【摘要】：2016年10月,國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將紅肉列為2A類致癌物,N-羥乙酰神經(jīng)氨酸(Neu5Gc)作為紅肉的風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)引起廣泛的關(guān)注。Neu5Gc的攝入會(huì)使人體產(chǎn)生“異種自身抗體”,引發(fā)炎癥反應(yīng),從而促進(jìn)多種癌癥、動(dòng)脈粥樣硬化、二型糖尿病等疾病的發(fā)生。因此,尋求安全有效的降低紅肉中Neu5Gc含量的方式迫在眉睫。本文探討了幾種物理加工方式對(duì)紅肉中Nue5Gc含量的影響,利用LC-MS和密度泛函方法對(duì)其降低機(jī)制進(jìn)行了初步探究,并對(duì)外加電場(chǎng)作用下Neu5Gc分子結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了分子模擬。各部分研究摘要如下:(1)有效降低紅肉中Neu5Gc含量的物理加工方式的篩選利用熱加工與非熱加工方式處理紅肉,研究分別選取了三種熱加工方式(微波、高溫高壓和電刺激)以及兩種非熱加工方式(脈沖強(qiáng)光和超高壓)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三種熱加工方式都能有效降低紅肉中Nue5Gc的含量,非熱加工方式中脈沖強(qiáng)光閃照到達(dá)30min后可降低紅肉中Neu5Gc的含量。以各方法最高降低幅度作比較,降低效果由高到低的順序?yàn)?電刺激高溫高壓微波脈沖強(qiáng)光,分別降低了74.24%、62.17%、33.37%和22.14%。處理?xiàng)l件分別為,在120V的電壓下,電刺激紅肉50s;在125℃、160KPa的條件下高溫高壓處理紅肉20min;在60%的額定功率下,微波處理紅肉50s;脈沖能量8 J、脈沖強(qiáng)度7.8 mJ/m~2、脈沖頻次為1秒/次的脈沖光閃照30min。(2)各物理加工方式降低紅肉中Neu5Gc含量的機(jī)制探究為了探究以上幾種物理加工方式降低紅肉中Neu5Gc含量的機(jī)制,分別利用幾種物理加工方式處理Neu5Gc標(biāo)品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電刺激和高溫高壓能夠有效降低Neu5Gc標(biāo)品的含量,但微波和脈沖光則無(wú)影響。說(shuō)明微波和脈沖光不能直接破壞Neu5Gc分子,而電刺激和高溫高壓可直接對(duì)Neu5Gc分子產(chǎn)生破壞作用,從而降低紅肉中Neu5Gc的含量。利用LC-MS對(duì)經(jīng)過(guò)電刺激和高溫高壓處理后的Neu5Gc標(biāo)品進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)質(zhì)譜結(jié)果結(jié)合DFT M062X/def2TZVP計(jì)算所得結(jié)果,推測(cè)Nue5Gc可能的裂解路徑共4種,分為閉環(huán)裂解和開(kāi)環(huán)裂解兩類。為探究微波和脈沖強(qiáng)光降低紅肉中Neu5Gc含量的機(jī)制,分別檢測(cè)這兩種方法對(duì)紅肉中游離態(tài)和結(jié)合態(tài)Neu5Gc含量的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:利用脈沖能量8 J、脈沖強(qiáng)度7.8 mJ/m~2、脈沖頻次為1秒/次的脈沖光閃照30min能有效降低紅肉中結(jié)合態(tài)Neu5Gc的含量,由92.36μg/g下降至41.66μg/g;微波處理雖然對(duì)Neu5Gc標(biāo)品無(wú)作用,但在紅肉作為基質(zhì)的基礎(chǔ)上,微波處理既能降低結(jié)合態(tài)Neu5Gc的含量,又能降低游離態(tài)Neu5Gc的含量,紅肉中Neu5Gc的總含量由124.02μg/g下降至55.56μg/g。(3)外電場(chǎng)對(duì)Neu5Gc分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響使用M062X方法獲得Neu5Gc的優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu),采用密度泛函理論,考察沿著X軸和Y軸正向與負(fù)向分別施加強(qiáng)度為(0.05、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03 a.u,1 a.u=5.142×10~9 V/cm)外電場(chǎng)時(shí)Neu5Gc分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化。隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,分子的哈密頓量逐步增加,總能量呈現(xiàn)增加趨勢(shì),導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低;能隙值始終呈現(xiàn)降低趨勢(shì),這表明電場(chǎng)下分子反應(yīng)活性逐漸增加,Neu5Gc分子得失電子的能力逐漸增加;分子偶極矩呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)。外場(chǎng)下不同部位的脫氫解離能均小于未加電場(chǎng)的情況,表明外電場(chǎng)對(duì)分子的解離能有降低的作用。在考慮了水環(huán)境溶劑效應(yīng)時(shí),外電場(chǎng)下的脫氫解離能變化差異較大,說(shuō)明水溶液對(duì)外電場(chǎng)下分子的解離有顯著影響。在外電場(chǎng)的作用下,Neu5Gc分子中羥基氧的距離、與羥基相連的C-O鍵的鍵長(zhǎng)、活性指數(shù)、自然電荷分布、分子內(nèi)氫鍵等均有不同程度的變化。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明:在外電場(chǎng)的作用下,Neu5Gc分子反應(yīng)活性更高、分子穩(wěn)定性降低,容易發(fā)生裂解,進(jìn)一步為電刺激能有效降低紅肉中Neu5Gc的含量提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS251.4;O657.63
【圖文】：

