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DON及其乙酰基衍生物在面包和馒头加工过程中的转化研究

文献类型： 学位论文

年份： 2016

导师姓名： 王步军

作者： 吴丽

出版单位： 中国农业科学院

关键词： 真菌毒素;面包;馒头;脱氧雪腐镰刀菌烯醇;去乙酰化作用;水溶性蛋白

研究方向： 农产品质量与食物安全

摘要： 赤霉病是我国小麦等谷物生产中的一种常见病害,严重影响小麦的的产量与质量。禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)是赤霉病害发生的优势菌种,其在侵染作物过程中会产生多种真菌毒素(mycotoxins),对人类与牲畜健康产生潜在威胁。本论文拟研究禾谷镰孢菌所产生的脱氧雪腐镰孢菌烯醇(DON)及其乙酰基衍生物(3-ADON、15-ADON)在小麦制品面包与馒头加工过程中的变化与毒素间的转化关系,以及加工因子对毒素间转化的影响,并阐述了影响3-ADON去乙酰化作用的活性物质及作用机理。这为小麦及其制品中毒素限量值的设定、风险评估,以及采用适当的加工措施以使膳食安全具有重要的指导意义。主要结果如下:1.面包加工过程DON与ADONs间的变化与转化通过向无毒素污染的小麦粉中添加DON、3-ADON与15-ADON,研究了3种毒素在面包加工过程,包括和面、发酵、醒发及焙烤过程中的动态变化。该结果表明,DON在面包加工过程的面团准备环节,即和面、发酵、醒发过程均无显著性变化(P<0.05),而高温焙制(220℃,20min)过程使毒素DON的含量呈现4%-14%的降低,经UPLC-MS/MS检测发现DON的4种降解产物即nor DON A、nor DON B、nor DON C及nor DON F存在于面包皮中,而面包芯部分由于所受温度较低未检测到DON的降解产物。3-ADON与15-ADON在面包加工过程可部分地脱掉乙酰基转化成DON,从而使小麦制品中DON的含量增加。建议应更严格地控制小麦中毒素DON的安全限量值,因为面包加工过程可使小麦中DON的其他衍生物转化成毒性更强的DON。2.馒头加工过程毒素的转化及不同加工因子对3-ADON去乙酰化的影响毒素DON与NIV在馒头加工的3个过程,即和面、发酵、蒸制过程中均比较稳定,毒素的含量无显著性变化(P<0.05),这说明镰孢菌毒素在食品加工过程具有较强稳定性。3-ADON与15-ADON在馒头加工过程中均会部分地脱掉乙酰基而转化成毒素DON,转化率分别为47.2%-76.9%(3-ADON)、52.4%-91.6%(15-ADON),从而使馒头加工过程毒素DON的含量显著增加,而该热加工方式却不能使其发生降解,从而增加毒素的潜在危害。加工过程中的碱性环境与蒸制时间的增加均不利于3-ADON的去乙酰化反应,这为通过恰当的食品加工工艺对毒素的有效控制提供了依据。3.3-ADON去乙酰化机理研究为进一步揭示小麦加工过程中3-ADON的去乙酰基作用的机理,分别对小麦蛋白组分进行分级提取,以小麦清蛋白(水溶性蛋白)、球蛋白、醇溶蛋白与谷蛋白等组分为基质进行了研究,结果证实小麦水溶性蛋白是使3-ADON去乙酰化的关键活性物质。通过对小麦水溶性蛋白进行纯化与分析结合LC-MS/MS鉴定,对3-ADON具有去乙酰化作用的物质为分子量为45-72 k Da的水溶性蛋白酶类物质。从分子水平上揭示了小麦加工过程毒素3-ADON与15-ADON去乙酰化反应的发生机制。

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