环境因子影响甘薯蛋白Sporamin乳化性质的作用机制研究

China has a rich resource in cultivation and production of sweet potatoes, which play an important role in ensuring national food security and promoting economic development. Sweet potato protein has the potential of being a good emulsifier. Sporamin, a protein constituent in sweet potato roots, is a soluble storage protein, and accounts for 80% of total sweet potato protein. At present, few researches were reported on the emulsifying properties of Sporamin. Methods of extraction, separation and purification of Sporamin have been established by the applicant of this project, and emulsifying properties of Sporamin have been analyzed preliminarily. On the basis of the above work, firstly by combining electronic microscope method, the theories of protein adsorption science, interfacial chemistry, rheology will be used, and the mechanism of emulsion stability will be clarified by discussing the effects of environmental factors such as pH, ion environment and polysaccharide on emulsifying properties of Sporamin. Secondly, the inner link between protein conformation and emulsifying properties of Sporamin will be discussed by the method of changing 3D conformation of Sporamin with heat and high pressure treatments. At last, by investigating the emulsifying properties of polypeptide hydrolyzed by enzyme, the mechanism of emulsifying properties will be clarified starting from the primary structure of Sporamin.

我国是甘薯种植和生产大国，甘薯在保证国家粮食安全、促进经济发展中起着重要作用。甘薯蛋白具有成为良好乳化剂的潜质，甘薯根茎中的蛋白成分Sporamin是一类可溶性贮藏蛋白，占甘薯块茎总蛋白含量的80%。目前国际上鲜有关于Sporamin乳化性质的研究报道。申请人前期在Sporamin的提取、分离和纯化工艺上已建立了较为成熟的方法，并初步探讨了Sporamin的乳化性质。本研究拟在上述工作的基础上，首先运用蛋白吸附科学，界面化学，流变学的理论，结合电子显微镜观察的方法，通过探讨pH值、离子环境和多糖等环境因子对Sporamin乳化性质的影响，揭示其乳化稳定性的机制，其次利用加热与高压处理，通过改变Sporamin的三维构象的方法，探讨Sporamin的蛋白构象与其乳化性质的内在联系，最后利用酶解处理，通过对多肽产物乳化性质的研究，从Sporamin的一次构造出发揭示其乳化性质的发生机制。

我国是甘薯种植和生产第一大国，甘薯在保证国家粮食安全、促进经济发展中起着重要作用。甘薯蛋白具有成为良好乳化剂的潜质，甘薯根茎中的蛋白成分 Sporamin 是一类可溶性贮藏蛋白，占甘薯块茎总蛋白含量的 80%。目前国际上鲜有关于 Sporamin 乳化性质的研究报道。申请人前期在 Sporamin 的提取、分离和纯化工艺上已建立了较为成熟的方法，并初步探讨了Sporamin 的乳化性质。本研究在上述工作的基础上，首先运用蛋白吸附科学、界面化学、流变学的理论，结合电子显微镜观察的方法，探讨不同环境因子（pH值：2-9；NaCl：0.2-1.0 M；CaCl2：0.1-0.25 M）对Sporamin乳化特性（乳化活性与乳化稳定性）、界面性质（界面吸附蛋白浓度与组成）和流变性质（表观黏度）的影响，从而揭示了其乳化稳定性的机制。其次利用加热与高压处理，通过改变Sporamin的三维构象的方法，探讨Sporamin的蛋白构象（二级结构、自由巯基含量、表面疏水性、变性焓等）与其乳化性质的内在联系。最后利用酶解处理（Alcalase、As1.398、Neutrase、Pepsin和Trypsin），通过对酶解产物乳化特性、乳化颗粒大小、乳化液表观黏度的研究，从 Sporamin 的一次构造出发揭示了其乳化性质的发生机制。本项目研究成果为有效利用甘薯蛋白资源提供了新的方式，促进了学科发展；有利于缓解甘薯淀粉加工废液排放造成的环境污染，体现了国家需求；有利于推动传统产业转型，加快产业升级，为推动战略新兴产业的发展提供新的科学思路。