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硒强化对糙米营养组分的影响及其含硒蛋白磷酸化改性应用

胡振瀛  
【摘要】:全球近半数人口正遭受因缺乏铁、锌、钙、碘和硒所导致的营养不良,这些矿物元素在世界上常见主要农作物中都存在含量不足的现象,如大米、小麦、木薯、豆类、土豆、小米和玉米等。因此,增加食用农作物中可被生物利用的微量元素的含量将成为现代农业中一个重要发展方向,利用尽可能少的资源,以满足更多人群的营养需求,达到谷物作物生物强化的目的。本文通过叶面施加亚硒酸钠以达到水稻中硒的生物强化的目的。本课题研究了硒的引入在水稻中的富集迁移及对籽粒营养成分的影响,包括蛋白、油脂、淀粉、矿物质及多酚。利用LC-ICP-MS等手段测定硒在籽粒中的形态,并就其对于蛋白结构的影响进行讨论;通过体外模拟消化模型评价硒化糙米中的硒的生物利用度;利用磷酸化改性手段提高富硒米糠蛋白的营养价值,并扩展其在食品工业中的应用范围。1.在水稻齐穗期进行叶面施用硒浓度为0、25、50、75和100 g Se/ha的亚硒酸,结果显示经硒处理后硒在叶面中存储,后经茎的转运使得籽粒中硒含量提高,与对照组相比,糙米中硒含量提高11.7至39.4倍。并且随着亚硒酸钠处理的浓度升高,硒在胚乳的富集程度越高。籽粒中Se含量的提高,会影响其他矿物质的富集,如Fe、As、Ni和Cd等元素。而碾磨加工会造成硒的损失,尤其是在低浓度亚硒酸钠处理组中,硒的损失量大于碾磨损失干物质量,这是由于硒主要存在于麸层及胚芽当中。随着硒的富集,硒在胚乳中的富集比例也得到相应的提升。叶面喷施亚硒酸钠可有效提高籽粒中的Se含量,用于满足人们日常膳食中对于Se的需要。2.叶面喷施亚硒酸钠并不会显著影响糙米的千粒重、蛋白质、淀粉及脂肪等的含量。然而亚硒酸钠的处理会造成含硫氨基酸含量(Cys和Met)的减少,这可能是由于Se对于S元素的取代作用。同时经过Se的处理,籽粒的脂肪酸组成发生变化,其中油酸和亚油酸的含量明显升高。同时,亚硒酸钠的处理会影响籽粒的直链淀粉含量,进而糊化特性产生相应的改变。硒的富集会提高籽粒中多酚的含量,特别是结合态酚酸中的反式-阿魏酸含量,从21.4±0.413增加到25.5±0.142 mg/kg。3.通过体外模拟胃肠消化模型能有效的评价食品中Se的生物可利用率。亚硒酸钠的处理,可以提高糙米中硒的富集,并随着硒浓度的升高,糙米的生物利用率从57%增长至66%。糙米中Se经消化后主要以SeMet形式存在,约占总Se的22%-40%,但是在高Se浓度处理下,SeMet的回收率降低,可能是由于Se与除蛋白以外的其他生物大分子结合的缘故。4.叶面喷施硒肥显著地提高了水稻中硒的含量。然而,即使在施用高Se浓度处理下,并非所有的Se都转化为有机硒化合物而参与一般蛋白质的合成。其中谷蛋白组分是水稻中硒的主要储存部位,占有总量的78%。基于Se形态分析,SeMet合成进入植物蛋白质中是Se处理后水稻中的主要Se富集形式。然而,过量的Se将作为无机Se或游离的硒代氨基酸存在,如SeMet。Se可能影响S的代谢从而提高谷蛋白中的Cys含量,从而有助于提高谷蛋白组分的热稳定性。5.利用三偏磷酸钠进行湿法磷酸改性可显著提高富硒米糠蛋白的溶解度和乳化活性,分别提高8.7倍和8.1倍。同时提高蛋白的消化率及Se的生物可及率。通过磷酸化,大量磷酸盐积累并被接入蛋白质分子的表面,增加了其绝对电荷量。同时,蛋白质结构展开表现出更大的柔韧性,并在碱性条件下通过热处理将原料中的不溶性聚集体转变为磷酸化蛋白质中的可溶性组分。此外,掩埋的疏水基团暴露于分子的外表面和/或与磷酸基团反应,导致表面疏水性升高、内源荧光的增加并伴随蓝移现象发生。FT-IR光谱和XPS分析表明磷酸酯(P=O)的存在,证实了蛋白质与磷酸基团发生了反应并影响二、三级结构。在pH 9.0下制备的磷酸化RP显示出良好的乳化活性和稳定性。


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