米蛋白与镉结合的分子机制及解离规律研究
发布时间：2023-03-23 20:50
早在2012年中国疾病预防控制中心的研究报告曾显示,我国2-6岁儿童和7-14岁少年平均镉(Cd)摄入量已经超过FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会(JECFA)所制定的每月耐受摄入量(PTMI),其中膳食Cd的来源主要是谷类,尤其是大米,贡献率接近50%。稻米Cd污染问题,已经成为我国亟待解决的重要粮食安全问题。与土壤治理、低Cd水稻品种培育相比,在稻米加工过程中进行除Cd更为切实可行。然而目前针对稻米除Cd尚缺乏基于热力学、分子动力学和配位化学的基础理论研究,无法为现有除Cd技术的筛选、工艺优化和实际应用提供理论依据。针对上述问题,本文首先探明Cd在大米中的存在形式,随后从热力学角度筛选出与Cd结合最稳定的米蛋白组分,通过分子动力学模拟和蛋白质结构表征,揭示米蛋白与Cd结合的典型分子机制,最后从配位化学的角度探明酸效应和配位竞争效应影响米蛋白-Cd结合物解离的规律,并对酸法和螯合法两种除Cd技术在米蛋白中应用的实效性进行验证,以期为开发绿色、高效的稻米除Cd技术奠定理论基础。主要研究结果:(1)Cd在大米中的存在形式及与蛋白结合的热力学特征。Cd在糙米中的分布是不均匀的。以Cd含...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写符号说明
第一章 绪论
1.1 我国Cd污染稻米的现状
1.2 Cd在大米中的存在形式
1.3 米蛋白结构及组成
1.3.1 清蛋白结构及组成
1.3.2 球蛋白结构及组成
1.3.3 醇溶蛋白结构及组成
1.3.4 谷蛋白结构及组成
1.3.5 碱提蛋白
1.3.6 酶提蛋白
1.4 蛋白与Cd结合机制的研究
1.4.1 蛋白质与金属离子结合的基础特性
1.4.2 蛋白质与金属离子结合构象的表征与分子动力学模拟
1.4.3 蛋白与Cd结合的分子学机制
1.4.4 影响蛋白质与Cd结合的因素
1.5 立项依据、研究内容及研究意义
1.5.1 立项依据
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究意义
第二章 Cd在大米中的存在形式及与蛋白结合的热力学特征
2.1 引言
2.2 材料及仪器
2.2.1 材料
2.2.2 主要仪器和设备
2.3 实验方法
2.3.1 糙米的碾磨及碾磨程度的划分
2.3.2 不同米蛋白的提取方法
2.3.3 米蛋白与Cd结合反应方法及动力学、等温吸附模型建立
2.3.4 Cd浓度的测定
2.3.5 理化指标测定
2.3.6 扫描电镜(SEM)
2.3.7 氨基酸分析
2.3.8 数据处理
2.4 结果与讨论
2.4.1 Cd和蛋白在糙米各层中的分布
2.4.2 Cd在不同米蛋白中的分布
2.4.3 Cd与不同米蛋白吸附动力学研究
2.4.4 Cd与不同米蛋白结合的吸附等温线
2.4.5 Cd与不同大米蛋白吸附热力学分析
2.4.6 不同米蛋白的氨基酸组成与Cd结合量的相关性分析
2.5 本章小结
第三章 米蛋白与Cd结合的典型分子机制
3.1 引言
3.2 材料及仪器
3.2.1 材料
3.2.2 主要仪器和设备
3.3 实验方法
3.3.1 米蛋白各组分及醇溶蛋白-Cd结合物制备
3.3.2 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)
3.3.3 体积排阻色谱(HPSEC)
3.3.4 蛋白质结构定性分析
3.3.5 分子动力学模拟
3.3.6 远紫外圆二色谱(Far-UVCD)
3.3.7 X-射线光电子能谱分析(XPS)
3.3.8 荧光光谱分析
3.3.9 数据处理
3.4 结果与讨论
3.4.1 醇溶蛋白的分离及纯度鉴定
3.4.2 醇溶蛋白的亚基结构分析
3.4.3 亚基Q0D840与Cd结合的分子动力学模拟
3.4.4 醇溶蛋白-Cd结合物的分子结构表征
3.5 本章小结
第四章 米蛋白-Cd结合物的解离规律
4.1 引言
4.2 材料及仪器
4.2.1 材料
4.2.2 主要仪器和设备
4.3 实验方法
4.3.1 米蛋白与Cd的结合反应
4.3.2 pH对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.3 离子强度对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.4 配位体对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.5 金属离子对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.6 金属离子的测定
4.3.7 数据处理
4.4 结果与讨论
4.4.1 酸效应对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.2 离子强度对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.3 不同配位体对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.4 不同金属离子对米蛋白与Cd结合的影响
4.5 本章小结
第五章 米蛋白的Cd脱除工艺及蛋白理化功能性质变化
5.1 引言
5.2 材料及仪器
5.2.1 材料
5.2.2 仪器
5.3 实验方法
5.3.1 不同细度米蛋白的制备
5.3.2 米蛋白酸浸除Cd工艺优化及样品制备
5.3.3 米蛋白EDTA螯合除Cd工艺优化及样品制备
5.3.4 粒度分析方法
5.3.5 Cd浓度的测定
5.3.6 EDTA-2Na的测定
5.3.7 理化成分的测定
5.3.8 矿物元素分析
5.3.9 氨基酸分析
5.3.10 乳化性和起泡性测定
