高静压诱导酪蛋白胶束保护花色苷C环4位的自组装形成机制
批准号:
32101983
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
季俊夫
依托单位:
学科分类:
食品加工与制造
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
季俊夫
中文摘要
花色苷是深色果蔬中重要的活性组分,结构中带正电的C环4位是导致其不稳定的关键靶点。酪蛋白常作为天然功能性壁材保护花色苷,但其胶束结构内部磷酸钙纳米簇团(CCP)的存在严重阻碍了与花色苷分子的充分结合。申请人前期研究发现,高静压可以诱导酪蛋白胶束形成带负电的自组装纳米颗粒。这为与带正电的花色苷结合并自组装形成保护体系提供了可能性,但具体形成机制尚不清楚。本项目提出“高静压诱导酪蛋白CCP解离(打开)→与花色苷静电相互作用(装载)→纳米颗粒重新聚集(自组装)”的科学猜想,利用钙离子结合法、光谱法和微观颗粒物性分析等方法,解析100 MPa至500 MPa高静压范围内酪蛋白胶束与花色苷相互作用的变化规律,阐明高静压诱导酪蛋白胶束保护花色苷C环4位的“打开-装载-自组装”形成机制。以期从分子层面解决现有酪蛋白与花色苷体系不稳定的关键科学问题,为提高花色苷功能性及拓展其新用途提供有效的科学依据。
英文摘要
Anthocyanins are important bioactive components in dark color fruits and vegetables, and the positively charged C4 position in the structure is the key target that leads to the instability of anthocyanins. Casein is often used as the natural functional wall material to protect anthocyanins, but the presence of calcium phosphate nanoclusters (CCP) in the micelles seriously hinders the full binding with anthocyanin molecules. Previous studies have found that high static pressure induced casein micelles to form negatively charged self-assembled nanoparticles. It is further speculated that the positively charged anthocyanins might be effectively combined by those nanoparticles and re-assembled to form a protective system, but the specific formation mechanism is still unclear. This project provides the hypothesis of "high pressure induced casein CCP dissociation (open) → electrostatic interaction with anthocyanins (loading) → nanoparticle re-aggregation (self-assembly)". It plans to use calcium ion dynamic binding measurements, spectroscopy methods and microscopic physical methods to analyze the potential interactions between casein micelles and anthocyanins during the high static pressure range of 100 MPa to 500 MPa. The study aims to clarify that casein micelles induced by high pressure can protect the C4 position anthocyanins based on "open-load-self-assembly" mechanism. It is expected to solve the scientific problem of the current unstable casein and anthocyanin system from the molecular level, which could provide effective scientific basis for improving the functionality of anthocyanins and expanding their new applications.
花色苷是深色果蔬中重要的活性组分,结构中带正电的C环4位是导致其不稳定的关键靶点。酪蛋白常作为天然功能性壁材保护花色苷,但其胶束结构内部磷酸钙纳米簇团(CCP)的存在严重阻碍了与花色苷分子的充分结合。申请人前期研究发现,高静压可以诱导酪蛋白胶束形成带负电的自组装纳米颗粒。这为与带正电的花色苷结合并自组装形成保护体系提供了可能性。基于此,本项目提出并验证了“高静压诱导酪蛋白CCP解离(打开)→与花色苷静电相互作用(装载)→纳米颗粒重新聚集(自组装)”的结合机制。研究结果表明:(1)超高压绿色调控技术可以靶向调控酪蛋白CCP中Ca2+与磷酸化丝氨酸基团耦合程度,在不添加任何化学试剂的前提下,实现酪蛋白胶束在室温仅15分钟内即可完全溶解,减少70%以上的复水时间,并增加了35%以上的乳化活性。(2)解离后的酪蛋白大幅度增强了对其负载的花色苷的保护效应;当压力高达500 MPa时,体系中花色苷包埋率为63.67 ±4.73%,比对照组(51.50 ±1.85%)提高了23.6%,其主要作用力为静电相互作用;花色苷在pH、盐离子、高温等条件下的物理稳定性均得到大幅度提升。(3)在胃模拟消化后,500 MPa协同5 mM Ca2+处理的负载体系中花色苷释放量仅为59.81 ± 1.97%,远低于对照组;而肠消化结束时,500 MPa协同5 mM Ca2+处理的样品中仍有94.30 ± 1.30%的花色苷保留。这是因为超高压解离后的酪蛋白亚胶束在胃液Ca2+作用下形成了硬度最大、结构最致密、抗消化能力最强的凝乳,这对花色苷在胃肠消化道的稳态化起到了至关重要作用。以上结果以通讯作者发表SCI 论文12篇,EI论文2篇,申请国家发明专利3项,授权1项。为开发婴幼儿易消化食品,耐消化饱腹感食品,缓释型功能性食品的开发提供了理论基础和科学依据。
巯基介导的花色苷/豌豆白蛋白递送体系与肠道粘蛋白MUC2的粘附作用机制研究
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批准号:32372360
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:季俊夫
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依托单位:
国内基金
海外基金