几种物理加工方法对红肉中Neu5Gc解离效果的影响
发布时间：2020-08-12 14:07
【摘要】：2016年10月,国际癌症研究机构将红肉列为2A类致癌物,N-羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)作为红肉的风险物质引起广泛的关注。Neu5Gc的摄入会使人体产生“异种自身抗体”,引发炎症反应,从而促进多种癌症、动脉粥样硬化、二型糖尿病等疾病的发生。因此,寻求安全有效的降低红肉中Neu5Gc含量的方式迫在眉睫。本文探讨了几种物理加工方式对红肉中Nue5Gc含量的影响,利用LC-MS和密度泛函方法对其降低机制进行了初步探究,并对外加电场作用下Neu5Gc分子结构的变化进行了分子模拟。各部分研究摘要如下:(1)有效降低红肉中Neu5Gc含量的物理加工方式的筛选利用热加工与非热加工方式处理红肉,研究分别选取了三种热加工方式(微波、高温高压和电刺激)以及两种非热加工方式(脉冲强光和超高压)。实验结果表明,三种热加工方式都能有效降低红肉中Nue5Gc的含量,非热加工方式中脉冲强光闪照到达30min后可降低红肉中Neu5Gc的含量。以各方法最高降低幅度作比较,降低效果由高到低的顺序为:电刺激高温高压微波脉冲强光,分别降低了74.24%、62.17%、33.37%和22.14%。处理条件分别为,在120V的电压下,电刺激红肉50s;在125℃、160KPa的条件下高温高压处理红肉20min;在60%的额定功率下,微波处理红肉50s;脉冲能量8 J、脉冲强度7.8 mJ/m~2、脉冲频次为1秒/次的脉冲光闪照30min。(2)各物理加工方式降低红肉中Neu5Gc含量的机制探究为了探究以上几种物理加工方式降低红肉中Neu5Gc含量的机制,分别利用几种物理加工方式处理Neu5Gc标品。实验结果表明电刺激和高温高压能够有效降低Neu5Gc标品的含量,但微波和脉冲光则无影响。说明微波和脉冲光不能直接破坏Neu5Gc分子,而电刺激和高温高压可直接对Neu5Gc分子产生破坏作用,从而降低红肉中Neu5Gc的含量。利用LC-MS对经过电刺激和高温高压处理后的Neu5Gc标品进行检测,根据质谱结果结合DFT M062X/def2TZVP计算所得结果,推测Nue5Gc可能的裂解路径共4种,分为闭环裂解和开环裂解两类。为探究微波和脉冲强光降低红肉中Neu5Gc含量的机制,分别检测这两种方法对红肉中游离态和结合态Neu5Gc含量的影响,实验结果表明:利用脉冲能量8 J、脉冲强度7.8 mJ/m~2、脉冲频次为1秒/次的脉冲光闪照30min能有效降低红肉中结合态Neu5Gc的含量,由92.36μg/g下降至41.66μg/g;微波处理虽然对Neu5Gc标品无作用,但在红肉作为基质的基础上,微波处理既能降低结合态Neu5Gc的含量,又能降低游离态Neu5Gc的含量,红肉中Neu5Gc的总含量由124.02μg/g下降至55.56μg/g。(3)外电场对Neu5Gc分子结构性质的影响使用M062X方法获得Neu5Gc的优化几何结构,采用密度泛函理论,考察沿着X轴和Y轴正向与负向分别施加强度为(0.05、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03 a.u,1 a.u=5.142×10~9 V/cm)外电场时Neu5Gc分子结构参数的变化。随着电场强度的增加,分子的哈密顿量逐步增加,总能量呈现增加趋势,导致分子结构稳定性降低;能隙值始终呈现降低趋势,这表明电场下分子反应活性逐渐增加,Neu5Gc分子得失电子的能力逐渐增加;分子偶极矩呈现出增加趋势。外场下不同部位的脱氢解离能均小于未加电场的情况,表明外电场对分子的解离能有降低的作用。在考虑了水环境溶剂效应时,外电场下的脱氢解离能变化差异较大,说明水溶液对外电场下分子的解离有显著影响。在外电场的作用下,Neu5Gc分子中羟基氧的距离、与羟基相连的C-O键的键长、活性指数、自然电荷分布、分子内氢键等均有不同程度的变化。以上实验结果均表明:在外电场的作用下,Neu5Gc分子反应活性更高、分子稳定性降低,容易发生裂解,进一步为电刺激能有效降低红肉中Neu5Gc的含量提供了强有力的理论依据。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS251.4;O657.63
【图文】：
大量流行病学数据显示：食用红肉的多少与直肠结肠癌的患病率呈正相关(Bouvard et al, 2015)。国际癌症研究机构报告（图 1-2）显示：直肠结肠癌既是2018 年度世界上第二大最常见的癌症类型，又是第二大致死癌症类型(IARC,2018)。有关红肉消费与结直肠癌相关性的 14 项队列研究数据中，其中有半数研究表明，红肉消费量高与低与直肠结肠癌存在正相关关系，包括来自欧洲十个国家的一系列肉类消费以及瑞典和澳大利亚的其他大型群体(English D R et al,2004; Teresa et al, 2005; Larsson et al)。在所调查的 15 项信息性病例对照研究中，有 7 项报告了结直肠癌与红肉消费量高与低消费量的正相关。在提供相关数据的18 项队列研究中，有 12 项报告了结直肠癌与加工肉消费呈正相关，包括欧洲，日本和美国的研究(Bouvard et al, 2015)。在 10 项队列研究中，结直肠癌的荟萃分析报告了统计学上显著的剂量-反应关系，最高与最低红肉摄入量相比较，患结直肠癌的相对风险为 1.22，每 100 克/天患病风险相对增加 1.14(Chan et al, 2011)。