大量流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示：食用紅肉的多少與直腸結(jié)腸癌的患病率呈正相關(guān)(Bouvard et al, 2015)。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)報(bào)告（圖 1-2）顯示：直腸結(jié)腸癌既是2018 年度世界上第二大最常見(jiàn)的癌癥類型，又是第二大致死癌癥類型(IARC,2018)。有關(guān)紅肉消費(fèi)與結(jié)直腸癌相關(guān)性的 14 項(xiàng)隊(duì)列研究數(shù)據(jù)中，其中有半數(shù)研究表明，紅肉消費(fèi)量高與低與直腸結(jié)腸癌存在正相關(guān)關(guān)系，包括來(lái)自歐洲十個(gè)國(guó)家的一系列肉類消費(fèi)以及瑞典和澳大利亞的其他大型群體(English D R et al,2004; Teresa et al, 2005; Larsson et al)。在所調(diào)查的 15 項(xiàng)信息性病例對(duì)照研究中，有 7 項(xiàng)報(bào)告了結(jié)直腸癌與紅肉消費(fèi)量高與低消費(fèi)量的正相關(guān)。在提供相關(guān)數(shù)據(jù)的18 項(xiàng)隊(duì)列研究中，有 12 項(xiàng)報(bào)告了結(jié)直腸癌與加工肉消費(fèi)呈正相關(guān)，包括歐洲，日本和美國(guó)的研究(Bouvard et al, 2015)。在 10 項(xiàng)隊(duì)列研究中，結(jié)直腸癌的薈萃分析報(bào)告了統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的劑量-反應(yīng)關(guān)系，最高與最低紅肉攝入量相比較，患結(jié)直腸癌的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)為 1.22，每 100 克/天患病風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)增加 1.14(Chan et al, 2011)。

圖 2-1 優(yōu)化法繪制 Neu5Gc 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2-1 Standard curve of Neu5Gc by optimization method.2.2. 微波對(duì)紅肉中 Neu5Gc 含量的影響本研究通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)探究不同微波處理?xiàng)l件下對(duì)牛肉中 Neu5Gc 含量的影。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2-2 及圖 2-3 所示。當(dāng)微波功率設(shè)定為額定功率的 80%，逐漸長(zhǎng)微波處理時(shí)間時(shí)，牛肉中 Neu5Gc 的含量先降低后上升又降低的趨勢(shì)，但各驗(yàn)組牛肉中 Neu5Gc 的含量均小于空白組。微波處理 10 s、20 s 和 30 s 時(shí)牛肉 Neu5Gc 含量并無(wú)顯著差異（P>0.05），繼續(xù)延長(zhǎng)至 40 s 時(shí)，牛肉中 Neu5G量再次極顯著降低（P<0.01），且與空白組相比，降低幅度達(dá)到 30%。經(jīng)過(guò)處理后，紅肉中 Neu5Gc 的含量先升高后降低，推測(cè)可能的原因有以下種，一是紅肉中含有聚唾液酸，處理?xiàng)l件較溫和時(shí)，使其分解未造成破壞，因 Neu5Gc 含量升高，隨后繼續(xù)增強(qiáng)處理?xiàng)l件，又使其遭到破壞，Neu5Gc 含量續(xù)降低；二是可能因?yàn)樘幚項(xiàng)l件較溫和時(shí)，未對(duì)結(jié)合態(tài)的 Neu5Cc 造成影響

注：不同大寫(xiě)字母表示 P<0.01，差異極顯著。Fig.2-2 Effects of different microwave time on the content of Neu5Gc in beefNote：Different uppercase letters indicate P<0.01.如表 2-3 所示，當(dāng)微波功率為額定功率的 80%時(shí)，不同微波處理時(shí)間均低紅肉中Nue5Gc含量的目的，降低幅度在15.52±6.39%和31.79±0.28%之，微波時(shí)間為 20 s 時(shí)，處理組與空白組相比所含 Nue5Gc 含量差異不0.05），但也降低了紅肉中 15%左右的 Neu5Gc。可能由于微波使食品快速旋轉(zhuǎn)，從而在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致食品內(nèi)分子受熱不穩(wěn)解離或裂解，因此牛肉中 Nue5Gc 含量降低。表 2-3 不同微波處理時(shí)間降低紅肉中 Neu5Gc 含量的效果le 2-3 Effects of different microwave treatment time on reducing Neu5Gc content in red 處理?xiàng)l件 與空白組相比降低百分比(%)功率：80%額定功率 時(shí)間：10 s 26.25±4.43

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本文編號(hào)：2790632