草鱼蛋白源高活性双抗短肽的分子结构基础及其自组装介导的抗淀粉老化机理研究

Due to its fresh, good taste and high nutritional value, fresh rice and pasta products are the long-lasting and traditional food. However, owing to its high content of starch and moisture, they are susceptible to undergo these problems including microbial contamination and retrogradation. As a consequence, based on the previous work that high-purity antimicrobial and anti-retrogradation peptide (dual-anti-PEP) was prepared from grass carp protein, the precise and effective molecular structures of dual-anti-PEP, such as the molecule, charge, amphiphilic, hydrophobic and helix were studied. Then, the anti-retrogradation mechanism mediated by co-assemblies of starch molecule with the self-assembly of dual-anti-PEP, were also studied to clarify its anti-retrogradation mechanism that included, 1) the rearrangement and accumulation of molecular mechanism of dual-anti-PEP, 2) the confirmation and identification of co-assembly of starch molecules with self-assembly of dual-anti-PEP, 3) effects of the co-assembly process on the rearrangement microenvironment of starch molecular chain. The findings suggested that it could not only provide new ideas and methods for the development of dual-anti-PEP as new food ingredients, but also provide a scientific basis for revealing the anti-retrogradation mechanism of peptide. Furthermore, the project can promote the commercialization of fresh rice and pasta products, as well as the industrial production of grass carp protein.

生鲜米面制品，因其新鲜、口感好及营养价值高等特点，作为传统食品而长久不衰。本项目以解决高水分和高淀粉含量的生鲜米面制品存在的老化及易被微生物污染的问题为导向，在前期研究筛选得到高纯度草鱼蛋白源双抗短肽的基础上，采用从头设计的方法，基于生物信息学技术，研究其分子的链节、电荷、两亲性、疏水性及螺旋性等，探明其发挥双抗功能的精准、有效分子结构基础。并进一步研究该双抗短肽自组装介导的抗淀粉老化机理，具体包括：1）在淀粉分子调控下，双抗短肽的重排与堆积的自组装分子机制的研究，2）该自组装体与淀粉分子相互作用过程的确认与识别，3）探索该相互作用过程对淀粉分子链重排微环境的影响，阐明其抗老化机理。预期研究结果可为开发新型高活性双抗肽类食品配料提供新的思路和方法，为揭示其抑制淀粉老化的机理提供科学依据，并对推动生鲜米面制品商业化和工业化生产以及草鱼蛋白资源高值化加工，具有十分重要的意义。

生鲜米面制品，因其新鲜、口感好及营养价值高等特点，作为传统食品而长久不衰。本项目以解决高水分和高淀粉含量的生鲜米面制品存在的老化及易被微生物污染的问题为导向，在前期研究筛选得到高纯度草鱼蛋白源双抗短肽（GCSPHs）的基础上，采用从头设计的方法，基于生物信息学技术，探明了其发挥双抗功能的精准、有效分子结构基础。为满足实际生产需求，降低成本，进一步围绕“大米淀粉（RS）、亲水胶体、肽”研究复配物自组装介导的抗淀粉老化机理。结果表明：.（1）以抗菌肽Lys-Arg-Lys-Lys-Leu-Thr-His的为原型，经生物信息学分析设计的新肽X-1 (Lys-Lys-Lys-Arg-Leu-Leu-Leu)具有更平衡的亲水与亲油性，是阳离子肽，热稳定性好，以α-螺旋为主，抗菌和抗淀粉老化效果较优。 .（2）GCSPHs、瓜尔胶（GG）和黄原胶（XT）能抑制RS的回生。相比GCSPHs-GG，GCSPHs-XT对RS回生的抑制效果更强。GCSPHs-XT 能阻碍大米淀粉分子中直链和支链淀粉重结晶，阻碍水分的流动和排出，进而延缓 RS 的回生。.（3）与大米低聚肽(RPHs)、小麦低聚肽(WPHs)、玉米低聚肽(CPHs)相比，大豆肽（SPHs）与XT复合物可抑制 RS 的短期回生，且抑制效果最佳。一方面，添加的SPHs通过包裹淀粉颗粒而防止淀粉吸水膨胀，抑制淀粉的糊化，从而抑制淀粉的回生。另一方面，含有带电氨基酸的 SPHs、带负电荷的XT与淀粉分子间的静电疏水作用竞争性抑制直链淀粉和支链淀粉的分子间作用，抑制了淀粉的回生。.（4）添加的XT、SPHs、SPHs-XT 能明显地改善大米淀粉的冻融稳定性，其中SPHs-XT的效果最佳。 .研究结果可为开发新型高活性肽类食品配料提供新的思路和方法，为揭示其抑制淀粉老化的机理提供科学依据，并对推动生鲜米面制品商业化和工业化生产以及草鱼蛋白资源高值化加工，具有十分重要的意义。