高静水压处理对马铃薯patatin蛋白的结构、抗氧化活性及HT-29细胞增殖影响研究
马铃薯制品生产和淀粉工业生产中会产生大量富含蛋白质的废水。这种工业废水中的主要构成就是Patatin，它具有很高的营养价值和丰富的功能特性。本研究展示了马铃薯patatin的潜在利用价值，对马铃薯patatin在超高压处理下的变化及其物化特性和功能特性进行了探索。此外，还对超高压处理下马铃薯patatin的结构改变，抗氧化能力，铁螯合能力进行了评价。最后，对超高压处理Patatin对人结肠癌细胞(HT-29)的生长抑制作用做了体外研究。 利用高静水压(250、350、450、550 MPa)对纯化后的patatin蛋白进行处理。SDS-PAGE结果表明天然的和经过HHP处理的patatin蛋白分子量均为40 kDa。经250-550MPa高静水压处理后，分子量＞130 kDa蛋白条带明显增多，说明HHP处理导致patatin发生凝聚。HHP处理也会影响patatin蛋白中性糖的组成，包括阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖、葡萄糖和木糖。经HHP处理后，patatin蛋白中半乳糖含量显著增加，在250和550MPa时分别为18.04％和17.03％;而葡萄糖含量却明显降低，在250-550MPa时分别为10.93％，10.70％，12.30％和11.24％。FTIR和CD谱图显示，与天然patatin蛋白相比，HHP处理的patatin蛋白的二级结构发生了明显变化。FTIR光谱实验表明，随着压力的增加(250-550MPa)，patatin蛋白的透射强度显著增加。此外，通过增加β-折叠形成和减少α-螺旋，HHP处理可影响蛋白分子间和分子内的相互作用。差示扫描量热法(DSC)显示，经过HHP处理后，patatin蛋白的热特性也表现出类似的趋势;然而，随着压力增加，patatin蛋白的焓值降低。随着压力增加到450MPa，patatin蛋白的表面疏水性和自由巯基含量显著增加(p＜0.05)。自由巯基的显著增加可能是嵌入在内部巯基的暴露导致的。此外，与NP相比，HHP处理的patatin蛋白的抗氧化活性与亚铁螯合力显著增强。在550 MPa下，HHP处理的patatin蛋白呈现出最高的氧自由基吸收能力(ORAC)，在浓度为4 mg mL-1时，其ORAC值为110，700μM TE100 g-1。 本文还研究了HHP处理对patatin蛋白抗结肠癌细胞(HT-29)活性的影响。NP和HHP处理的patatin蛋白对HT-29细胞的增殖抑制作用呈现剂量依赖性。与NP相比，HHP处理的patatin蛋白对HT-29细胞的增殖抑制作用显著提高，在压力为450 MPa时其表现出最大的抑制作用。AO/EtBr染色结果显示HT-29细胞中有凋亡的核固缩和/或碎片。在压力为450MPa时，HHP处理过的patatin蛋白表现出最多的晚期凋亡和坏死细胞，其次是压力为550 MPa时。用中性红染色对细胞的自噬进行检测，表明自噬细胞随着加压水平增加而增加。与NP、250和350 MPa处理的patatin蛋白相比，在浓度为3 mg mL-1，450和550MPa处理的patatin蛋白对HT-29细胞表现出最大数量的中性红染色。与HHP处理过的patatin相比，NP样品中的DNA碎片更少。当压力为350、450和550MPa时，HHP处理的patatin导致HT-29细胞中DNA出现拖尾现象，表明采用高静水压处理patatin对其诱导细胞凋亡有一定的促进作用。 这些结果表明，HHP处理是诱导patatin蛋白结构改变和功能改善的一个有效且绿色环保的途径。
马铃薯;patatin蛋白;高静水压;结构修饰;抗氧化活性;抗肿瘤作用
中国农业科学院
博士
农产品质量与食物安全
木泰华
2017
中文
X703;X792
106
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）