5.3.11 持水性和持油性测定
5.3.12 体外消化性的测定
5.3.13 数据处理
5.4 结果与讨论
5.4.1 粉碎时间对米蛋白粒径的影响
5.4.2 米蛋白酸浸除Cd的影响因素
5.4.3 米蛋白EDTA螯合除Cd的影响因素
5.4.4 不同除Cd方法对米蛋白理化成分和氨基酸组成的影响
5.4.5 不同除Cd方法对米蛋白功能特性的影响
5.4.6 不同除Cd方法对米蛋白体外消化性的影响
5.5 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
论文创新点
参考文献
致谢
附录:作者在攻读博士学位期间相关成果清单
本文编号：3768728
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写符号说明
第一章 绪论
1.1 我国Cd污染稻米的现状
1.2 Cd在大米中的存在形式
1.3 米蛋白结构及组成
1.3.1 清蛋白结构及组成
1.3.2 球蛋白结构及组成
1.3.3 醇溶蛋白结构及组成
1.3.4 谷蛋白结构及组成
1.3.5 碱提蛋白
1.3.6 酶提蛋白
1.4 蛋白与Cd结合机制的研究
1.4.1 蛋白质与金属离子结合的基础特性
1.4.2 蛋白质与金属离子结合构象的表征与分子动力学模拟
1.4.3 蛋白与Cd结合的分子学机制
1.4.4 影响蛋白质与Cd结合的因素
1.5 立项依据、研究内容及研究意义
1.5.1 立项依据
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究意义
第二章 Cd在大米中的存在形式及与蛋白结合的热力学特征
2.1 引言
2.2 材料及仪器
2.2.1 材料
2.2.2 主要仪器和设备
2.3 实验方法
2.3.1 糙米的碾磨及碾磨程度的划分
2.3.2 不同米蛋白的提取方法
2.3.3 米蛋白与Cd结合反应方法及动力学、等温吸附模型建立
2.3.4 Cd浓度的测定
2.3.5 理化指标测定
2.3.6 扫描电镜(SEM)
2.3.7 氨基酸分析
2.3.8 数据处理
2.4 结果与讨论
2.4.1 Cd和蛋白在糙米各层中的分布
2.4.2 Cd在不同米蛋白中的分布
2.4.3 Cd与不同米蛋白吸附动力学研究
2.4.4 Cd与不同米蛋白结合的吸附等温线
2.4.5 Cd与不同大米蛋白吸附热力学分析
2.4.6 不同米蛋白的氨基酸组成与Cd结合量的相关性分析
2.5 本章小结
第三章 米蛋白与Cd结合的典型分子机制
3.1 引言
3.2 材料及仪器
3.2.1 材料
3.2.2 主要仪器和设备
3.3 实验方法
3.3.1 米蛋白各组分及醇溶蛋白-Cd结合物制备
3.3.2 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)
3.3.3 体积排阻色谱(HPSEC)
3.3.4 蛋白质结构定性分析
3.3.5 分子动力学模拟
3.3.6 远紫外圆二色谱(Far-UVCD)
3.3.7 X-射线光电子能谱分析(XPS)
3.3.8 荧光光谱分析
3.3.9 数据处理
3.4 结果与讨论
3.4.1 醇溶蛋白的分离及纯度鉴定
3.4.2 醇溶蛋白的亚基结构分析
3.4.3 亚基Q0D840与Cd结合的分子动力学模拟
3.4.4 醇溶蛋白-Cd结合物的分子结构表征
3.5 本章小结
第四章 米蛋白-Cd结合物的解离规律
4.1 引言
4.2 材料及仪器
4.2.1 材料
4.2.2 主要仪器和设备
4.3 实验方法
4.3.1 米蛋白与Cd的结合反应
4.3.2 pH对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.3 离子强度对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.4 配位体对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.5 金属离子对米蛋白-Cd结合物的影响
4.3.6 金属离子的测定
4.3.7 数据处理
4.4 结果与讨论
4.4.1 酸效应对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.2 离子强度对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.3 不同配位体对米蛋白与Cd结合的影响
4.4.4 不同金属离子对米蛋白与Cd结合的影响
4.5 本章小结
第五章 米蛋白的Cd脱除工艺及蛋白理化功能性质变化
5.1 引言
5.2 材料及仪器
5.2.1 材料
5.2.2 仪器
5.3 实验方法
5.3.1 不同细度米蛋白的制备
5.3.2 米蛋白酸浸除Cd工艺优化及样品制备
5.3.3 米蛋白EDTA螯合除Cd工艺优化及样品制备
5.3.4 粒度分析方法
5.3.5 Cd浓度的测定
5.3.6 EDTA-2Na的测定
5.3.7 理化成分的测定
5.3.8 矿物元素分析
5.3.9 氨基酸分析
5.3.10 乳化性和起泡性测定
5.3.11 持水性和持油性测定
5.3.12 体外消化性的测定
5.3.13 数据处理
5.4 结果与讨论
5.4.1 粉碎时间对米蛋白粒径的影响
5.4.2 米蛋白酸浸除Cd的影响因素
5.4.3 米蛋白EDTA螯合除Cd的影响因素
5.4.4 不同除Cd方法对米蛋白理化成分和氨基酸组成的影响
5.4.5 不同除Cd方法对米蛋白功能特性的影响
5.4.6 不同除Cd方法对米蛋白体外消化性的影响
5.5 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
论文创新点
参考文献
致谢
附录:作者在攻读博士学位期间相关成果清单
本文编号：3768728
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