淀粉通道蛋白对淀粉颗粒酶解的影响机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671893
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Starch is depolymerized by enzymes to produce converted products in industry. Previous studies provided evidence that channels of cereal starch granules connect the granular central cavity to external environment. The present of proteins in channels was found in cereal starch granules later. The pattern of digestion of native starch granules is greatly influenced by the existence of pores and channels. When starch granules are incubated with amylolytic enzymes, the enzymes migrate inside the starch granules through the channels and initiate hydrolysis leading to an inside-out pattern of digestion. Although the amorphous regions have been generally thought to be easily digested, the amorphous region and crystalline region are digested simultaneously. Our previous studies suggested that the rates of hydrolysis are related to the content of proteins in starch granules. Therefore, it was hypothesized that the granule-associated protein could affect the binding of α-amylase and amyloglucosidase to substrates, leading to a slower enzyme reaction. The enzyme reaction might be related to the molecular structure of protein in starch channels. In this study, we chose eight different genetic rice starches, including starch channel mutant starch as research material. The rice starches were subjected to α-amylase and amyloglucosidase with limited hydrolysis. The effect of granule-associated protein on the structural, physicochemical and functional properties of rice starch during enzyme hydrolysis will be investigated. The relationship between structural properties of granule-associated protein and the rate of hydrolysis will be developed. This study has broad implications for understanding the mechanism of starch enzyme hydrolysis.
淀粉糖是淀粉深加工的主要产品,如何高效利用生淀粉制糖是业界亟待解决的重要问题。淀粉酶能够穿过谷物淀粉通道到达内部空洞,以淀粉通道作为反应起点,遵循由内而外的同步消解模式。我们的前期研究显示,尽管淀粉颗粒中蛋白质含量极低,却在淀粉颗粒酶解中具有非常重要的功能和贡献,但其作用机制尚未完全明确。受以上现象启发,本课题组提出淀粉通道蛋白对淀粉颗粒酶解的影响机制假说:在酶解过程中,淀粉颗粒中蛋白质如同淀粉分子的天然保护屏障,阻止淀粉分子进入淀粉酶的活性位点,淀粉通道蛋白的分子结构与淀粉酶解反应密切相关。本项目拟选择8种不同基因型大米淀粉(包括淀粉通道突变体)作为原料,通过α-淀粉酶和葡萄糖苷酶的单一或复合作用对淀粉颗粒进行有限酶解,从淀粉分子结构-壳层-淀粉颗粒三个结构层次,探讨淀粉通道蛋白对淀粉化学精细结构与物理结构的影响机制,建立淀粉通道蛋白分子结构与酶解反应之间的关系,为制糖工业提供理论基础。

结项摘要

由于淀粉颗粒中的蛋白质含量极低(0.1%-0.5%),研究者通常认为其对淀粉性质影响较小,导致对其研究内容缺乏。本项目观察到淀粉颗粒结合蛋白分布于淀粉颗粒的表面和蛋白,称为颗粒表面蛋白和颗粒通道蛋白,并提取鉴定了蜡质,低直链和高直链大米淀粉中淀粉颗粒结合蛋白,发现了10种主要的差异表达蛋白,包括14-3-3-like蛋白和核糖体蛋白。利用淀粉颗粒不同层次上的蛋白分子对β-巯基乙醇敏感度的差异性,选择性去除通道蛋白和结合蛋白,建立原淀粉颗粒、通道蛋白缺失型和结合蛋白缺失型模型,研究模型的结构性质和体外消化率。结果表明,通道蛋白的提取导致直链淀粉的浸出,溶胀力和溶解度增加,表观结晶度,最终粘度,糊化温度,储能模量和损耗模量下降。蛋白分子对淀粉的糊化焓,双螺旋结构和氢键强度没有显着影响,而通道蛋白在物理化学变化中比表面蛋白具有更重要的作用。通道蛋白和结合蛋白的剥离导致快速消化淀粉,缓慢消化淀粉和抗性淀粉含量的不同变化。可能的机制与淀粉酶进入淀粉颗粒的可及性和蛋白分子的结构特性有关,从而进行α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶有限酶解,研究蛋白对酶解前后淀粉的化学精细结构与物理结构的影响机制。α-淀粉酶水解开始于淀粉通道和腔的水平和垂直方向的扩大,去除蛋白大大提高水解速率,通过加速水解过程来促进或增强相对结晶度的变化。不含通道蛋白的淀粉颗粒与α-淀粉酶的结合效率更高,可以加速α-淀粉酶向颗粒的渗透并增加对底物的吸收。结合蛋白的去除提高了淀粉葡糖苷酶的结合能力和水解率,加速了相对结晶度的变化和结晶区域的破坏。但去除通道蛋白后,淀粉葡糖苷酶仅结合到颗粒表面并降低水解速率。研究表明,水解速率的变化程度不是由大米淀粉的通道蛋白含量决定的,通道蛋白在延缓大米淀粉的淀粉酶水解方面比表面蛋白具有更重要的作用。通道蛋白不仅仅是淀粉颗粒表面的天然屏障,在α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶水解淀粉颗粒时表现出明显不同的影响机制。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Thermal processing of rice grains affects the physical properties of their pregelatinised rice flours
米粒的热处理影响其预糊化米粉的物理特性
  • DOI:
    10.1111/ijfs.14417
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    International Journal of Food Science and Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Mengting Ma;Meng He;Yijuan Xu;Peng Li;Zijun Li;Zhongquan Sui;Harold Corke
  • 通讯作者:
    Harold Corke
膳食纤维的黏度特性及其生理功能研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡松铃;刘琳;战倩;张宇;温雅迪;刘逸;许泽坤;隋中泉
  • 通讯作者:
    隋中泉
Gel texture and rheological properties of normal amylose and waxy potato starch blends with rice starches differing in amylose content
普通直链淀粉和蜡质马铃薯淀粉与直链淀粉含量不同的大米淀粉混合物的凝胶质地和流变特性
  • DOI:
    10.1111/ijfs.14826
  • 发表时间:
    2020-10-12
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Liu, Yi;Chen, Xiaojing;Corke, Harold
  • 通讯作者:
    Corke, Harold
Removal of starch granule-associated proteins affects amyloglucosidase hydrolysis of rice starch granules
淀粉粒相关蛋白的去除影响淀粉葡萄糖苷酶对大米淀粉粒的水解
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2020.116674
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Ma, Mengting;Xu, Zekun;Corke, Harold
  • 通讯作者:
    Corke, Harold
Starch granule-associated proteins affect the physicochemical properties of rice starch
淀粉颗粒相关蛋白影响大米淀粉的理化性质
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2019.105504
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Food Hydrocolloids
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Qian Zhan;Xiaoting Ye;Yu Zhang;Xiangli Kong;Jinsong Bao;Harold Corke;Zhongquan Sui
  • 通讯作者:
    Zhongquan Sui

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其他文献

大麦营养品质及加工研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    粮油食品科技
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    --
  • 作者:
    史定国;张智超;刘加友;隋中泉
  • 通讯作者:
    隋中泉
湿热处理技术对淀粉理化特性影响的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    粮油食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李畅;李雨濛;李汶蔚;隋中泉
  • 通讯作者:
    隋中泉
亲水胶体对淀粉理化性质影响的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    粮油食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚天鸣;姚世佳;杨凤;隋中泉
  • 通讯作者:
    隋中泉

其他文献

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隋中泉的其他基金

淀粉表面脂质对淀粉乙酰化修饰的影响机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
稻壳内湿热处理条件下缓慢消化淀粉的形成及其分子特征
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    31301419
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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