分子动力学模拟超高压结合热处理对β-乳球蛋白结构的影响

本研究以β-乳球蛋白为研究对象，采用分子动力学模拟0.1、300、600 MPa的压力结合300、330 K的温度，及单独100 ℃（0.1 MPa，373.15 K）加热条件下蛋白结构均方根误差（root mean square deviation，RMSD）、均方根波动（root mean square fluctuation，RMSF）、回旋半径、氢键数量、溶剂可及表面积、体积、二级结构的变化，并用偏最小二乘回归分析温度和压力对各指标的影响规律。结果表明，与600 MPa、330 K联合处理相比，100 ℃加热能更显著地破坏蛋白结构。3 种压力结合2 种温度的模拟中，温度显著影响RMSD和α-螺旋数量，330 K的温度处理能增加蛋白的RMSD而减少α-螺旋数量；压力处理能减少蛋白的溶剂可及表面积和蛋白体积，使蛋白结构更致密；压力和温度的交互作用显著影响蛋白间氢键数量、β-折叠数量、无规卷曲数量和RMSF；300 MPa的压力能稳定加热导致的蛋白结构破坏。因此，本研究从分子动力学的角度证实了高压结合一定温度的热处理相比单独的高温（100 ℃）热处理对蛋白结构的破坏更小，是一种温和的处理方式，且压力能在一定程度上降低热处理对蛋白结构的破坏。     

分子动力学模拟抗坏血酸对木瓜蛋白酶活性的影响

为探究抗坏血酸对木瓜蛋白酶活性的影响，以实验结果为基础，利用分子对接和分子模拟技术对二者的结合机制进行分析。结果表明：3种浓度(0.1、0.2、0.3 mmol/L)的抗坏血酸均能促进木瓜蛋白酶酶活性，平均激活率分别为10%、21%、28%，抗坏血酸浓度越高，激活作用越明显；分子模拟结果表明，木瓜蛋白酶与抗坏血酸结合后均方根误差呈略微上升的趋势，木瓜蛋白酶内部的氢键数量降低，结合前氢键数量平均值为146，而加入抗坏血酸后为143，总可及表面积增加2.38 nm²，且3个活性位点(Asp158、His159、Cys25)的均方根波动程度均增大，发挥主要催化作用的25号位半胱氨酸与2个辅助氨基酸的间距缩小。因此，木瓜蛋白酶的激活可能是由于抗坏血酸的加入引起了蛋白活性中心结构的变化，从而使木瓜蛋白酶更有利于发挥催化作用。     

超高压对高铁肌红蛋白还原酶活性及二级结构的影响

本文研究了超高压处理对高铁肌红蛋白还原酶活性的影响,测定其圆二色光谱,分析酶的二级结构与酶活性的关系。试验压力0.1~300 MPa,温度5~55℃。此外,考察了不同p H值(5.5~7.5)和保压时间(5~30 min)超高压处理对酶活性的影响。试验结果表明:(1)在处理温度10℃,保压时间10 min和酶溶液p H 6.5的条件下,200 MPa以下压力范围处理酶被激活,并在200 MPa时活性表现最高;在200~300 MPa时,酶活性基本保持稳定。(2)高压处理时,温度低于25℃对酶活性影响不大;超过25℃后,酶活性随温度升高而下降迅速。(3)保压时间超过10 min后,延长保压时间对酶的活性影响甚微。(4)当p H值为6.5时,酶的活性达到最高水平,酶最为耐压。(5)酶活性与α-螺旋含量密切相关;超高压处理将降低酶蛋白二级结构中的α-螺旋比例,从而使酶被激活。     