图 2-1 优化法绘制 Neu5Gc 标准曲线Fig.2-1 Standard curve of Neu5Gc by optimization method.2.2. 微波对红肉中 Neu5Gc 含量的影响本研究通过单因素实验探究不同微波处理条件下对牛肉中 Neu5Gc 含量的影。实验结果如图 2-2 及图 2-3 所示。当微波功率设定为额定功率的 80%，逐渐长微波处理时间时，牛肉中 Neu5Gc 的含量先降低后上升又降低的趋势，但各验组牛肉中 Neu5Gc 的含量均小于空白组。微波处理 10 s、20 s 和 30 s 时牛肉 Neu5Gc 含量并无显著差异（P>0.05），继续延长至 40 s 时，牛肉中 Neu5G量再次极显著降低（P<0.01），且与空白组相比，降低幅度达到 30%。经过处理后，红肉中 Neu5Gc 的含量先升高后降低，推测可能的原因有以下种，一是红肉中含有聚唾液酸，处理条件较温和时，使其分解未造成破坏，因 Neu5Gc 含量升高，随后继续增强处理条件，又使其遭到破坏，Neu5Gc 含量续降低；二是可能因为处理条件较温和时，未对结合态的 Neu5Cc 造成影响
注：不同大写字母表示 P<0.01，差异极显著。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，当微波功率为额定功率的 80%时，不同微波处理时间均低红肉中Nue5Gc含量的目的，降低幅度在15.52±6.39%和31.79±0.28%之，微波时间为 20 s 时，处理组与空白组相比所含 Nue5Gc 含量差异不0.05），但也降低了红肉中 15%左右的 Neu5Gc。可能由于微波使食品快速旋转，从而在很短时间内产生大量的热，导致食品内分子受热不稳解离或裂解，因此牛肉中 Nue5Gc 含量降低。表 2-3 不同微波处理时间降低红肉中 Neu5Gc 含量的效果le 2-3 Effects of different microwave treatment time on reducing Neu5Gc content in red 处理条件 与空白组相比降低百分比(%)功率：80%额定功率 时间：10 s 26.25±4.43
本文编号：2790632
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS251.4;O657.63
【图文】：
大量流行病学数据显示：食用红肉的多少与直肠结肠癌的患病率呈正相关(Bouvard et al, 2015)。国际癌症研究机构报告（图 1-2）显示：直肠结肠癌既是2018 年度世界上第二大最常见的癌症类型，又是第二大致死癌症类型(IARC,2018)。有关红肉消费与结直肠癌相关性的 14 项队列研究数据中，其中有半数研究表明，红肉消费量高与低与直肠结肠癌存在正相关关系，包括来自欧洲十个国家的一系列肉类消费以及瑞典和澳大利亚的其他大型群体(English D R et al,2004; Teresa et al, 2005; Larsson et al)。在所调查的 15 项信息性病例对照研究中，有 7 项报告了结直肠癌与红肉消费量高与低消费量的正相关。在提供相关数据的18 项队列研究中，有 12 项报告了结直肠癌与加工肉消费呈正相关，包括欧洲，日本和美国的研究(Bouvard et al, 2015)。在 10 项队列研究中，结直肠癌的荟萃分析报告了统计学上显著的剂量-反应关系，最高与最低红肉摄入量相比较，患结直肠癌的相对风险为 1.22，每 100 克/天患病风险相对增加 1.14(Chan et al, 2011)。
图 2-1 优化法绘制 Neu5Gc 标准曲线Fig.2-1 Standard curve of Neu5Gc by optimization method.2.2. 微波对红肉中 Neu5Gc 含量的影响本研究通过单因素实验探究不同微波处理条件下对牛肉中 Neu5Gc 含量的影。实验结果如图 2-2 及图 2-3 所示。当微波功率设定为额定功率的 80%，逐渐长微波处理时间时，牛肉中 Neu5Gc 的含量先降低后上升又降低的趋势，但各验组牛肉中 Neu5Gc 的含量均小于空白组。微波处理 10 s、20 s 和 30 s 时牛肉 Neu5Gc 含量并无显著差异（P>0.05），继续延长至 40 s 时，牛肉中 Neu5G量再次极显著降低（P<0.01），且与空白组相比，降低幅度达到 30%。经过处理后，红肉中 Neu5Gc 的含量先升高后降低，推测可能的原因有以下种，一是红肉中含有聚唾液酸，处理条件较温和时，使其分解未造成破坏，因 Neu5Gc 含量升高，随后继续增强处理条件，又使其遭到破坏，Neu5Gc 含量续降低；二是可能因为处理条件较温和时，未对结合态的 Neu5Cc 造成影响
注：不同大写字母表示 P<0.01，差异极显著。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，当微波功率为额定功率的 80%时，不同微波处理时间均低红肉中Nue5Gc含量的目的，降低幅度在15.52±6.39%和31.79±0.28%之，微波时间为 20 s 时，处理组与空白组相比所含 Nue5Gc 含量差异不0.05），但也降低了红肉中 15%左右的 Neu5Gc。可能由于微波使食品快速旋转，从而在很短时间内产生大量的热，导致食品内分子受热不稳解离或裂解，因此牛肉中 Nue5Gc 含量降低。表 2-3 不同微波处理时间降低红肉中 Neu5Gc 含量的效果le 2-3 Effects of different microwave treatment time on reducing Neu5Gc content in red 处理条件 与空白组相比降低百分比(%)功率：80%额定功率 时间：10 s 26.25±4.43
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本文编号：2790632
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