高压均质抑制NFC桃汁多酚氧化酶及酶促褐变的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860445
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As the consumers are demanding more safe and nutritious food products, NFC juice (Non From concentrate) is gaining popularity due to its closer to the taste, flavor and nutrition of fresh fruit. NFC peach juice should be an important product to promote the development of peach industry in Lijiang, Yunnan. Enzymatic browning is mainly attributed to the action of polyphenol oxidase (PPO), which contributes to oxidization of phenolic compounds in the presence of molecular oxygen. Enzymatic browning decreased the commercial quality, organoleptic acceptance and nutritional value of the product. Generally, there are two forms of PPOs existed in plant, including soluble PPO (sPPO) and membrane-bound PPO (mPPO). While mPPO is either weakly or strongly bound to the thylakoid membrane and it shows more stability towards processing. Thus mPPO is a potential detrimental factor for browning in juice during storage. High pressure homogenization (HPH) is a non-thermal technology achieving continuous processing for liquid food, which can inhibit the Maillard reaction and enzymatic browning in the juice. Previous studies showed that the inactivation effects of PPO in juice and buffer were significant different by HPH. In this study, mechanism of HPH on enzymatic browning and changes of related factors in NFC peach juice will be investigated. Effects of HPH on the activity and structure of mPPO and sPPO will be analyzed, especially the release and inactivation of mPPO in NFC peach juice after HPH; The changes of phenolic substrate and browning product in NFC peach juice after HPH also will be analyzed; The PPO-pectin simulation system will be built to explore the interaction between PPO and pectin, and the effect of pectin on activity and structure of sPPO and mPPO will be analyzed. The present study will reveal the effect of HPH on PPO activity and structure, and the inhibition mechanism of enzymatic browning in NFC peach juice after HPH, and provide the basis for application of non-thermal technology in NFC juice industry, which have important theoretical and practical significance.
NFC桃汁品质接近新鲜水果,是促进丽江雪桃产业发展的重要加工产品。但NFC果汁加工中易发生多酚氧化酶(PPO)引起的酶促褐变,使品质降低。果蔬中普遍存在游离态(sPPO)和膜结合态(mPPO)两种PPO,mPPO不易被钝化,会在贮藏期引发褐变。高压均质(HPH)是一种可实现连续加工的非热加工方式,能有效抑制褐变,但对果汁和粗酶液中PPO钝化效果差异显著。本项目以雪桃为原料,采用HPH作为加工手段,分析HPH对NFC桃汁中mPPO和sPPO活性和结构的影响,重点研究HPH处理后mPPO的释放和钝化;明确sPPO和mPPO主要内源性酚类底物和对应褐变产物,建立HPH处理后酚类底物和褐变产物相关性;基于PPO-果胶模拟体系,探讨PPO和果胶的相互作用机制,研究HPH处理后果胶变化对PPO活性和结构的影响。最终阐明HPH对sPPO和mPPO活性和结构的作用,揭示HPH抑制NFC桃汁酶促褐变机制。

结项摘要

NFC桃汁品质接近新鲜水果,是促进丽江雪桃产业发展的重要加工产品。果蔬中普遍存在游离态(sPPO)和膜结合态(mPPO)两种多酚氧化酶(PPO),因此NFC桃汁加工过程中易发生由此引起的酶促褐变,使品质降低。高压均质(HPH)是一种可实现连续加工的非热加工方式,能有效抑制褐变,但对果汁和粗酶液中PPO钝化效果差异显著。本项目经硫酸铵分级沉淀、柱层析分离纯化后从雪桃中获得sPPO和mPPO,分析其生物信息学,发现两者的亚细胞定位和跨膜结构不同;利用同源建模构建其三维结构进行解析,发现sPPO结构相对松散,而mPPO则是稳定的椭球形结构。HPH和HPP等非热加工手段对sPPO构象的影响要强于mPPO,从而对sPPO具有更强的钝化效果。低压会激活PPO活性,而高压则会钝化PPO,分子动力学模拟结果也发现200 MPa HPP处理后PPO铜结合区的变化有利于催化作用,而400 MPa以上处理后酶蛋白铜结合区的变化和loop区域的强烈运动均不利于催化作用。另外,sPPO的结构相对松散,其loop区域离主链较远,从而导致高压对sPPO的loop区域具有显著的失稳作用;而mPPO的内外膜结构可以通过跨膜螺旋紧密连接,形成了高度紧凑的椭圆形结构,因而高压对其三维结构没有显著影响。果胶对PPO活性具有显著的抑制作用,但HPH可破坏果胶的主链,对其有碎片化作用,会影响果胶对PPO的抑制作用。HPH还会改变果汁中酚类物质的含量和组成,游离态、酯化态、结合态三种状态多酚含量在较高压力下均显著提高,HPH可能会促进酚类底物与PPO的催化作用。因此,通过本项目研究发现,HPH通过抑制PPO活性、改变酚类底物状态和组成、对果胶碎片化处理等多种途径抑制NFC桃汁的酶促褐变。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Research progress on the effect of chemical inhibitors on the properties of polyphenol oxidase in fruits and vegetables.
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.024661
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    Food and Fermentation Industries
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hengle, Zhou;Fuhai, Wang;Linyan, Z.
  • 通讯作者:
    Linyan, Z.
Comparison on inhibitory effect and mechanism of inhibitors on sPPO and mPPO purified from 'Lijiang snow' peach by combining multispectroscopic analysis, molecular docking and molecular dynamics simulation.
结合多光谱分析、分子对接和分子动力学模拟,比较抑制剂对‘丽江雪’桃纯化的sPPO和mPPO的抑制效果及机制。
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2022.134048
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Food Chemistry
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Hengle Zhou;Shenke Bie;Jian Li;Lei Yuan;Linyan Zhou
  • 通讯作者:
    Linyan Zhou

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  • 通讯作者:
    2.Lab of Reproductive Biology,National Institute f
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    周林燕;毕金峰;易建勇;李淑荣
  • 通讯作者:
    李淑荣

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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