脂质氧化诱导花生蛋白氧化的机制研究

Literature review and our previous studies showed that protein in food oxidized because of lipid peroxidation, hence, altering the protein structure and its properties. However, the induction mechanism is yet unknown. In order to fill the knowledge gap, current study aims to utilize peanut protein isolate (PPI) as an oxidative substrate to establish six oxidative reaction models that causing PPI oxidation. This will shed light on the redox reactions between food protein and lipid. Evaluation of chemistry components, oxidative indexes, oxidation products, structural, group of PPI and elucidation of the chemistry algorithm of the oxidative reactions will be done. Technologies such as two-dimensional gel electrophoresis, MALDI-TOF-TOF/MS, and WESTERN BLOT will be used to identify and validate the oxidative reactions and sites. Oxygen-18 stable isotope labeling will be further employed to identify the degree of PPI-oxidation. This will assist in the determination of response relationship between PPI physicochemical functional properties and its degree of oxidation. Based on the protein structural analysis, the mechanism of actions of lipid peroxidation-induced PPI oxidation can be explained. This project can serve as the basis for future research on protein oxidation, at the same time, providing a basic theory behind the oxidative reactions for an effective controlling of protein quality in food/oil system.

文献报道和我们的前期研究发现，食品体系中的蛋白质会被氧化的脂质诱导而发生氧化，导致其结构与性质改变，但其诱导机制尚不明确。本研究拟以花生分离蛋白（PPI）为研究对象，构建6个氧化反应模型，诱导PPI发生氧化。探明氧化过程中PPI组成、氧化指标、氧化产物、结构和基团变化规律，采用双向凝胶电泳分离结合MALDI-TOF-TOF/MS 以及WESTERN BLOT技术对PPI氧化位点进行判断和检验，氧-18同位素标记技术对PPI氧化程度进行准确定量，揭示PPI表观功能性质与氧化程度的应答关系，从而诠释脂质氧化诱导花生蛋白氧化的机制，为研究蛋白质氧化提供研究基础，为实现食品中蛋白/油脂体系的有效控制提供一定理论指导。

花生是全球最重要的油料作物之一，油脂和蛋白是其主要成分。在花生的贮藏和加工过程中，其脂质容易发生氧化，产生自由基等过氧化产物，进而诱导花生蛋白氧化，使其结构和功能性质发生变化，影响其品质与安全。.因此项目以花生蛋白为研究对象，研究自由基诱导的氧化对花生蛋白的影响。结果表明：随着自由基浓度的增大，花生蛋白的氧化程度上升、构象发生变化，表现为羰基、平均粒径、表面疏水性逐渐上升，巯基、氨基含量和内源荧光强度逐渐降低，二级结构中α-螺旋占比降低而无规卷曲占比上升。另外，自由基诱导的氧化改变了花生蛋白的加工性质，其中轻度氧化可改善花生蛋白的持水性、持油性、起泡性能和乳化性能，但重度氧化对几乎所有的加工性质都是不利的；采用高分辨质谱对其进行蛋白质组学分析，发现氧化后花生蛋白侧链上的赖氨酸、半胱氨酸、色氨酸被修饰较多，主要为Carbamidomethyl、Oxidation、Trioxidation和Dehydration修饰。差异性分析发现了氧化前后丰度显著变化的15个蛋白，其中上调的11个，下调4个，主要涉及能量代谢、蛋白质结构构成和一些非特征蛋白。对其进行KEGG富集得到13个可能的信号通路，集中于蛋白质折叠、分类和降解，复制和修复和能量代谢方面。因此，自由基诱导的蛋白质氧化可能是通过对蛋白质侧链的基团进行修饰，进而影响其结构，最终改变其功能性质和能量代谢等来实现的。.进一步建立了膳食多酚-花生蛋白氧化体系模型，发现膳食多酚可通过疏水作用和氢键作用与花生蛋白相互作用，改善其乳化性能和起泡性能。其中，儿茶素、绿原酸、杨梅素的作用可显著降低花生蛋白的氧化程度，表现为羰基含量显著降低，巯基和游离氨基显著上升，紫外最大峰值红移，内源荧光猝灭；结构由无序向有序转化。因此，膳食多酚可能是改善自由基诱导的蛋白质氧化的有效手段。项目可为研究食品贮藏加工过程中的蛋白质氧化提供科学依据，并为花生资源的进一步开发和利用提供一定帮助。.