食品界

福州大学汪少芸教授、长沙理工大学李向红教授团队：通过实验和分子动力学阐明膜分离白鲢水解物对冰晶生长的

2023年2月15日，福州大学汪少芸教授、长沙理工大学李向红教授团队在国际期刊Food Chemistry（Q1，IF: 9.231）发表题为“Inhibition mechanism of membrane-separated silver carp hydrolysates on ice crystal growth obtained through experiments and molecular dynamics simulation”的研究性论文。

膜分离的白鲢鱼水解物（>10 kD、3-10 kD和<3 kD）显示了缓解肌纤维蛋白氧化和变性的能力以及对冷冻鱼糜的冷冻保护活性。然而，膜分离的组分对系统中冰晶生长的机制仍然是未知的。因此，该文研究了这些组分的冷冻保护活性（重结晶抑制和热滞活性），并通过分子动力学（MD）模拟探索其机制，以预测可能的结合点并模拟肽与水/冰之间可能的相互作用。与>10 kD和3-10 kD的组分相比，<3 kD的组分显示出明显的重结晶抑制活性，热滞活性（0.60 ± 0.13 ℃）明显较高，冰核数量（4.74 ± 0.53%）较低。分子动力学模拟的结果证明，小于3kD的组分中的主要肽与水分子牢固地相互作用，抑制了冰晶的生长，其机制与开尔文效应相符。膜分离组分中的亲水和疏水氨基酸残基对冰晶的抑制有协同作用。

研究亮点

*超滤可用于大规模生产鱼糜抗冻剂。
*分离的组分的抗冻机制主要通过吸附抑制作用。
*分子动力学模拟可视化了对冰晶的抑制作用。
*亲水和疏水氨基酸残基具有协同效应。

研究结论

*组分<3 kD显示出显著的重结晶抑制活性，其热滞活性明显较高（0.60±0.13℃），组分<3 kD组的冰核量（4.74±0.53%）低于组分>10 kD和3-10 kD。
*分子动力学模拟的结果证明，组分<3 kD的主要肽与水分子牢固地相互作用，对冰晶的生长表现出抑制作用。膜分离组分的抗冻机制可被认为是吸附-抑制过程。膜分离物中的亲水和疏水氨基酸残基以及不同的肽类对冰晶的抑制有协同作用。
*这项工作为设计冷冻食品中的有效抗冻剂提供了新的思路。

图文赏析

通信作者简介

汪少芸教授

福州大学生物科学与工程学院执行院长

福州大学海洋科学技术研究院院长

汪少芸，博士、二级教授、博士生导师，福州大学生物科学与工程学院执行院长，美国威斯康星大学（UW-Madison）和加州大学戴维斯分校（UC-Davis）博士后，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、省A类高层次人才、省高层次创新人才、省科技创新领军人才。兼任中国食品科技学会理事、福建省健康工程学会副理事长、福建省食品科技学会副理事长，Food Science and Human Wellness、Journal of Future Foods、Hans Journal of Food and Nutrition Science、《食品科学》、《食品工业科技》编委，Food Science of Animal Products科学主编，《中外食品技术》首批翻译专家。主持省部级以上项目30余项，编写著作8 部，授权发明专利69 件，发表学术论文300 篇，其中SCI/EI收录230 篇。主持的成果获国际ICOFF学术大会奖、中国产学研合作创新成果一等奖、全国食品产学研优秀科研成果一等奖、中国化工联合会科技进步一等奖、省科技进步一等奖、省科技进步二等奖、省自然科学二等奖。获宝钢优秀教师奖、省优秀教师奖、省优秀科技工作者奖、卢嘉锡优秀导师奖和教学名师奖。受邀担任教育部“长江学者”特聘教授和国家自然科学基金杰青/优青项目的评审专家。

李向红教授

长沙理工大学食品与生物工程学院

蛋白质化学与工程，博士，教授、博士生导师，湖南省“芙蓉学者奖励计划”青年学者。江南大学粮食、油脂及植物蛋白工程博士，美国Texas A & M University访问学者。研究方向聚焦于食品科学领域的蛋白质化学与工程，重点研究湖南省区域特色的淡水产品及大宗农作物的生物保藏技术及其对品质的影响机理、产品加工过程质量控制及品质和风味提升技术、副产物低废弃高值化利用技术。作为课题或子课题负责人先后主持科研项目共计21项，其中国家级课题5项、省部级课题5项，共发表学术文章107篇，以第一/通讯作者在Food Chemistry、Food Hydrocolloids等一区Top期刊上发表SCI论文21篇（近5年SCI文章10篇），EI收录12篇，副主编参与编著学术专著1部，申请/授权专利近50项，成果获湖南省科技进步一等奖（排名第3）、中国粮油学会科学技术奖一等奖（排名第3）、湖南省科技进步三等奖（排名第2）、中国粮油学会科学技术奖三等奖（排名第5）、中国技术市场协会金桥奖等。2021年入选江苏省高层次创新创业人才引进计划“科技副总”；2019年获江苏省盐城市“创新创业”领军人才。

信息来自科学私享微信公众号。