乳蛋白纳米杂合纤维的可控聚集及其外电场下层状聚合结构的调控机制研究

Based on the nanofibrils aggregates of β-lactoglobulin, the rules of aggregation and molecular structure properties of the complex fibrils by the different assembly process, using β-lactoglobulin building blocks that already incorporate α-lactalbumin, κ-casein and casein micelles from dairy proteins materials, were investigated. The complex fibrils were formed by the co-assembly process and post-assembly modulation techniques. The binding surface area of β-lactoglobulin was analyzed with different proteins at the molecular level. The special structural characteristics of β-lactoglobulin for forming fibers were speculated by the method of molecular modeling. Meanwhile, the protein film with layered polymeric structure was formed which the dairy protein complex fibrils were assembled on the sensor chip surface by inducing electric field. The relationships between electric field strength and the film structure of complex fibrils were investigated, and the fibrils concentration, the degree of heterozygosity, Ca2+ and heating conditions were also studies. The research will provide a novel multifunctional fibril films with special assembly structure, and a theoretical basis for improving the functional properties of milk proteins or expanding its applications.

以β-乳球蛋白纤维聚合体为基础，在纤维形成不同时期混入乳蛋白基料中常见的α-乳白蛋白、κ-酪蛋白以及酪蛋白胶束，研究不同乳蛋白与β-乳球蛋白形成杂合纤维的聚合规律以及分子结构特征，利用混杂共聚和后续自组装调控技术完成杂合纤维的制备，在分子水平上分析不同蛋白质在β-乳球蛋白分子表面的结合区域，通过分子模拟手段推测β-乳球蛋白纤维形成的特征结构区域。同时，利用外电场诱导乳蛋白杂合纤维在传感片表面自组装形成具有层状聚合结构的蛋白膜，研究电场强度与杂合纤维聚合特性的关系，分析纤维浓度、杂合程度、Ca离子介入、辅助热处理对膜结构的影响。在膜结构、形貌和性质的基础上，建立有效的杂合纤维蛋白膜的调控模型。我们希望利用乳蛋白这种特殊的聚合结构构建一种新颖的多功能纤维蛋白膜，为改善乳蛋白功能性质和拓展其应用领域提供理论基础。

以β-乳球蛋白纤维聚合体为基础，探究乳蛋白基料中-乳白蛋白、-酪蛋白以及酪蛋白胶束对β-乳球蛋白纤维形成影响，通过外部手段的调控，完成多种蛋白质混杂共聚自组装形成杂合纤维，确定杂合蛋白对β-乳球蛋白主体纤维结构的干扰程度，进行混杂蛋白聚合物的驱动力和聚合动力学比较分析。明确了-乳白蛋白与-酪蛋白对β-乳球蛋白形成纳米纤维聚合物的不同作用能力，从分子结构角度分析杂合蛋白与β-乳球蛋白结合区域对纤维形成的影响，确定出β-乳球蛋白分子特征区域结构，分析蛋白质分子β-折叠与α-螺旋结构在杂合纤维形成前后的变化。明确指出不同蛋白质极性差异导致与β-乳球蛋白分子的结合区域不同，亲水性强的蛋白（如-乳白蛋白）结合在β-乳球蛋白分子的“桶壁”，不影响纤维形成，疏水性强的蛋白（如-酪蛋白）结合在β-乳球蛋白分子的“桶底”，破坏了β-乳球蛋白的α-螺旋结构，从而也破坏了纤维聚合结构的形成。首次揭示出β-乳球蛋白a-螺旋结构在纤维聚合结构形成中的重要性。分析了离子强度（NaCl和CaCl2）改变所带来的相变化图谱，确定出离子介入前提下，乳清蛋白的聚合规律；在外电场诱导下，确立乳蛋白杂合纤维层状聚合结构的形成条件，分析外部环境因素和内部因素对膜结构和性质的影响。研制出具有优良导电性能的乳清蛋白纤维膜。完成杂合纤维膜的制备及特性分析，确定其动力学聚合路径及控制条件。