玉米醇溶蛋白作为多酚载体的研究

摘要

玉米醇溶蛋白(zein)是构成玉米的蛋白组分之一，是一种独特而复杂的天然高分子材料，具有很高的安全性。它常用于食品和药品中生物活性物质的荷载和运送。多酚等生物活性物质具有良好的抗氧化、抗菌、抗炎、抗病毒等特性，但是由于溶解度和稳定性较低，它们的生物利用度普遍较差。因此研究 zein 与生物活性分子间的作用机制以便对这些生物活性物质进行包合来提高它们的稳定性和生物可及性很有必要。　　基于此，本论文采用 zein 为载体，通过荧光光谱法以及分子模拟的方法来研究zein与类黄酮和酚酸等小分子多酚的相互作用机制，并制备了单宁酸与zein的共价和非共价复合物，对其结构进行了表征，考察了其抗氧化和 α-葡萄糖苷酶抑制活性。主要内容和结果如下：　　①通过荧光光谱法研究了 21 种类黄酮与 zein 间的相互作用，测定了它们与zein的结合常数和结合位点数，并采用3D-QSAR法，构建了Topomer CoMFA模型，研究了类黄酮与zein间的结合行为和结合能力。结果表明，这些类黄酮与zein以 1 的摩尔比形成复合物，A 环处连有葡萄糖基的类黄酮具有最高的结合能力，它们与 zein 的结合是受疏水力驱动的。在结合过程中，zein 的酪氨酸残基周围的微环境没有明显变化。　　②通过荧光光谱法研究了19种酚酸与zein间的相互作用，测定了它们与zein的结合常数和结合位点数。使用 Dragon 软件筛选了与结合作用有关的 15 种描述符，并通过偏最小二乘(PLS)方法构建了相关模型，研究发现该模型具有一定的预测能力，并能实现酚酸的良好分类。羟基肉桂酸主要分布在模型的右侧，而羟基苯甲酸主要分布在模型的左侧，酚酸在与 zein 结合的过程中，平均连接性指数、3,7阶平均拓扑电荷指数、长宽比、非球面性、球形指数以及WHIM指数等起到了重要作用。　　③制备了单宁酸与 zein 的共价和非共价复合物，并通过紫外、红外、荧光、动态光散射、圆二色谱、X 射线衍射、差式扫描量热等方法对生成的共价和非共价复合物进行了表征。分析结果表明，相对于单宁酸与 zein 的非共价复合物，单宁酸与zein的共价复合物具有更小的粒径和更大的zeta电位（绝对值），因此，其共价复合物在水中具有良好的分散性。抗氧化实验和α-葡萄糖苷酶抑制实验表明，由于接有单宁酸，该共价复合物具有了较好的抗氧化能力和 α-葡萄糖苷酶抑制能力。　　以上研究结果表明，zein与类黄酮和酚酸都具有较好的结合能力，它可以作为一种合适的载体来荷载多酚类物质，其与单宁酸的共价络合使蛋白具有了较强的抗氧化能力和 α-葡萄糖苷酶抑制能力。该复合物粒径较小，在水溶液中具有良好的分散性。

目录

1 绪 论

1.1 玉米醇溶蛋白的结构及组成

1.2 玉米醇溶蛋白微粒的制备

1.3 多酚

1.3.1 多酚概述

1.3.2 类黄酮化合物

1.3.3 酚酸

1.3.4 单宁酸

1.4 多酚与蛋白的相互作用

1.5 本文的研究目的及意义

1.6 主要研究内容及创新点

2 原理与方法

2.1.1 荧光光谱

2.1.2 荧光猝灭

2.2 定量构效关系

2.3 抗氧化体系

2.3.1 DPPH自由基清除测定

2.3.2 ABTS自由基清除测定

2.4.1 抑制率测定

2.4.2 抑制动力学

2.5 结构表征方法

2.5.1 紫外光谱法(UV)

2.5.2 红外光谱法(IR)

2.5.3 动态光散射(DLS)

2.5.4 圆二色谱(CD)

2.5.5 X射线衍射法(XRD)

2.5.6 差式扫描量热法(DSC)

3 类黄酮与玉米醇溶蛋白的相互作用研究

3.1.1 实验材料

3.1.2 仪器与设备

3.2 实验方法

3.2.1 类黄酮/zein反应体系的构建

3.2.2 类黄酮与zein间结合常数的测定

3.2.3 类黄酮与zein结合行为的3D-QSAR建模

3.2.4 类黄酮与zein间相互作用行为的测定

3.2.5 统计分析

3.3 实验结果与分析

3.3.1 TopomerCoMFA模型

3.3.2 3D-QSAR分析

3.3.3 类黄酮与zein间的结合行为分析

3.3.4 类黄酮和zein结合过程中的热力学分析

3.3.5 同步和三维荧光光谱分析

3.4 本章小结

4 酚酸与玉米醇溶蛋白的相互作用研究

4.1.1 实验材料

4.1.2 仪器与设备

4.2 实验方法

4.2.1 酚酸/zein反应体系的构建

4.2.2 酚酸与zein的结合行为测定

4.2.3 酚酸分子结构的优化方法

4.2.4 Dragon描述符的筛选方法

4.2.5 偏最小二乘回归(PLS)建模

4.2.6 统计分析

4.3 实验结果与分析

4.3.1 酚酸对zein荧光光谱的影响

4.3.2 酚酸与zein的结合行为分析

4.3.3 Dragon描述符的筛选分析

4.3.4 偏最小二乘回归(PLS)分析

4.4 本章小节

5 玉米醇溶蛋白-单宁酸复合物的制备与表征

5.1.1 实验材料

5.1.2 仪器与设备

5.2.1 样品的制备

5.2.2 单宁酸接枝率的测定

5.2.3 紫外可见光谱的测定

5.2.4 荧光光谱的测定

5.2.5 红外光谱的测定

5.2.6 粒径和zeta-电位的测定

5.2.7 圆二色谱的测定

5.2.8 X-射线衍射的测定

5.2.9 差示扫描量热的测定

5.2.10 DPPH自由基清除活性测定

5.2.11 ABTS自由基清除活性测定

5.2.12 α-葡萄糖苷酶的抑制活性测定

5.2.13 α-葡萄糖苷酶的抑制类型测定

5.2.14 统计分析

5.3 实验结果与分析

5.3.1 单宁酸接枝率的分析

5.3.2 紫外可见光谱分析

5.3.3 荧光光谱分析

5.3.4 红外光谱分析

5.3.5 粒径和zeta电位分析

5.3.6 圆二色谱分析

5.3.7 X-射线衍射分析

5.3.8 差示扫描量热分析

5.3.9 DPPH和ABTS自由基清除活性结果

5.3.10 α-葡萄糖苷酶抑制活性结果

5.3.11 α-葡萄糖苷酶抑制类型结果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利

B. 学位论文数据集

致谢