色氨酸或酪氨酸作为光敏剂介导的UV-B照射对胱氨酸中二硫键的裂解
作者: 海外食品华人协会 赵梓辰
本篇是 “海外食品学术速递” 平台启动以来第四篇文章，作者为海外食品华人协会成员赵梓辰，哥本哈根大学博士。
Journal of Agricultural and Food Chemistry
● 成果介绍
紫外线照射技术被用于食品的表面净化，通过进一步了解食品系统中芳香族氨基酸和胱氨酸的光化学，有助于了解蛋白质食物中氨基酸的变化，并且紫外线在开发蛋白质聚集体和激活/灭活食物酶方面也具有潜在的应用。
基于之前研究成果，UV-B 可以促进α-乳白蛋白聚集体的形成，但在光照期间会引发氨基酸残基的氧化损伤。为了降低光氧化反应对氨基酸残基的损伤率以及提高用UV-B在后续生产α-乳白蛋白聚集体的营养价值，丹麦哥本哈根大学食品蛋白质课题组赵梓辰博士进一步研究了含有在近紫外区 (250-300nm) 吸收光的芳香氨基酸色氨酸或酪氨酸与胱氨酸的混合体系。
紫外光对蛋白质中二硫键的光解会影响其结构和功能。本研究在无氧和有氧条件下，无蛋白结构存在的游离氨基酸胱氨酸（二硫化物）与色氨酸（Trp）或酪氨酸（Tyr）的组合系统中，UV-B光对二硫化物的裂解效率，并进一步检测在UV-B光诱导下所形成的氧化产物。
研究发现，对于厌氧等摩尔水溶液，光激发的Trp可使胱氨酸几乎以1：1的化学计量还原为半胱氨酸（Cys），而光激发的Tyr提供了较低的Cys浓度。通过表观量子产率的计算进一步进行反应效率之间的比较，结果表明有氧和无氧条件下，由光激发的Trp产生的胱氨酸二硫键裂解形成Cys比光激发的Tyr和单独的胱氨酸更有效，并且Trp比Tyr对光降解更敏感。将胱氨酸和Trp之间的比例提高到1：2的比例不会增加游离硫醇形成的效率，但会导致Trp的光降解效率更高。由胱氨酸的二硫键裂解形成的游离硫醇被进一步氧化为其他未知化合物。在有氧和无氧条件下，以1：1和1：2比例暴露于胱氨酸和Trp后，仅在微量浓度下鉴定出Trp氧化产物（3-羟基犬尿氨酸（3-OH-Kyn）和色胺，表明大量Trp 进一步光降解为不明化合物。3,4-二羟基苯丙氨酸（DOPA）是在有氧和厌氧条件下，以1：1的比例在光照的胱氨酸和Tyr样品中的Tyr氧化而形成的。但同样，Tyr 在长时间被光照后有不明光化合物形成。
因此，对必须氨基酸的研究，为未来应用紫外线开发技术奠定了基础，合理优化照明时间，会进一步降低蛋白质加工中必须氨基酸如色氨酸的损失，减少营养成分的流失。
参考文献
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c01760
专 家 简 介
Marianne Nissen Lund , 现任哥本哈根大学食品系终身教授，主要研究领域是蛋白质修饰和糖基化（美拉德反应）和氧化引起的分子功能变化，尤其着重于食品营养和健康。通过增加对蛋白质修饰的分子理解来改善食品和生物系统中的蛋白质功能。研究了氧化剂，还原糖，植物多酚，酶和不同过程（例如热过程和光照）对蛋白质修饰的作用，以及这些修饰如何影响风味，功能，酶活性损失，受损物质积累，营养减少价值，以及对健康和疾病的不利影响。
撰稿人: 赵梓辰，全面发展的上进青年，博士即将毕业于哥本哈根大学。爱好物理化学，喜欢从繁杂的公式中找出事物的本质规律。
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