多酚类物质与牛乳β-乳球蛋白及β-半乳糖苷酶相互作用的研究

摘要

奶茶以及各种各样的水果味功能性乳品越来越受到人们的欢迎。将茶或水果加入到牛奶中，不仅赋予了牛奶独特的风味，而且满足了人们对同时摄入更多营养成分的需求。茶或水果中富含的多酚类物质能否对乳中的蛋白质产生影响，若有影响则影响力有多大均是目前研究的热点。本文通过多光谱和分子对接技术研究了绿原酸（CGA）、阿魏酸（FA）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）与牛β-乳球蛋白（β-LG）的相互作用机制；讨论了相互作用对β-LG功能的影响，包括表面疏水性、颗粒大小和结合钙的能力；此外，研究了 EGCG对 β-半乳糖苷酶（β-Gal）的抑制动力学和抑制机制。本研究旨在帮助理解多酚类物质与乳球蛋白、EGCG与β-半乳糖苷酶的相互作用机制，进而对功能性乳品的加工和食用提供一定的理论依据和参考。论文的主要研究内容和结果如下： 1. 简述了多酚类物质的定义和生理功能、蛋白质的结构与功能；阐述了多酚类物质与蛋白质相互作用的研究方法；详细介绍了近年来关于多酚类物质与蛋白质相互作用的研究进展以及本论文研究的内容、意义和创新点。 2. 应用荧光等光谱法和分子对接模拟技术研究了β-LG与CGA、FA和EGCG的相互作用机制。荧光结果表明，这三种多酚类物质均能以静态猝灭的方式引起β-LG的荧光猝灭；而且比较三者与β-LG的结合常数（Ka）值，发现EGCG与β-LG的结合能力最强，其次是CGA，最小的是FA；热力学参数及分子对接实验说明这三种多酚类物质与β-LG的结合过程均为自发的，CGA和FA与β-LG的主要作用力类型是氢键和范德华力，而EGCG与β-LG的主要作用力类型为疏水作用力；CGA、FA和EGCG与β-LG的结合距离分别是4.91 nm、4.92 nm和4.02 nm。同步和激发发射矩阵光谱结果表明，这三种多酚类物质确实与β-LG发生了结合作用，并改变了β-LG的构象。此外，红外光谱和圆二色谱的分析结果表明，它们均对β-LG的二级结构有影响，造成β-LG的α-螺旋含量减少，而β-折叠的含量增加。 3.利用荧光光谱和测定粒径的方法研究了CGA、FA和EGCG与β-LG的相互作用对β-LG表面疏水性、颗粒大小及结合钙离子的能力这三方面的影响。研究发现，这三种多酚类物质均造成β-LG表面疏水性的改变，但具体影响有所不同：FA增加了β-LG的表面疏水性，而CGA和EGCG降低了蛋白质的表面疏水性。其次，这三种多酚类物质与β-LG的结合均可使蛋白质的颗粒直径增加。此外，FA有促进β-LG与钙离子结合的作用，而CGA和EGCG对β-LG与钙离子的结合有阻碍作用。由此推测，CGA、FA和EGCG对β-LG表面疏水性的改变不同，造成它们对β-LG与钙离子结合作用的影响不同。 4.运用紫外等光谱法和分子对接模拟技术研究了EGCG对β-Gal的抑制动力学和相互作用机制。抑制动力学实验结果表明EGCG对β-Gal有很强的抑制作用，且抑制类型是可逆的和混合性的抑制。光谱分析结果表明 EGCG 以静态猝灭的方式与β-Gal相互作用，主要的作用力类型是疏水作用力；EGCG对β-Gal的微环境极性、二级结构和构象均有影响；二者的结合导致β-Gal的粒径增大，散射效应增强。最后，根据分子模拟结果推测，EGCG通过进入β-Gal的疏水活性区域，阻碍底物进入酶的活性中心，从而对β-Gal的活性产生抑制作用。

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