氨基酸对杨梅花色苷稳定性的影响及相互作用研究

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杨梅树(Myrica rubra(Lour.)S.et Zucc)属于亚热带常绿乔木,为杨梅目杨梅科杨梅属树种。杨梅果实含有丰富的营养物质,也具有众多药理作用,花色苷为其中含量较高的营养成分。杨梅果实中花色苷的种类较为单一,最主要的为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)。然而花色苷并不稳定,在光照、碱性和高温条件下易分解,特别是高温条件下除了会出现花色苷降解,还会引起感官上的变化,如褐变等。诱人的色泽是浆果最重要的品质属性之一,高温下花色苷的降解和褪色会影响有色食品的感官质量,同时降低其的营养和商品价值,给食品行业和零售店带来经济损失。因此,如何提高花色苷的稳定性对富含花色苷的食品极为重要。本文以杨梅花色苷为主要研究对象,研究果胶酶辅助提取杨梅花色苷的最佳工艺,探究5种氨基酸(L-酪氨酸、L-苯丙氨酸、L-甲硫氨酸、L-脯氨酸、L-色氨酸)对杨梅花色苷的辅色作用,并验证辅色效果较好的2种氨基酸(L-苯丙氨酸、L-甲硫氨酸)对杨梅果汁的护色效果。最后,为了更好地阐明氨基酸对C3G的辅色作用机制,采用傅里叶红外光谱等方法分别考察L-苯丙氨酸、L-甲硫氨酸与C3G分子间的相互作用,并运用分子对接模拟和分子动力学模拟在分子层面探究L-苯丙氨酸、L-甲硫氨酸与C3G的结合方式。取得的主要研究结果如下。(1)采用响应面法优化了果胶酶辅助提取杨梅花色苷的工艺参数,以荸荠品种的杨梅冻干粉为原料、花色苷含量为评价指标,利用单因素实验确定提取温度、pH、果胶酶浓度、料液比的最适范围,并通过响应面法确定最优提取条件。结果表明最优提取工艺参数为:提取温度39℃,pH 3.0,果胶酶浓度0.06%,料液比1:30 g/m L,在最优条件下提取得到的杨梅花色苷的含量为4.37 mg/g。(2)氨基酸对杨梅花色苷提取液及杨梅果汁稳定性影响的研究通过对自提的杨梅花色苷提取液在高温、光照和抗氧化剂存在条件下花色苷含量变化的研究,从5种氨基酸中筛选出不同条件下辅色效果最佳的辅色剂。结果表明:在3种条件下,杨梅花色苷-氨基酸复合物均能有效的减缓杨梅花色苷的降解,只是不同条件下辅色效果最佳的氨基酸不同。在90℃连续加热6 h后对照组的杨梅花色苷含量降低了74.82%,半衰期为180.9 min,而相同条件下辅色效果最好的L-苯丙氨酸使杨梅花色苷含量降低68.4%,半衰期延长至216.6 min;在恒温培养箱内连续光照7 d后,杨梅花色苷的含量降低至53.69%,半衰期为12.15天。在这种处理条件下L-甲硫氨酸的辅色效果最好,花色苷降解了32.85%,使杨梅花色苷的半衰期延长至16.59天;在避光恒温培养7d后,含有抗坏血酸的对照组花色苷含量降低了72.59%,半衰期为1.83天。其中效果最好的是L-甲硫氨酸,杨梅花色苷含量降低为34.26%,半衰期延长至2.58天。在氨基酸对杨梅汁的护色实验中,我们发现在4℃下看不出氨基酸对于杨梅汁的护色作用,当温度升高后氨基酸对杨梅花色苷表现出了一定的辅色作用。(3)氨基酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷辅色作用研究以“L-苯丙氨酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷”复合物和“L-甲硫氨酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷”复合物为研究对象,采用傅里叶红外光谱法、X射线衍射图谱法、分子对接模拟和分子动力学模拟探讨氨基酸和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷辅色作用的机理。结果显示:“L-苯丙氨酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷”复合物和“L-甲硫氨酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷”复合物的红外光谱图相比于单独的L-甲硫氨酸、L-苯丙氨酸和单独矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的红外光谱图在吸收位移1728.19 cm-1(L-苯丙氨酸)和1723.85 cm-1(L-甲硫氨酸)处多出一个特征吸收峰;其次,将“矢车菊素-3-O-葡萄糖苷L-苯丙氨酸”复合物以及“矢车菊素-3-O-葡萄糖苷L-甲硫氨酸”复合物的X射线衍射图谱,与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷L-苯丙氨酸物理混合物和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷L-甲硫氨酸物理混合物的X射线衍射图谱进行比较。二者图谱差异较大,均出现原有特征峰消失并出现新特征峰的现象。最后利用分子对接技术和分子动力学模拟技术表明,氨基酸与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷主要通过氢键结合,从而对花色苷的稳定性起到保护作用。
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