早在2012年中國疾病預防控制中心的研究報告曾顯示,我國2-6歲兒童和7-14歲少年平均鎘(Cd)攝入量已經超過FAO/WHO聯(lián)合食品添加劑專家委員會(JECFA)所制定的每月耐受攝入量(PTMI),其中膳食Cd的來源主要是谷類,尤其是大米,貢獻率接近50%。稻米Cd污染問題,已經成為我國亟待解決的重要糧食安全問題。與土壤治理、低Cd水稻品種培育相比,在稻米加工過程中進行除Cd更為切實可行。然而目前針對稻米除Cd尚缺乏基于熱力學、分子動力學和配位化學的基礎理論研究,無法為現(xiàn)有除Cd技術的篩選、工藝優(yōu)化和實際應用提供理論依據。針對上述問題,本文首先探明Cd在大米中的存在形式,隨后從熱力學角度篩選出與Cd結合最穩(wěn)定的米蛋白組分,通過分子動力學模擬和蛋白質結構表征,揭示米蛋白與Cd結合的典型分子機制,最后從配位化學的角度探明酸效應和配位競爭效應影響米蛋白-Cd結合物解離的規(guī)律,并對酸法和螯合法兩種除Cd技術在米蛋白中應用的實效性進行驗證,以期為開發(fā)綠色、高效的稻米除Cd技術奠定理論基礎。主要研究結果:(1)Cd在大米中的存在形式及與蛋白結合的熱力學特征。Cd在糙米中的分布是不均勻的。以Cd含...

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【學位級別】：博士

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摘要
Abstract
縮寫符號說明
第一章 緒論
    1.1 我國Cd污染稻米的現(xiàn)狀
    1.2 Cd在大米中的存在形式
    1.3 米蛋白結構及組成
        1.3.1 清蛋白結構及組成
        1.3.2 球蛋白結構及組成
        1.3.3 醇溶蛋白結構及組成
        1.3.4 谷蛋白結構及組成
        1.3.5 堿提蛋白
        1.3.6 酶提蛋白
    1.4 蛋白與Cd結合機制的研究
        1.4.1 蛋白質與金屬離子結合的基礎特性
        1.4.2 蛋白質與金屬離子結合構象的表征與分子動力學模擬
        1.4.3 蛋白與Cd結合的分子學機制
        1.4.4 影響蛋白質與Cd結合的因素
    1.5 立項依據、研究內容及研究意義
        1.5.1 立項依據
        1.5.2 研究內容
        1.5.3 研究意義
第二章 Cd在大米中的存在形式及與蛋白結合的熱力學特征
    2.1 引言
    2.2 材料及儀器
        2.2.1 材料
        2.2.2 主要儀器和設備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 糙米的碾磨及碾磨程度的劃分
        2.3.2 不同米蛋白的提取方法
        2.3.3 米蛋白與Cd結合反應方法及動力學、等溫吸附模型建立
        2.3.4 Cd濃度的測定
        2.3.5 理化指標測定
        2.3.6 掃描電鏡(SEM)
        2.3.7 氨基酸分析
        2.3.8 數據處理
    2.4 結果與討論
        2.4.1 Cd和蛋白在糙米各層中的分布
        2.4.2 Cd在不同米蛋白中的分布
        2.4.3 Cd與不同米蛋白吸附動力學研究
        2.4.4 Cd與不同米蛋白結合的吸附等溫線
        2.4.5 Cd與不同大米蛋白吸附熱力學分析
        2.4.6 不同米蛋白的氨基酸組成與Cd結合量的相關性分析
    2.5 本章小結
第三章 米蛋白與Cd結合的典型分子機制
    3.1 引言
    3.2 材料及儀器
        3.2.1 材料
        3.2.2 主要儀器和設備
    3.3 實驗方法
        3.3.1 米蛋白各組分及醇溶蛋白-Cd結合物制備
        3.3.2 十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳(SDS-PAGE)
        3.3.3 體積排阻色譜(HPSEC)
        3.3.4 蛋白質結構定性分析
        3.3.5 分子動力學模擬
        3.3.6 遠紫外圓二色譜(Far-UVCD)
        3.3.7 X-射線光電子能譜分析(XPS)
        3.3.8 熒光光譜分析
        3.3.9 數據處理
    3.4 結果與討論
        3.4.1 醇溶蛋白的分離及純度鑒定
        3.4.2 醇溶蛋白的亞基結構分析
        3.4.3 亞基Q0D840與Cd結合的分子動力學模擬
        3.4.4 醇溶蛋白-Cd結合物的分子結構表征
    3.5 本章小結
第四章 米蛋白-Cd結合物的解離規(guī)律
    4.1 引言
    4.2 材料及儀器
        4.2.1 材料
        4.2.2 主要儀器和設備
    4.3 實驗方法
        4.3.1 米蛋白與Cd的結合反應
        4.3.2 pH對米蛋白-Cd結合物的影響
        4.3.3 離子強度對米蛋白-Cd結合物的影響
        4.3.4 配位體對米蛋白-Cd結合物的影響
        4.3.5 金屬離子對米蛋白-Cd結合物的影響
        4.3.6 金屬離子的測定
        4.3.7 數據處理
    4.4 結果與討論
        4.4.1 酸效應對米蛋白與Cd結合的影響
        4.4.2 離子強度對米蛋白與Cd結合的影響
        4.4.3 不同配位體對米蛋白與Cd結合的影響
        4.4.4 不同金屬離子對米蛋白與Cd結合的影響
    4.5 本章小結
第五章 米蛋白的Cd脫除工藝及蛋白理化功能性質變化
    5.1 引言
    5.2 材料及儀器
        5.2.1 材料
        5.2.2 儀器
    5.3 實驗方法
        5.3.1 不同細度米蛋白的制備
        5.3.2 米蛋白酸浸除Cd工藝優(yōu)化及樣品制備
        5.3.3 米蛋白EDTA螯合除Cd工藝優(yōu)化及樣品制備
        5.3.4 粒度分析方法
        5.3.5 Cd濃度的測定
        5.3.6 EDTA-2Na的測定
        5.3.7 理化成分的測定
        5.3.8 礦物元素分析
        5.3.9 氨基酸分析
        5.3.10 乳化性和起泡性測定
        5.3.11 持水性和持油性測定
        5.3.12 體外消化性的測定
        5.3.13 數據處理
    5.4 結果與討論
        5.4.1 粉碎時間對米蛋白粒徑的影響
        5.4.2 米蛋白酸浸除Cd的影響因素
        5.4.3 米蛋白EDTA螯合除Cd的影響因素
        5.4.4 不同除Cd方法對米蛋白理化成分和氨基酸組成的影響
        5.4.5 不同除Cd方法對米蛋白功能特性的影響
        5.4.6 不同除Cd方法對米蛋白體外消化性的影響
    5.5 本章小結
主要結論與展望
    主要結論
    展望
論文創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
附錄:作者在攻讀博士學位期間相關成果清單



本文編號：3768728