果胶甲酯酶抑制剂调控高静压果汁沉淀反应机制研究

High pressure processed (HPP) juice has become one of the most favorite fruit juices because of its original high quality characteristics. However, the cloud loss during storage induced by endogenous pectin methylesterase (PME) destroys its quality and restricts the industry development. In recent years, a natural pectin methylesterase inhibitor (PMEI) has been found in kiwifruit that can effectively inhibit PME activity. Our previous work demonstrated that the addition of kiwifruit puree can control the cloud loss of HPP juice, but its mechanism is still not clear. Based on the results, the aim of this project is to understand the mechanism of kiwifruit PMEI inhibiting the cloud loss of HPP juice. To achieve this aim, this work will investigate the changes on activity, structure, complex interaction and organoleptic characteristics of PME and PMEI during HPP and storage, and how this interaction of PME and PMEI to stabilize the HPP juice. The outcome of this project will provide a new natural green technique to inhibit the cloud loss of HPP juice.

高静压（HPP）果汁凭借其原汁原味的高品质特性成为了目前颇受消费者喜爱的果汁产品，但其内源果胶甲酯酶（PME）会导致果汁出现沉淀，影响产品感官品质，制约产业发展。研究发现猕猴桃中存在一种天然的果胶甲酯酶抑制剂（PMEI）能够有效的抑制PME活性。申请人前期研究通过直接添加猕猴桃浆有效抑制了HPP果汁沉淀，但其反应机制尚不明确。基于此，本项目以揭示猕猴桃PMEI抑制HPP果汁沉淀反应机制为研究目标，从分子活性、分子结构、分子间作用、宏观特性等角度出发，多层次揭示HPP果汁体系中PME和PMEI相互作用机制，并在真实体系下验证该机制对果汁沉淀的抑制作用。本项目的研究将为提出天然、绿色的HPP果汁沉淀抑制新方法奠定理论基础。

高静压（HPP）果汁凭借其原汁原味的高品质特性成为颇受消费者们喜爱的果汁产品，但由于HPP无法完全钝化内源果胶甲酯酶（PME），从而导致HPP果汁在贮藏期极易出现分层沉淀，成为限制产业发展的关键因素。前期研究发现，猕猴桃中存在一种天然的果胶甲酯酶抑制剂（PMEI），能够有效抑制PME活性。基于此，本项目探究了HPP处理对PME和PMEI相互作用的影响，证实了HPP结合猕猴桃PMEI可以显著提升NFC橙汁的混浊稳定性，为提出天然、绿色的HPP果汁沉淀抑制新方法奠定了理论基础。主要研究结论如下：.（1）构建PMEI高效表达与分离纯化的新方法。克服了天然猕猴桃PMEI分离纯化效率低、成本高、难度大等问题，构建了基于大肠杆菌和毕赤酵母菌高效表达重组PMEI的新方法，为分离纯化猕猴桃PMEI提供了前提条件。.（2）探究HPP对PME和PMEI互作的影响。明确了在模拟体系下，HPP处理前后PME和PMEI活性、结构和相互作用的变化趋势，推测在贮藏过程中，PME-PMEI复合物可能出现解聚，提出了解聚后游离的PME对果汁混浊稳定性的影响、压力作用消失后PME和PMEI结构和功能的变化等新的科学问题。.（3）验证天然PMEI抑制HPP果汁沉淀效果。在橙汁-猕猴桃复合果汁真实体系下，验证了HPP与富含PMEI的猕猴桃天然配料结合，可以显著提升NFC果汁混浊稳定性。但也发现，直接添加猕猴桃浆，对NFC果汁体系原有胶体特性造成改变。因此，在后续研究中，应进一步降低猕猴桃天然配料添加对果汁体系的干扰，更准确的评价猕猴桃PMEI对果汁混浊稳定性提升的贡献。.本项研究按照既定研究计划有序开展，实现了研究目标，回答了研究计划中的科学问题，完成了研究内容。基于研究过程中遇到的新难题，团队另辟蹊径，对研究内容进行了拓展，构建了新的研究方法，并取得新的研究发现，为后续进一步深入研究提出了新的科学问题。同时，团队超额完成技术考核指标，发表研究论文6篇，授权发明专利1项，培养青年教师1名，培养硕士研究生4名。