超高压处理对梨汁中多酚氧化酶活性的影响

目的研究鲜榨梨汁中多酚氧化酶(PPO)的活性受高压和热协同处理的影响。方法使用超高压技术单独或协同加热处理加或不加维生素C的鲜榨梨汁,测定其中PPO活性和果汁颜色。结果200～600MPa的压力处理对果汁中PPO活性影响不大,400MPa的压力对PPO有激活作用;高于600MPa的压力使PPO显著失活。维生素C在500MPa以下对果汁中PPO有激活作用,在600MPa以上或热处理结合高压时有钝化PPO的作用。随着保压时间延长和温度升高,梨汁中PPO相对活性逐渐降低。500MPa60℃或750MPa50℃以上的处理条件可使鲜榨梨汁中的PPO失去60%以上的活性,750MPa50℃的处理条件下果汁颜色变化不显著。结论梨的PPO是耐高压的酶。     

超高压对黑果枸杞汁中多酚氧化酶活性及构象的影响

利用分光光度计法、傅立叶红外光谱法、差示扫描量热法、内源荧光光谱法、扫描电子显微镜观察和荧光探针法研究超高压处理对黑果枸杞汁中多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性、二级结构、三级结构及表面微观结构的影响。结果表明,400 MPa以上压力能使黑果枸杞汁中多酚氧化酶活性降低到0.5 U/mL以下;随着压力的增强,酶蛋白表面疏水性增强,但高压对PPO二级结构影响较小,热变性温度和热变性焓的变化显示400 MPa以上压力能使PPO构象发生变化,内源荧光光谱分析显示色氨酸残基所处微环境极性增强,酶蛋白三级结构发生改变,同时发现高压对PPO表观形态改变有影响。综上,超高压作用可能是通过改变PPO的空间结构来改变酶活性。     

压力水平及氯化钠浓度对兔肌球蛋白凝胶保水性及其胶凝过程中理化特性和结构变化的影响

以含不同浓度的氯化钠(1.0%、1.5%、2.0%)的兔骨骼肌肌球蛋白为实验对象,在不同压力水平(100、200、300 MPa)下对其进行超高压处理(9 min,25 ℃)后加热制备凝胶。以未经高压处理的含2%氯化钠的蛋白作为对照组。根据凝胶保水性、水分分布、凝胶微观结构、蛋白在升温过程中的贮能模量、表面疏水性、活性巯基含量以及二级结构等指标的变化,研究压力水平及氯化钠浓度对经高压处理的肌球蛋白加热胶凝过程中的蛋白流变特性,二三级结构以及形成的热凝胶的水分特征的影响。结果显示:含1%氯化钠的兔肉肌球蛋白经100或200 MPa高压处理后,包埋的疏水基团和巯基在40~55 ℃间快速暴露,且蛋白中的α-螺旋结构的比例也显著下降(p<0.05)。其较高的热变性速率使蛋白分子得以充分解折叠与相互作用,最终形成的热凝胶的保水性,微观结构及贮能模量均优于其他处理组,该研究结果可为利用超高压技术生产低盐功能性肉制品提供理论依据。     

超高压处理对鲜榨桃汁多酚氧化酶(PPO)活力影响的研究

桃汁中的PPO是耐高压的酶,200～500MPa的压力处理使果汁中PPO活力逐渐降低，但降低幅度不大，400MPa的压力对PPO有激活作用。高于600MPa的压力，失活PPO的效果开始显著。VC在500MPa以下对果汁中PPO有激活作用，在600MPa以上或热处理结合高压时有钝化PPO的作用。随着保压时间的延长和温度的升高，桃汁中多酚氧化酶相对活性逐渐降低。500MPa60℃或750MPa50℃以上的处理强度可使鲜榨桃汁中的PPO失去61％以上的活力。     

超高压对木瓜蛋白酶构象及酶活力的影响

为研究超高压对木瓜蛋白酶构象变化与酶活力的影响,本研究利用红外光谱法和荧光光谱法对木瓜蛋白酶经超高压处理后的结构变化及特定氨基酸微环境变化进行了分析。结果表明：与常压相比,超高压处理对木瓜蛋白酶活力均有显著影响（P＜0.05）。其中,200 MPa、37 ℃、20 min处理时,酶活力在所选处理范围内达到最大,较常压下的酶活力提高了6.8%;红外光谱结果表明：超高压处理后,木瓜蛋白酶二级结构变化与酶活力变化相关性较差;荧光光谱结果显示：200 MPa、37 ℃处理木瓜蛋白酶20 min,228 nm波长激发后木瓜蛋白酶的外源性荧光强度达到最低（2 023）,荧光强度变化与酶活力变化规律有良好的相关性。因此,木瓜蛋白酶活性变化与疏水性氨基酸的暴露程度有关,暴露程度越小,酶活力越大。     

