大米蛋白/阿魏酸的结合机制对复合物的抗氧化及模拟胃肠消化性能的调控研究

The key challenge of construction of polyphenol-rich functional protein is how to modify their molecular structure. The proposed project will modify the rice protein structure through a series of techniques e.g., hydrothermal process, glycosylation and the addition of different surfactants and investigate the solubilization mechanism of targeted non-soluble protein in order to improve the combination of protein and polyphenol significantly. In addition, a laccase will be used to attempt to provoke and characterize a cross-linking between ferulic acid and proteins as catalyst as well as determine the potential mechanism of compound for covalent or non covalent cross-linking at molecular level. Thirdly, oxidative stability of the compound between rice protein and ferulic acid in oil-in-water emulsions would be evaluated and discussed in this study. The relation of combination model and oxidative stability would be elucidated, which will provide the fundamental basis of vegetable-derived polyphenol-rich functional protein in soft drink application. Finally, the structure and antioxidant properties of rice protein were reported during simulated gastrointestinal digestion, and release and absorption of ferulic acid were studied by Caco - 2 cell experiments.

构建富含多酚的功能性蛋白的关键是对两者的分子结构的修饰，本项目以共存于稻米的谷粒籽实中的大米蛋白及阿魏酸为主要原料，首先，通过水热处理、糖基化反应、添加表面活性剂等手段，对大米蛋白结构进行修饰，研究难溶蛋白的可溶化机制，有效改善蛋白与多酚的结合能力；其次，在漆酶的作用下催化大米蛋白/阿魏酸复合物的形成，并对复合物进行控制与表征，研究大米蛋白与阿魏酸在分子结构水平上的共价与非共价结合机制；第三，通过对大米蛋白/阿魏酸复合物及其在乳液体系中的抗氧化活性的研究，探讨两者的结合模式与抗氧化活性之间的内在联系，为富含多酚的功能性植物蛋白饮料的开发应用提供理论基础。最后，研究复合物中的大米蛋白在模拟胃肠消化中的结构与氧化功能变化以及阿魏酸的释放情况、并通过Caco-2细胞实验进行阿魏酸的模拟肠吸收机制的探讨。

本项目以大米蛋白及阿魏酸为原料，首先,选择不同的糖基化方法和糖种类，并采用静态高压技术对大米蛋白的结构进行修饰与表征，并对其理化性质、功能性质及其产物的抗氧化活性等进行了研究。得出采用水热进行大米蛋白和木糖的糖基化反应，辅助高压能引起蛋白质二级结构发生变化，且大米谷蛋白中的Cys、Tyr、Lys和Arg与木糖共价相互作用形成可溶性聚集体，能有效提高产物的接枝度，蛋白质的溶解度、乳化特性及起泡特性，且压力的增加会导致蛋白表现出更强的抗氧化活性。其次，在漆酶的作用下催化大米蛋白/阿魏酸复合物的形成，并对复合物进行控制与表征，研究大米蛋白与阿魏酸在分子结构水平上的共价与非共价结合机制。得出大米蛋白与阿魏酸的结合作用力主要是通过非共价的疏水性相互作用连接。阿魏酸可能与大米谷蛋白的酸性亚基（34~37KDa）和球蛋白（26 KDa）反应，且该反应是可逆的。而在漆酶作用下，大米蛋白与阿魏酸的交联机制主要是催化阿魏酸氧化形成的醌类物质，可易攻击蛋白质分子的亲核基团，如赖氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、色氨酸，从而形成蛋白与多酚的分子量较大的共价交联物，这是一种共价结合的机制。第三，通过对大米蛋白/阿魏酸复合物及其在乳液体系中的抗氧化活性的研究，探讨两者的结合模式与抗氧化活性之间的内在联系，得出大米蛋白与阿魏酸复合物较大米蛋白具有更好的体外抗氧化活性，FA能够有效的抑制乳液中油脂的氧化降解，降低了乳液中氢过氧化值、TBARS值以及己醛的含量。而在漆酶作用下，FA/RP/LAC交联物的ABTS+•清除能力、DPPH•清除能力、ORAC值、O2-•清除能力显著高于未经漆酶处理的RP和RP/FA复合物。在乳液体系中，漆酶和阿魏酸处理能够提高大米蛋白在酸性条件下乳液稳定性。最后，得出在体外模拟胃肠消化过程中，大米蛋白、阿魏酸在漆酶的作用可以保护阿魏酸减缓其在消化过程中的降解，抵消由于结合带来的阿魏酸抗氧化能力的部分降低，且漆酶交联作用后会促进这种下降； Caco-2细胞实验说明胃肠道消化和大米蛋白有利于阿魏酸的吸收转运，且随着阿魏酸浓度越大，样品中肠消化液的阿魏酸累积转运量越大，表明阿魏酸和大米蛋白/阿魏酸样品经过消化以后更容易被Caco-2细胞单层吸收转运。项目为富含多酚的功能性植物蛋白配料的开发提供理论基础。