FH：南京农业大学徐幸莲和韩敏义研究糖基化修饰肌原纤维蛋白的理化特性，流变行为和溶解性

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 南京农业大学徐幸莲和韩敏义研究糖基化修饰肌原纤维蛋白的理化特性，流变行为和溶解性

导 读

2020年3月10日，南京农业大学徐幸莲和韩敏义等在Food Hydrocolloids（1区，IF：5.839）在线发表了题为“Modification of myofibrillar protein via glycation: Physicochemical characterization, rheological behavior and solubility property”的研究文章。

该文研究发现糖基化诱导肌原纤维蛋白（MP）的构象变化；与70 kDa葡聚糖（DX）结合可更有效地改善MP的溶解度；DX的引入增加了MP的流动能力；糖化的MP的热胶凝似乎受到抑制。

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DOI：10.1016/j.foodhyd.2020.105852

研究背景：

目前已提出了多种策略来改善和拓展蛋白质的功能性能，包括水解，物理处理，乙酰化，酶促交联和遗传修饰。然而，由于有害化合物的形成以及变应原性的转化和蛋白质的可消化性，大多数化学修饰策略都不适合应用于食品。此外，在这些反应中使用有毒试剂仍然是食品加工应用中的重大挑战。这些技术功能性问题促使人们对糖基化的深入研究，糖基化是一种提高蛋白质功能性的经济，有效和安全的策略。

肌原纤维蛋白（MP）约占肉蛋白质总量的55％–60％。与植物蛋白相反，MP包含所有必需氨基酸。然而，由于MP在其等电点附近的溶解度低，其功能性差，这限制了其在加工操作中的进一步使用。此外，加热过程中MP变性和聚集引起的热不稳定性会阻止在某些配方条件下使用。迄今为止，对湿加热美拉德型修饰中分子水平上MP发生的变化的深入研究仍然非常有限。以前，该课题组通过酶促糖基化制备了PSE状鸡胸肉MP和葡萄糖胺之间的结合物，该产物表现出改善的溶解度。但是，转谷氨酰胺酶的添加诱导了MP的交联，从而降低了流变性和热性能。

研究思路：

鉴于此，该工作的总体目标是（1）在湿热条件下通过糖基化反应合成MP-DX结合物；（2）系统地研究糖基化对构象和微观结构水平上分子结构变化的影响；（3）确定这些理化和分子变化对所得结合物的溶解度和流变行为的影响。最后，详细说明了通过与DX偶联在水性模型系统中改善MP的溶解度和流变性质的分子机理。

研究路线：

■ MP的提取

• 在4°C下制备了冷冻的鸡胸肉，然后用于MP提取。调节MP悬浮液的pH，并以牛血清白蛋白（BSA）为标准通过Biuret法评价蛋白质浓度。

■ MP-DX共轭物的制备

• 通过在液体溶液中糖基化与DX偶联来制备MP的化学修饰。将MP（1.00w / v％）和三种分子量的DX（1.00 w / v％）分别溶解在磷酸盐缓冲盐水（PBS，20mmol / L，pH 7.5）中。将这两种溶液充分混合后，pH值调节至7.5。在恒定搅拌下将MP和DX的溶液在37°C下加热8h，然后立即用冰水浴停止反应过程。然后将MP-DX共轭物储存在4°C下。以天然MP样品（未处理的MP）作为对照。通过类似的方法在没有DX的情况下加热的MP溶液被视为加热对照（MPH）。

■ MP-DX共轭物的表征：

• 紫外线吸收率和褐变程度的测量、SDS-PAGE

■ 构象特征和微观结构的测定

• 远紫外圆二色性（CD）光谱： 200–260 nm， CD曲线（0.3 mg / mL），CD Pro计算α螺旋含量（％）。

• 固有色氨酸荧光发射光谱：SpectraMax酶标仪获得固有色氨酸荧光发射光谱。290 nm处激发样品（0.2 mg / mL），以5 nm的恒定狭缝在320-420 nm处记录其发射光谱。

• 原子力显微镜（AFM）成像和分析：样品稀释至0.05 mg / mL，将5μL样品放到新鲜裂解的云母，环境条件下干燥20 min，然后AFM分析。

■ 构象特征和微观结构的测定

• 粒子性： Zetasizer Nano ZS 90进行动态光散射（DLS）测量粒度分布（PSD）。将各样品的浓度调整为0.5 mg / mL，将样品转移至光程为1cm的石英比色杯中，在25.0±0.1℃下以90°的检测角度进行DLS测定。基于散射强度，估计并获得了颗粒和PSD的流体动力学直径。

• 溶解度：将每种溶液的pH（1 mg / mL）调节至pH 5.5（等电点）和pH 7.5（反应条件）来评估样品的溶解度。

  溶液以10,000×g离心15 min。

  样品离心后上清液和原始MP溶液的蛋白质浓度采用BCA蛋白质检测试剂盒进行测量。

  溶解度计算为上清液中残留的蛋白质含量相对于样品中总蛋白质含量的百分比。

• 流变性质：动态流变仪进行流变学测试

研究结论：

当前的工作提供了有关液体系统中肌肉蛋白质糖基化的重要信息。与其他糖基化相比，该糖基化是在较温和的温度和较短的反应时间下完成的，并且将多糖（DX）用作反应物。 二级和三级结构的明显变化增加了MP的溶解度，MP是肌肉食品加工应用中的关键功能属性。用各种分子量的DX进行的糖化提供了位阻，抑制了蛋白质间的相互作用，并通过延迟其热聚集而影响了MP的流变性。

总体而言，这项工作中获得的发现可以有助于在食品工业中更好地利用MP，将其作为制备和稳定乳液系统的有希望的新添加剂。 此外，可以将MP-DX共轭物定制为一种新型的功能组件，以开发与食品，化妆品，药品和环境产品有关的递送系统。

徐幸莲

徐幸莲，南京农业大学教授，博士生导师，食品科技学院院长，国家肉品质量安全控制工程技术研究中心副主任。

长期从事肉品加工与质量控制领域的教学、科研及服务社会工作。先后主持国家自然科学 基金、国家科技部“十一五”支撑计划项目、十三五重点研发计划课题、 “863”高技术重点项目、国家现代农业产业技术体系专项、江苏省农业科技自主创新重点项目等国家级、部省级课题20多项，获国家、省部级及行业科技成果奖10多项，其中“冷却肉品质控制关键技术及装备创新与应用”获得国家科技进步二等奖（排名第3），获国家发明专利10项，发表论文250余篇，其中SCI收录136 篇，主编或副主编《食品原料学》、《肉品学》、《冷却禽肉加工技术》等教材与专著 6 部。

资料来源：

http://food.njau.edu.cn/info/1128/1323.htm

韩敏义

韩敏义，博士，南京农业大学国家肉品质量安全控制工程技术研究中心工作。研究方向：肉品加工与质量控制。

主要研究工作：肌原纤维蛋白糖基化对类PSE 肉凝胶品质改善机理研究、营养健康肉制品加工研究。2016 年3 月至2017年3 月在丹麦奥胡斯大学食品系访学，在此期间主要从事用膳食纤维替代香肠中脂肪的相关基础研究工作。

科研情况：近年来，主持国家自然基金面上项目1 项，河北省自然基金面上项目1 项，南京农业大学中央高校基本业务费项目1 项，参与国家级及省级项目多项。发表论文30 余篇，其中第一及通讯作者SCI 论文11 篇。

资料来源：

http://food.njau.edu.cn/info/1129/1315.htm

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