will be studied. Based on glycosylation reaction site analytically, the mechanism of rice glutelin glycosylation molecular modification will be clarified. It is describable as building kinetic model, generating special effects and studying structure-activity relationships, the mechanism of accelerated grafting reaction under different physical auxiliary machining will be discussed. Besides, the structure and function properties of rice glutelin and glutelin-polysaccharide graft copolymer will be characterized by various methods. The project research has important academic significance for the ascertainment of mechanisms of rice glutelin glycosylation molecular modification and directional regulation, which can cross a threshold high-valued application of rice protein.

大米蛋白质因氨基酸组成平衡合理和低过敏性等特点，非常适合作为婴幼儿食品的原料或配料，但高疏水性、低溶解性限制了它在食品领域的应用。基于Maillard反应的糖基化修饰不失为一种相对安全的改性方法，项目拟探索大米谷蛋白-多糖Maillard接枝反应进程控制的临界条件和大分子拥挤环境下大米谷蛋白与多糖的结合途径，在解析糖基化反应位点与程度的基础上阐明大米谷蛋白糖基化分子修饰的反应机制；通过反应动力学模型构建、特殊效应引发、糖基化产物构效关系的研究，探讨不同物理场强辅助处理方法的机理差异，阐明不同物理场强辅助处理加速大米谷蛋白糖基化接枝反应的机理；多手段表征大米谷蛋白及其糖基化产物的结构特性和功能性质，采用分子动力学模拟方法从分子水平阐释大米谷蛋白糖基化产物的构效关系。项目研究成果对探明大米谷蛋白糖基化分子修饰的定向调控具有重要学术意义，并可有效突破大米蛋白质资源高值化利用的技术瓶颈。

大米蛋白质因氨基酸组成平衡合理和低过敏性等特点，非常适合作为婴幼儿食品的原料或配料，但高疏水性、低溶解性限制了它在食品领域的应用，基于Maillard反应的糖基化修饰不失为一种相对安全的改性方法。.本项目以α-二羰基化合物为反应示踪剂，利用葡聚糖创造大分子拥挤环境，通过优化控制反应条件制备出pH≥9.0即可全溶、乳化性及乳化稳定性较原蛋白分别提高4.07倍、24.23倍的大米谷蛋白糖基化产物；探讨了湿热、微波及超声辅助等不同糖基化方式对大米谷蛋白-葡聚糖共价复合物结构和功能特性的影响，解析了微波辅助处理加速大米谷蛋白糖基化反应的机理是微波诱导放电使大米谷蛋白-葡聚糖反应体系内产生多种自由基，自由基参与反应降低了糖基化反应的活化能进而提高了反应速率；探索了大米谷蛋白糖基化产物的构效关系，通过分子结构变化规律及分子对接模拟的分析，揭示了改变大米谷蛋白二、三级结构并驱动其折叠的主要作用力是大米谷蛋白与葡聚糖之间的疏水相互作用力。.综上所述，本项目通过大分子拥挤环境实现了高底物浓度条件下大米谷蛋白-葡聚糖接枝物的可控制备，采用分子对接模拟方法阐释了大米谷蛋白-葡聚糖的作用机制与构效关系，阐明了微波辅助处理加速大米谷蛋白糖基化接枝反应的机理，为蛋白质糖基化改性方法的工业化应用和低溶解性大米蛋白资源的高值化利用提供了理论依据。