乳酸菌发酵对大米镉结合蛋白的影响

发布时间：2020-05-30 14:58

【摘要】：近年来,随着我国工业、采矿业的迅猛发展,环境也日益遭到破坏,大量的废气和废渣污染水体和土壤。在这些有害物质当中,重金属由于具有富集性、难降解性等特点,对我国土壤的安全性造成了巨大危害。镉是一种极易聚集在大米中的重金属,长期摄入对人的肾脏、心血管、免疫系统、神经系统等有损害,它不仅会导致骨痛病,甚至还会致癌。我国是大米产量和消费量最大的国家,解决大米镉超标问题刻不容缓。目前,学术界对于镉在稻米等农作物体内的储藏和转运已经有了较多的研究,许多学者的研究也表明蛋白质对镉在水稻、小麦、大豆等农作物体内的储存和代谢有着至关重要的作用。这为本课题对镉和蛋白质的进一步研究提供了一定的理论基础,同时也为本课题的研究方法提供了重要的参考依据。但是,前人研究更多侧重在如何对大米进行加工从而降解大米中的镉,以及镉在稻谷各部位中的分布规律。目前仍缺乏大米蛋白中镉结合蛋白的种类、结构以及功能性质的深入研究。因此,本课题采用三种含镉量不同的籼米作为原料,经乳酸菌发酵降镉,将降镉前后的大米采用Osborne分级法提取四种大米蛋白,即清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。采用不同的分析方法研究大米蛋白在降镉前后结构及功能性质的改变,旨在研究镉大米的降镉机制。最后,采用有机酸浸泡法对大米进行降镉,探究大米中的镉含量与蛋白质含量之间的变化关系,进一步阐述降镉的原理,并对酸法降镉的大米粉进行品质分析。本研究的主要结论如下:1.利用Osborne法分级提取大米中的4种蛋白,发现镉在大米中的分布是不均一的,主要存在于蛋白质中,淀粉中分布较少。镉与4种大米蛋白的结合能力从大到小排序分别是球蛋白、清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白,并且镉结合蛋白的分子量特征为16 kDa、32 kDa等。2.原料大米经乳酸菌发酵降镉,提取4种大米蛋白后采用傅里叶红外色谱法分析其二级结构,发现无论在降镉前或降镉后,大米蛋白均主要以β-折叠和无规则卷曲含量居多。经乳酸菌发酵降镉后,α-螺旋含量略微下降,β-折叠含量下降明显,可能是因为乳酸菌发酵过程会产生大量的酸类物质,使得大米蛋白结构延展性增强。3.原料大米经乳酸菌发酵降镉,提取4种大米镉蛋白采用圆二色谱法分析其二级结构,发现经乳酸菌降镉后大米蛋白β-折叠含量减少较为明显,这也说明酸性条件会使得大米蛋白肽链变得更加延展。降镉后α-螺旋含量下降,无规则卷曲含量增多,说明大米蛋白趋向无序化发展,结果与傅里叶红外分析结果一致。4.提取降镉前后的4中大米蛋白,测定其持水性、持油性、起泡性及泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性等功能性质。结果显示:蛋白质含镉量越高,其持水性、持油性、起泡性及泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性越差,在经过乳酸菌发酵降镉后,大米蛋白的持水性、持油性、起泡性及泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性有所增加。5.用5种不同种类的有机酸,在不同浓度、时间、温度、料液比下浸泡并以150 r/min速度振荡含镉大米。结果表明苹果酸降镉效果最佳,最优条件是时间2.5 h,浓度0.4 mol/L,温度35℃,料液比1:4。并且随着大米中镉的去除,大米蛋白含量逐渐降低,在降镉效果最佳时,大米蛋白的溶出量为20%。6.对酸浸前后的大米进行品质分析,扫描电镜观察微观结构结果表明酸浸后大米粉变得疏松,淀粉分子之间的孔径增大,可能是由于蛋白质等营养物质的溶出引起的。热力学特性结果表明酸浸后大米粉的糊化温度降低,其糊化温度从73.19℃降低到了72.35℃,吸热焓从11.08 J/g升高至11.33 J/g。糊化特性结果表明经酸浸后,大米粉糊化温度降低,最终黏度减小,回生值减小,这说明酸浸在一定程度上改善了大米粉的食味品质。傅里叶红外结果表明,苹果酸浸泡大米粉对于大米淀粉的晶体构型破坏性小,酸浸过程中没有发生剧烈的化学变化而产生新的化学键或基团。
【图文】：

清蛋白,大米

试验对清蛋白和球蛋白在乳酸菌发酵降镉前后的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳图谱进行分析与逡逑鉴定。逡逑从图３．〗可以看出，清蛋白的分子量分布在１６邋ＫＤａ和３２邋ＫＤａ左右，其中分逡逑子量为１６邋ＫＤａ的条带最为清晰，此结果与李亦蔚Ｗ采用Ｏｓｂｏｒｎｅ分级法提取的逡逑大米蛋白ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳图谱结果基本一致。如图３．１显示，大米清蛋白经乳酸逡逑菌发酵降镉之后，，分子量为１６邋ＫＤａ处的条带有所变浅，ｂ条带、ｄ条带和ｆ条带逡逑在分子量为３２邋ＫＤａ处几乎消失，这可能说明乳酸菌发酵降镉除去了分子量为３２逡逑ＫＤａ的蛋白。同时这也可以证明大米中的镉是与相对分子量为３２邋ｋＤａ左右的蛋逡逑白结合在一起的，乳酸菌发酵去除了大米中的镉的同时也除去了分子量为３２邋ＫＤａ逡逑的蛋白。图３．２结果所示，降镉后的条带明显比降镉前浅，此结果与刘珊珊［２６１通逡逑用Ｓｅｐｈｅｄｅｘ邋Ｇ－７５凝胶层析柱纯化出来的大米镉结介崔「丨凝胶电泳图结果一致。逡逑１１６ＫＤａ邋—＞？逦Ｉ邋ｉｙｉ邋Ｍ邋ｉ邋ｉ邋｜逡逑６６ＫＤａ邋—＞邋Ｉ．邋Ｉ逡逑４５ＫＤａ逦？邋ｒ邋＇邋Ｉ逡逑—逡逑２５ＫＤａ—＾逡逑１８ＫＤａ邋＞邋一＿邋姞逡逑１４ＫＤａ逦＞逡逑Ｍａｒｋｅｒ邋ａ邋ｂ邋ｃ邋ｄ邋ｅ邋ｆ逡逑图３．丨大米清蛋白ＳＤＳ－ＰＡＧＥ图逡逑Ｆｉｇ．３．１邋ＳＤＳ－ＰＡＧＥ邋ｐｒｏｆｉｌｅｓ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ａｌｂｕｍｉｎ逡逑ａ代表含０．３邋ｍｇ／ｋｇ镉大米清蛋白，ｂ代表０．３降镉清蛋白，ｃ代表含０．５邋ｍｇ／ｋｇ镉大米清蛋逡逑白

大米,球蛋白,波数,图谱

波数＜邋ｒｍ邋１逦波数１邋ｃｍ邋１）逡逑图３．３降镉前后大米清蛋白ＦＴ１Ｒ图谱逦图３．４降镉前后大米球蛋白ＦＴＩＲ图谱逡逑Ｆｉｇ．３．３邋ＦＴＩＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ａｌｂｕｍｉｎ逦Ｆｉｇ．３．４邋ＦＴＩＲ邋ｓ
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.21

【参考文献】