三聚体纳米颗粒自组装过程的分子动力学模拟.pdf

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1、第33卷第3期3002017年2月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．33NO．3Feb．2017三聚体纳米颗粒自组装过程的分子动力学模拟冯涛1，2，王珂1，周进杰1，DeepakBhopatkar2，陈枫3，OsvaldoCampanella2，BruceR．Hamaker2，MarceloCarignano辞，庄海宁3(1．上海应用技术学院香料香精技术与工程学院，上海201418；2．普度大学食品科学系惠斯特勒碳水化合物研

2、究中心，西拉法耶特市47906．2009；3．普度大学信息技术中心罗森高级计算中心，西拉法耶特市47907—21084；4．卡塔尔环境与能源研究所，多哈5825；5．上海市农业科学院食用菌研究所国家食用菌工程技术研究中心，上海201403)摘要：为了更深入理解直链淀粉仍．乳球蛋白／Ⅸ一亚油酸三元复合物体系自组装行为的机制，该研究借助Gromacs软件，采用分子动力学模拟对玉米直链淀粉、口．乳球蛋白、a一亚油酸三者在373K温度下的结合过程进行研究。通过三元纳米粒子在500as内的自组装快照图，可以得出直链淀粉、a．亚油酸

3、、∥．乳球蛋白3种组分的结合顺序。通过三元纳米粒子的自由能曲面图，可知该三元纳米粒子的形成是热力学自发的过程。进一步对其水合半径及溶剂可接触表面积的分析表明，该三元复合物纳米颗粒溶解性良好。研究阐释了水溶性自组装纳米颗粒的形成机理，为纳米科学领域寻找合适的壁材提供了一种新的研究途径。关键词：纳米颗粒；分子动力学；自组装；直链淀粉；伊乳球蛋白；吐一亚油酸doi：10．11975／j．issn．1002-6819．2017．03．041中图分类号：TS231文献标志码：A文章编号：1002—6819(2017)一03—030

4、0—07冯涛，王珂，周进杰，DeepakBhopatkar，陈枫，OsvaldoCampanella，BruceR．Hamaker，MarceloCarignano，压海宁三聚体纳米颗粒自组装过程的分子动力学模拟[J]．农业工程学报，2017，33(3)：300--306．doi．10．11975／j．issn．1002—6819．2017．03．041http：／／www．tcsae．orgFengTao，WangKe，ZhouJinjie，DeepakBhopatkar,ChenFeng，OsvaldoCampane

5、lla，BruceR．Hamaker,MarceloCarignano，ZhuangHaining．Moleculardynamicssimulationofself-assemblingprocessofternarynanoparticle[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2017，33(3)：300--306．(inChinesewithEnglishabstract、doi：10．

6、11975／j．issn．1002—6819．2017．03．041httrl：／／www．tcsae．org0引言许多食物中含有纳米级成分，它们通常是很重要的原料，如淀粉、蛋白质和脂肪等。在食品加工过程中，这些分子会在纳米或微米尺寸上发生结构变化。直链淀粉作为主要的食物成分，可以用作增稠剂、稳定剂、吸附剂[1]等。直链淀粉现在已经在主．客体包合【2qJ、提高碳纳米管的生物相容性【41、药物和风味成分【5l方面取得了显著的成功。淀粉颗粒被加热后可以释放出生物聚合物，这些生物聚合物能够重结晶形成纳米结构，例如，重结晶的直链

7、淀粉区域约为10～20nin。序乳球蛋白因具有优良的凝胶性、持水性、起泡性而广泛被用做食品赋型剂、稳定剂。此外，∥．乳球蛋白还具有转运脂肪酸、脂质和脂溶性维生素等功能[61。天然的口一乳球蛋白，长度约为3．6nm，在pH值、温度、压力等条件变化时可变性，在酸奶中，变性的∥哥L球蛋白可以聚集成凝胶网状结构【引。脂肪的主要成分为甘油三酯，是由1个甘油分子和3个长链的脂肪酸分子组成。甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和长短却不相同。脂肪酸可以分两大类：饱和收稿日期：2016—08．07修订日期：2016．12．22基金项目：国

8、家自然科学基金资助项目(31371736)作者简介：冯涛，男，教授，博士，2012年赴美国普度大学做访问学者主要从事淀粉科学和食品风味化学的研究。Email：fengmo@sit．edu．ca脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中不饱和脂肪酸还可分为单元不饱和脂肪酸、多元不饱和脂肪酸。王存芳等【71探讨不同压力条件及不同加热方式