大分子拥挤环境下蛋白分子构型变化模式及与多糖的Maillard反应机制

The project through macromolecular crowding effect of life science concepts, using molecular exclusion volume of macromolecular crowding environment discuss the relationship of protein molecular configuration tends to further stability and polysaccharide by Maillard reaction. Using protease moderately hydrolyzed protein, open the Three-dimensional structure of protein molecules, revealing the change of the structure of the protein molecule, so that the the more ε-amino group with the reducing end of the carbonyl group combined to generated Protein-Polysaccharide Conjugate (PPC); Study on the conformational changes of protein molecules and PPC structure through chromatographic and spectroscopic techniques, analysis to determine the sites connected by the polysaccharide chains with the polypeptide chain. Focus on protein molecular configuration changes mode and extent, from the perspective of molecular morphology to explore the inherent relationship of conformational changes of the protein molecules and macromolecular crowding environment. Through the analog design system to achieve regulatory protein molecular configuration tends to stabilize of the scientific problems. Further discloses fewer denatured proteins of the course of the reaction in macromolecular crowding environment and the occurrence of polymerization / aggregation, and toward covalent binding reaction with polysaccharide carried out in the direction of the generating conjugate. Macromolecular crowding environment is of great significance with special performance application of the reaction medium as the field of life sciences in the functional macromolecule.

本项目通过生命科学领域中的大分子拥挤效应概念，利用分子排斥容积理论探讨大分子拥挤环境下蛋白分子构型趋于稳定并且与多糖进一步Maillard反应的本质关系。采用蛋白酶适度水解蛋白，打开蛋白分子的三级空间结构，使更多的肽链上ε-氨基基团与多糖的还原性羰基末端结合，揭示蛋白分子构型的变化与多糖生成蛋白多糖共价复合物（Protein- Polysaccharide Conjugate,PPC）的规律性认识；通过色谱及光谱技术研究蛋白分子构型变化及PPC结构、分析确定糖链与肽链连接的位点；重点研究蛋白分子构型的变化模式和程度，从分子形态学角度来探讨蛋白分子构型变化与大分子拥挤环境的内在关联，以期通过模拟设计大分子拥挤体系达到调控蛋白分子构型趋于稳定的科学问题。从而进一步揭示大分子拥挤环境下的蛋白质在反应过程中更少变性以及发生聚合/聚集，向着与多糖共价结合生成功能性大分子的反应方向进行的科学意义。

本研究以大豆蛋白和葡聚糖以及大豆可溶性多糖为主要原料，在大分子拥挤体系和干热体系中通过Maillard反应制备大豆蛋白-葡聚糖共价复合物，再通过分级分离得到pH4.8和pH6.5下的可溶组分（MC48、MC65、DH48和DH65）。通过表征、对比它们的蛋白结构、微观形貌、分子间作用力、自组装性质和乳化特性等性质，系统地研究了不同反应组分功能特性的差异，并从分子结构的角度探讨了性能差异的原因。进一步通过β-伴大豆球蛋白与葡聚糖发生Maillard反应，制备出β-伴大豆球蛋白-葡聚糖共价复合物，在特定的状态下进行自组装，最后得到具备核壳结构的β-伴大豆球蛋白-葡聚糖纳米凝胶。并对大豆可溶性多糖（SSPS）的糖基化结构，中性糖链分子中存在蛋白分子进行构型和功能分析，发现很少量的蛋白组分对整个大豆多糖分子的功能性起到重要作用，揭示了糖基化蛋白结构是对于SSPS拥有优越分散稳定性等功能性的本质原因，并进一步通过对分子量，zeta电位等的表征测定和酸性乳饮料稳定性及形貌学分析，探讨多糖稳定蛋白的机制，并分析其结构功能的变化规律，阐明OSA酯化修饰SSPS的结构变化导致其功能特性改变的根本原因。