高压均质对大米蛋白功能特性及物化特性的影响

试验研究了不同均质压力(0~120 MPa)对浓度4%的大米蛋白功能特性和物化特性的影响。结果表明:随着压力的增加,大米蛋白的溶解性显著增加(P0.01),且在120 MPa下达到最大,为82.09μg/mL;乳化活性指数先增大后降低,在80 MPa下达到最大,为14.82 m~2/g;乳化稳定性指数降低。在压力的作用下,大米蛋白的粒径减小;离子键变化不显著(P0.05);氢键、疏水相互作用、巯基及二硫键的含量均发生显著性变化(P0.05),表明高压均质对大米蛋白的三维结构产生一定的影响。     

超高压对脂肪酶活性及构象的影响

研究了压力、保压时间、pH值等对脂肪酶活性的影响,并且通过圆二色光谱和内源荧光光谱研究了脂肪酶的构象变化。结果表明,经过70℃、pH 7.5、压力200 MPa、保压时间15 min的处理后,脂肪酶的酶活力比常压对照提高了32%;200 MPa下,随着保压时间延长,脂肪酶活性较稳定,相对酶活性均保持在120%以上;最适pH增加了0.5个单位。光谱分析显示,高压处理后,脂肪酶二级结构中α-螺旋含量明显升高,β-折叠含量降低,内源荧光中的色氨酸特征峰的荧光强度增强10%～20%。     

分子动力学探究高压对β-乳球蛋白与多酚结合的影响

为探究不同压力下多酚与蛋白的结合规律,以表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)和 β-乳球蛋白为研究对象,采用分子对接和分子模拟研究两者结合能和结合机制在0.1、200、500、800 MPa时的变化.结果表明,EGCG常压下主要结合在疏水腔(1号区域),蛋白经200和5...     

Effects of high hydrostatic pressure on lipase from Rhizopus chinensis: I. Conformational changes

Conformational changes of Rhizopus chinensis lipase (RCL) induced by high hydrostatic pressure processing, were evaluated by molecular dynamic (MD) simulations and experimental methods. In most lipases a lid covers the substrate binding site keeping the lipase active when the lid is open, whereas the lipase is inactive when the lid is close. Results of this research showed that lid was closed when high pressures in the range 400–600 MPa were applied, whereas it was open at pressures around 200 MPa, at which the lipase exhibited a high activity. Simulations and Circular dichroism (CD) tests confirmed that the lid length kept constant at all pressures. At pressures around 200 MPa, hydrogen bonds between the amino acids Ser145 and His257 was preserved whereas at pressures around 600 MPa, hydrogen bonds between the amino acids His257 and Asp204 was significantly weakened Docking studies suggested that the highest and lowest binding affinity between the enzyme active site and the substrate occurred when pressures of 200 and 600 MPa, were applied, respectively.The enzyme tertiary structure changed significantly at pressures higher than 500 MPa. The presence of the amino-acid Lys202 near the active site plays a key role in determining the fluorescence properties and fluorescence spectra of RCL. MD simulations confirmed that was the reason for changes in fluorescence observed at pressures over 200 MPa.     

高静压处理对芸豆分离蛋白的聚集行为研究

采用排阻色谱-多角度激光光散射-折光联用技术(SEC-MALLS-RI)研究高静压处理(HP)对芸豆分离蛋白分子量分布的影响规律,揭示HP导致KPI聚集-解离行为.根据Debye plot方法,计算出芸豆球蛋白的绝对分子量为161 kDa,200 MPa HP处理解离KPI的可溶性聚集物,而400和600 MPaHP处理诱导不溶性聚集物向可溶性聚集物转化,改善KPI的溶解度(PS).     

