【摘要】：2016年10月,國際癌癥研究機構(gòu)將紅肉列為2A類致癌物,N-羥乙酰神經(jīng)氨酸(Neu5Gc)作為紅肉的風險物質(zhì)引起廣泛的關(guān)注。Neu5Gc的攝入會使人體產(chǎn)生“異種自身抗體”,引發(fā)炎癥反應(yīng),從而促進多種癌癥、動脈粥樣硬化、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紅肉中Nue5Gc含量的影響,利用LC-MS和密度泛函方法對其降低機制進行了初步探究,并對外加電場作用下Neu5Gc分子結(jié)構(gòu)的變化進行了分子模擬。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(脈沖強光和超高壓)。實驗結(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光閃照到達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為:電刺激高溫高壓微波脈沖強光,分別降低了74.24%、62.17%、33.37%和22.14%。處理條件分別為,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含量的機制,分別利用幾種物理加工方式處理Neu5Gc標品。實驗結(jié)果表明電刺激和高溫高壓能夠有效降低Neu5Gc標品的含量,但微波和脈沖光則無影響。說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對經(jīng)過電刺激和高溫高壓處理后的Neu5Gc標品進行檢測,根據(jù)質(zhì)譜結(jié)果結(jié)合DFT M062X/def2TZVP計算所得結(jié)果,推測Nue5Gc可能的裂解路徑共4種,分為閉環(huán)裂解和開環(huán)裂解兩類。為探究微波和脈沖強光降低紅肉中Neu5Gc含量的機制,分別檢測這兩種方法對紅肉中游離態(tài)和結(jié)合態(tài)Neu5Gc含量的影響,實驗結(jié)果表明:利用脈沖能量8 J、脈沖強度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Neu5Gc標品無作用,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)外電場對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軸正向與負向分別施加強度為(0.05、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03 a.u,1 a.u=5.142×10~9 V/cm)外電場時Neu5Gc分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化。隨著電場強度的增加,分子的哈密頓量逐步增加,總能量呈現(xiàn)增加趨勢,導致分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低;能隙值始終呈現(xiàn)降低趨勢,這表明電場下分子反應(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。外場下不同部位的脫氫解離能均小于未加電場的情況,表明外電場對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,外電場下的脫氫解離能變化差異較大,說明水溶液對外電場下分子的解離有顯著影響。在外電場的作用下,Neu5Gc分子中羥基氧的距離、與羥基相連的C-O鍵的鍵長、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。以上實驗結(jié)果均表明:在外電場的作用下,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,進一步為電刺激能有效降低紅肉中Neu5Gc的含量提供了強有力的理論依據(jù)。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS251.4;O657.63
【圖文】：

大量流行病學數(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)。國際癌癥研究機構(gòu)報告（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)紅肉消費與結(jié)直腸癌相關(guān)性的 14 項隊列研究數(shù)據(jù)中，其中有半數(shù)研究表明，紅肉消費量高與低與直腸結(jié)腸癌存在正相關(guān)關(guān)系，包括來自歐洲十個國家的一系列肉類消費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 項信息性病例對照研究中，有 7 項報告了結(jié)直腸癌與紅肉消費量高與低消費量的正相關(guān)。在提供相關(guān)數(shù)據(jù)的18 項隊列研究中，有 12 項報告了結(jié)直腸癌與加工肉消費呈正相關(guān)，包括歐洲，日本和美國的研究(Bouvard et al, 2015)。在 10 項隊列研究中，結(jié)直腸癌的薈萃分析報告了統(tǒng)計學上顯著的劑量-反應(yīng)關(guān)系，最高與最低紅肉攝入量相比較，患結(jié)直腸癌的相對風險為 1.22，每 100 克/天患病風險相對增加 1.14(Chan et al, 2011)。

圖 2-1 優(yōu)化法繪制 Neu5Gc 標準曲線Fig.2-1 Standard curve of Neu5Gc by optimization method.2.2. 微波對紅肉中 Neu5Gc 含量的影響本研究通過單因素實驗探究不同微波處理條件下對牛肉中 Neu5Gc 含量的影。實驗結(jié)果如圖 2-2 及圖 2-3 所示。當微波功率設(shè)定為額定功率的 80%，逐漸長微波處理時間時，牛肉中 Neu5Gc 的含量先降低后上升又降低的趨勢，但各驗組牛肉中 Neu5Gc 的含量均小于空白組。微波處理 10 s、20 s 和 30 s 時牛肉 Neu5Gc 含量并無顯著差異（P>0.05），繼續(xù)延長至 40 s 時，牛肉中 Neu5G量再次極顯著降低（P<0.01），且與空白組相比，降低幅度達到 30%。經(jīng)過處理后，紅肉中 Neu5Gc 的含量先升高后降低，推測可能的原因有以下種，一是紅肉中含有聚唾液酸，處理條件較溫和時，使其分解未造成破壞，因 Neu5Gc 含量升高，隨后繼續(xù)增強處理條件，又使其遭到破壞，Neu5Gc 含量續(xù)降低；二是可能因為處理條件較溫和時，未對結(jié)合態(tài)的 Neu5Cc 造成影響

注：不同大寫字母表示 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，當微波功率為額定功率的 80%時，不同微波處理時間均低紅肉中Nue5Gc含量的目的，降低幅度在15.52±6.39%和31.79±0.28%之，微波時間為 20 s 時，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�？赡苡捎谖⒉ㄊ故称房焖傩D(zhuǎn)，從而在很短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，導致食品內(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 處理條件 與空白組相比降低百分比(%)功率：80%額定功率 時間：10 s 26.25±4.43

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本文編號：2790632