矢车菊素-3-O-葡萄糖苷共价/非共价结合牛血清白蛋白抑制晚期糖基化终产物形成及其应用

作     者：张玉静 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张兵;李广焱

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：牛血清白蛋白 矢车菊素-3-O-葡萄糖苷 晚期糖基化终产物 共价结合 非共价结合 

摘      要：花色苷是植物源食物中具有多种生理活性的次级代谢产物,通常具有蛋白亲和性,食物花色苷和蛋白质互作会改变两者的营养特性与功能结构,在食品的加工过程中,蛋白质、氨基酸等氨基化合物和还原糖等羰基化合物会发生美拉德反应并会不可避免的生成一些有害的物质如AGEs。本研究主要以模式蛋白牛血清白蛋白(BSA)和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)为原材料,探究其共价与非共价结合相互作用机制,并通过研究糖基化反应各阶段产物的生成量以及反应产物的理化性质、功能特性和结构变化,以及与C3G共价与非共价后蛋白质结构变化和功能性质,试图阐明花色苷与蛋白质通过不同方式相互作用对晚期糖基化终产物的影响,为科学认识食物蛋白与花色苷相互作用对产品质量与安全的影响提供科学依据。主要研究结果如下:(1)通过SDS-PAGE、紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、荧光光谱和圆二色谱等方法研究了牛血清白蛋白与C3G共价结合对蛋白质结构功能的影响。在BSA-C3G共价复合体系中,通过SDS-PAGE分析得有大分子衍生物生成,由此说明其形成共价交联体系。荧光光谱分析得C3G与BSA发生共价交联后显著降低牛血清白蛋白的荧光强度,BSA-C3G共价复合物的结构和微环境发生了显著的变化,表现为α-螺旋含量逐渐升高,而β-转角含量逐渐降低,主要体现在蛋白质结构的稳定性更高,生成结构更加稳定的复合物。(2)通过SDS-PAGE、紫外可见光谱、荧光光谱和圆二色谱等方法研究了牛血清白蛋白与C3G非共价结合对蛋白质结构功能的影响。SDS-PAGE表明BSA-C3G非共价复合物中没有出现新的条带,说明BSA与C3G发生了非共价结合反应。在BSA-C3G非共价复合体系中,C3G的加入BSA中酪氨酸残基和色氨酸残基所处微环境发生改变,使牛血清白蛋白的构象发生改变,从而导致牛血清白蛋白二级结构发生变化。荧光光谱分析表明随着C3G浓度的增大,非共价复合物的荧光强度明显降低。(3)采用BSA-C3G共价复合物与果糖构建糖基化模型,探究共价结合对非酶糖基化中早期产物果糖胺和晚期糖基化终产物AGEs、BSA功能基团巯基、BSA交联结构以及构象变化的影响。BSA与C3G共价结合物对果糖胺的抑制率分别为4.02%、11.84%、12.55%和18.77%;对荧光AGEs的抑制率分别为23.93%、42.82%、58.2%和74.48%。结果表明,BSA-C3G共价复合物可以抑制阶段性产物果糖胺和AGEs的形成,且抑制AGEs的活性高于果糖胺。可能是由于C3G与牛血清白蛋白发生共价结合反应,竞争性结合糖基化位点,从而进一步抑制AGEs的生成。(4)采用BSA-C3G非共价复合物与果糖构建糖基化模型,研究非共价结合对非酶糖基化中早期产物果糖胺和晚期糖基化终产物AGEs,BSA功能基团巯基、BSA交联结构以及构象变化的影响。BSA-C3G非共价结合物对果糖胺的抑制率分别为9.2%、13.28%、14.25%和29.83%;对AGEs的抑制率分别为42.51%、52.03%、58.4%和65.14%。结果表明,BSA-C3G非共价复合物可以抑制阶段性产物果糖胺和AGEs的形成,C3G非共价结合在早期阶段对果糖胺的抑制效果高于C3G共价结合,可能是由于C3G通过清除活性自由基离子及羰基或者降低反应氧化速率,从而阻止AGEs生成。(5)以葡萄和牛乳为原材料,设计一款富含花色苷的葡萄牛乳复合饮料,探讨添加花色苷对牛乳饮料实际生产过程中晚期糖基化终产物形成的抑制作用。此款花色苷牛乳复合饮料美味可口,营养丰富,可以有效抑制饮料加工过程中晚期糖基化终产物形成,拥有良好的市场前景,为开发新型饮料产品提供新思路。