汉麻提取物生物学功能及汉麻在动物营养上的应用

本研究以汉麻分离蛋白（Hemp Protein Isolate,HPI）为原料,通过超高压辅助酶解反应对HPI进行改性,测定不同压力下汉麻蛋白酶解产物（hydrolysate of hemp protein isolate,HPIH）的聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE）电泳特性、表面疏水性、巯基含量、傅立叶红外光谱和内源荧光光谱分析改性前后汉麻分离蛋白的结构变化。结果表明,超高压（ultra-high pressure,UHP）（0.1、100、200、300 MPa）处理对HPI酶解反应具有一定的辅助作用,且随压力的升高酶解反应程度逐渐增大,分子量逐渐降低;HPI经改性后,疏水性基团逐渐暴露,表面疏水性随压力的增大先上升后下降,且变化差异性显著（P<0.05）,在200 MPa时表面疏水性达到最大;酶解反应后,HPIH游离巯基含量显著降低（P<0.05）,而表面巯基含量随压力增大呈先上升后下降的趋势;通过测定改性前后蛋白质氨基酸组成及含量可知,改性前后HPI氨基酸组成不变,但各氨基酸含量存在不同程度下降;由傅立叶红外光谱图可以看出,与HPI相比,HPIH的吸收峰强度、峰型及峰面积等均发生不同程度变化,说明超高压辅助酶解反应使蛋白质二级结构发生改变;内源荧光光谱显示,HPIH荧光强度增大且最大发射波长发生红移,说明酶解反应改变了HPI的三级结构;抗氧化活性结果表明,适当的压力处理可有效提升酶解产物的抗氧化能力,当压力为200 MPa时,HPIH的DPPH、ABTS⁺自由基清除能力及还原能力达到最高。综上所述,超高压辅助酶解改性处理能显著改变汉麻分离蛋白的二、三级结构,暴露出疏水基团等活性基团,从而提高其抗氧化性。

     

分子动力学模拟加热对肌动蛋白结构及酚类物质吸附的影响

为研究不同加热温度对肌动蛋白结构及其对酚类物质吸附的影响,采用分子动力学模拟和分子对接技术研究25、80、100?℃和120?℃条件下,肌动蛋白结构的变化及其对6种愈创木酚、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮和2-辛烯醛吸附能力的影响.结果表明:随温度的升高,肌动蛋白构象变化均方根误差、均方根波动值明显增加,回旋半径波...     

超高压处理对浓缩乳清蛋白80加工性质和蛋白结构的影响

研究了超高压处理(300MPa和600MPa,10min)对浓缩乳清蛋白80加工性质和蛋白结构的影响。结果表明,300MPa和600MPa处理10min后,浓缩乳清蛋白80的△E值显著增加(p<0.05),明度值(L*)、a*和b*也发生不同程度变化;600MPa处理样品D50值较对照样品增加了22.13倍;此研究中的超高压处理条件主要影响了浓缩乳清蛋白80的起泡性和乳化性,对溶解性并未有显著影响(p>0.05);结合聚丙烯酰胺凝胶电泳和圆二色谱分析,300MPa和600MPa处理10min只是改变了蛋白的二级结构,但对乳清蛋白的分子量影响不显著。      

Pressure effects on the stability of lipoxygenase: Fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR) and enzyme activity studies

Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) studies of lipoxygenase at pressures of up to 1.2 GPa have shown changes in the amide I' band which correlate to structural changes of the enzyme. The shift of the frequency maximum of the amide I' band at about 600 MPa suggests a cooperative change in the secondary structure of the protein. Studies of the changes in band width have shown the structural changes at 600 MPa to be irreversible. This has been confirmed by studies of enzyme activity after pressure treatment: exposure to 600 MPa for 30 min (40°C) clearly reduced the activity of lipoxygenase. Anodic gel electrophoresis under non-denaturating conditions revealed a decrease in native protein parallel to the activity loss. A pressure-temperaturephase diagram for soybean lipoxygenase was established.