【摘要】：蛋白纖維化聚集體是以β-折疊為基礎(chǔ)的組裝物,在自然界廣泛存在。它不僅在生物材料方面可用作酶的固定化,也在食品加工方面具有卓越的乳化、起泡和凝膠性。目前,其制備方法主要存在反應(yīng)效率較低且在原料選擇上局限于本身富含β-折疊結(jié)構(gòu)蛋白的問題,從而限制其在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。有鑒于此,本課題以自身缺乏β-折疊結(jié)構(gòu)的牛血清白蛋白(BSA)為研究對象,采用超聲波和糖化進行改性以誘導(dǎo)BSA產(chǎn)生更多的β-折疊結(jié)構(gòu),從而高效地制備BSA纖維化聚集體。通過研究超聲與糖化作用下BSA的一級、二級結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)變化,考察纖維化聚集體的形成動力學過程,建立相應(yīng)的動力學模型,以揭示超聲和糖化對BSA纖維化聚集行為的影響機制。本課題旨在為突破纖維化聚集體的選料局限、豐富纖維化聚集過程的調(diào)控手段和提高纖維化聚集體的制備效率提供有用參考。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)酸熱條件下BSA纖維化聚集體的形成機制:酸熱條件下BSA通過先水解后組裝形成纖維化聚集體,其生長曲線符合指數(shù)模型,且反平行β-折疊含量增加為纖維化聚集體形成的重要原因。在pH 3.0下加熱BSA,反平行β-折疊含量從2.17%上升到10.51%,過程中發(fā)生水解,形成二硫鍵,在靜電和疏水作用下有序組裝,最終形成較長的纖維化聚集體,并具有較好的乳化和起泡性質(zhì)。然而,在更強酸性條件下(pH3.0)加熱會導(dǎo)致二硫鍵斷裂,在更靠近等電點時(pH3.0)加熱會團聚,兩者均導(dǎo)致反平行β-折疊含量較低而不利于BSA纖維化聚集體形成。(2)超聲波處理對BSA纖維化聚集行為的影響規(guī)律:經(jīng)2~15 min超聲預(yù)處理可促進BSA的反平行β-折疊和二硫鍵形成,促進疏水基團暴露,使表觀速率常數(shù)k值升高,最終可較快形成纖維化聚集體,所得產(chǎn)物具有良好的乳化活性。但更長時間的超聲不利于反平行β-折疊的后期生成,而抑制BSA纖維化聚集體的最終形成。(3)糖化對BSA纖維化聚集行為的影響規(guī)律:糖化前期可促進BSA的反平行β-折疊和二硫鍵形成而促進聚集,糖化后期則致反平行β-折疊含量降低和二硫鍵斷裂而抑制聚集。進一步探究輕度糖化蛋白的纖維化聚集行為,發(fā)現(xiàn)適度糖化可使BSA的反平行β-折疊含量從2.04%增加到10.25%,且在進一步加熱后升高到14.81%。此外,適度糖化也可使BSA較快形成二硫鍵,導(dǎo)致動力學參數(shù)A值和k值升高,達到“平衡”時間縮短,纖維化聚集體數(shù)量增加。適當糖化可促進纖維化聚集體的形成,所得產(chǎn)物具有良好的乳化活性。(4)超聲和糖化處理對BSA纖維化聚集行為的影響規(guī)律:與BSA組相比,先糖化后超聲及先超聲后糖化兩種處理,都可促進反平行β-折疊和二硫鍵形成,加強疏水作用,導(dǎo)致k值升高,達到“平衡”時間縮短,最終形成更多更長的纖維化聚集體,所得產(chǎn)物具有良好的乳化活性和泡沫穩(wěn)定性。此外,先糖化后超聲組的A值和k值更高,形成更分散的“蠕蟲狀”聚集體,而先超聲后糖化組形成更長更粗的“枝杈狀”聚集體。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS201.21
【圖文】：

集行為的不同方面展開了深入探討，包括聚集體形成的驅(qū)動力[22]、機制[2抑制[25]和與疾病的關(guān)聯(lián)性[26]等。蛋白的聚集機制于蛋白聚集的作用方式，有學者提出以下理論[27]：一，天然蛋白可通過自交聯(lián)（self-association）形成聚集體，通常是靜電作用水相互作用參與，此外還包括范德華力等，多數(shù)情況下是一種可逆的變化過構(gòu)象轉(zhuǎn)變形成去折疊中間體，導(dǎo)致較多的疏水基團暴露而通過疏水相互體，且柔性結(jié)構(gòu)更為有利。第三，通過化學交聯(lián)形成聚集體，如通過蛋白氨酸的巰基形成分子間二硫鍵[28]。第四，通過化學降解誘導(dǎo)聚集，例如自聚[30]、脫酰胺基作用[31]和糖化[32]等�；瘜W降解通常會改變蛋白的疏水性和等。

圖 1-2 不同 pH 和離子強度下球蛋白熱變性聚集過程[33]Figure 1-2 Thermal aggregation process of globulin at different pH and ionic strength[33]根據(jù)形態(tài)，可將蛋白聚集體分成兩類，如圖 1-2 所示[33]。在等電點附近或高離，蛋白表面的電荷很少或被屏蔽，在加熱一定時間后，由于肽鏈發(fā)生去折疊，暴露而形成球狀聚集體（spherical aggregation）或無定形聚集體（amoegation）。在這一條件下，通常是疏水作用力為主導(dǎo)。此外，蛋白在遠離等電點子強度下加熱，可形成線型聚集體（linear aggregation）。本論文研究的纖維化聚集體從形態(tài)上看就屬于這類聚集體。蛋白纖維化聚集體的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用1 蛋白纖維化聚集體的發(fā)現(xiàn)

【參考文獻】

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本文編號：2740949