硒在農(nóng)作物生長過程的富集及大豆硒蛋白生物功效研究.pdf

1、本文針對江西豐城“中國生態(tài)硒谷”不同地區(qū)含硒土壤種植的水稻（水田、蛋白與淀粉為主）、大豆（旱地、蛋白與油脂為主），從分析其土壤天然硒含量、硒形態(tài)研究了不同農(nóng)作物（水稻、大豆）富硒機(jī)理及遷移規(guī)律，土壤硒含量對農(nóng)作物營養(yǎng)成分，加工過程對農(nóng)作物硒含量和形態(tài)變化的影響，對富硒大豆蛋白肽安全性進(jìn)行了評價，主要研究結(jié)論如下。
　　（1）研究了江西豐城“生態(tài)硒谷”區(qū)域內(nèi)土壤的性質(zhì)、水稻和大豆生長過程各組織（根、莖、葉、種子）中硒分布情況以及對其

2、他重金屬富集的影響。
　　通過分析豐城不同地區(qū)的稻田和旱地土壤中硒形態(tài)，發(fā)現(xiàn)在董村（C區(qū)）稻田和旱地的土壤中水溶性Se含量是蕉坑（A區(qū)）的10倍。董村（C區(qū)）稻田和旱地土壤中的酸溶態(tài)硒、可交換態(tài)硒、有機(jī)物結(jié)合態(tài)硒的含量要遠(yuǎn)高于蕉坑（A區(qū)）。這4種形態(tài)硒能直接或間接的能被植物吸收利用，導(dǎo)致兩個地區(qū)所生產(chǎn)出產(chǎn)品中所含硒量有著明顯的差異。
　　水稻由秧苗期到幼穗發(fā)育期生長過程中，根、莖、葉中硒含量都隨著水稻的生長而增加，如莖中硒含

3、量分別為0.104 mg/kg（秧苗期）、0.174 mg/kg（返青期）、0.192 mg/kg（分蘗期）和0.199 mg/kg（幼穗發(fā)育期）。但是，從開花結(jié)實期到果實成熟期時，根、莖、葉中硒含量都隨著水稻的生長而減少，莖中硒含量分別為0.174 mg/kg（開花結(jié)實期）、0.156 mg/kg（果實成熟期）。硒在大豆生長過程中的遷移變化情況與水稻類似。天然富硒土壤中硒轉(zhuǎn)移趨勢：由高硒含量的土壤先轉(zhuǎn)移到植物（水稻與大豆）的非食用部分

4、組織（根、莖、葉）中，而后逐漸向植物果實（大米、大豆）中遷徙，在硒濃度梯度上，土壤中硒含量>根、莖、葉中硒含量>果實中硒含量。
　　Cd和Pb在水稻生長期間，葉子中含量與生長時間呈正相關(guān)的關(guān)系。如Cd和Pb在A區(qū)的水稻分蘗期葉中含量分別為2.158 mg/kg和6.897 mg/kg，隨著水稻生長到幼穗發(fā)育期時，葉子中Cd和Pb含量分別增加到3.787 mg/kg和7.158 mg/kg。但是，在水稻的每個生長期內(nèi)，葉子中Cd和P

5、b的含量在高硒區(qū)（C區(qū)）均低于低硒區(qū)（A區(qū)）中的含量。如，在水稻返青期時，葉子中的Cd在A區(qū)和C區(qū)的含量分別為1.574 mg/kg和1.412 mg/kg。同時，研究表明在整個生長期內(nèi)，高硒區(qū)的Cd和Pb積累速率比低硒區(qū)（A區(qū)）的積累速率緩慢。結(jié)果表明，在水稻生長過程中，適量的硒濃度對重金屬Cd和Pb起到了一定的拮抗作用。
　?。?）不同硒含量（低、中、高硒區(qū)）的天然富硒土壤中，隨著硒含量的增加，硒含量在精米和米糠中增加的幅度大

6、于硒在稻殼中的積累程度，說明在含硒高的土壤中，硒更多積累在精米和米糠中。不同地區(qū)的天然富硒稻谷和大豆的千粒重均有一些變化，但各試驗組間沒有顯著差異；稻谷和大豆籽粒的營養(yǎng)品質(zhì)發(fā)生變化，其中，C區(qū)稻谷中粗蛋白質(zhì)含量（7.23％）比A區(qū)蛋白質(zhì)含量出現(xiàn)顯著性提高，蛋白質(zhì)的含量從6.61%（A區(qū)）提高到7.23%，增加了8.5%；C區(qū)大豆蛋白質(zhì)含量（35.08%）比A區(qū)蛋白質(zhì)含量也出現(xiàn)顯著性提高，但是，脂肪酸的含量隨著硒含量的提高而下降，由A區(qū)的

7、18.90%下降到16.52%，下降了12.64%。不同硒含量對大豆蛋白質(zhì)分子量分布的影響，研究結(jié)果表明，硒含量的不同對于蛋白質(zhì)的種類和分子量沒有改變，但是，對于大豆蛋白的四級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定影響。根據(jù)紅外光譜分析可知，在 M<800cm-1的區(qū)域內(nèi)，低硒區(qū)的大豆蛋白質(zhì)的圖譜無明顯的吸收峰，而高硒區(qū)的富硒大豆（C區(qū)）蛋白質(zhì)在601cm-1和636cm-1處各有一個C=Se的吸收峰，在551cm-1處有C-Se的吸收峰，在830cm-1有S

8、e=O的吸收峰，在2258c m-1處有個Se-H的吸收峰。不同硒含量對大豆蛋白質(zhì)組成和氨基酸組成的影響，結(jié)果表明，不同的硒含量不會改變大豆蛋白質(zhì)亞基組成，從 SDS-PAGE圖譜中可以看出，條帶沒有增加，也沒有減少，蛋白質(zhì)分子量的范圍在100-600.0kDa之間。但是，對氨基酸組成有一定的影響，當(dāng)土壤中硒含量越高，半胱氨酸（Cys）和蛋氨酸（Met）的含量越低，在低硒區(qū)（A區(qū)）大米蛋白質(zhì)中的半胱氨酸（Cys）含量為0.682%，而在

9、高硒區(qū)（C區(qū)）的含量只有0.102%；在低硒區(qū)（A區(qū)）大米蛋白質(zhì)中的蛋氨酸（Met）含量為0.523%，而在高硒區(qū)（C區(qū)）的含量只有0.112%。不同含硒量對大豆脂肪酸組成的影響，結(jié)果表明，不同硒含量的大豆油脂中脂肪酸的組成隨著不同硒含量而發(fā)生了相關(guān)的變化，如大豆油脂脂肪酸中的十六酸、十七酸、二十碳烯酸、二十二碳烯酸所占的比例有變化，但是它們之間沒有顯著差異。大豆油脂中的軟脂酸和硬脂酸之間的比例隨著硒含量的增加表現(xiàn)為上升趨勢關(guān)系，但亞油

10、酸和亞麻酸的比例表現(xiàn)為相反的關(guān)系。
　?。?）提取劑0.1 mol/LNaOH提取天然富硒大豆硒蛋白效果最好，蛋白質(zhì)的得率及其硒含量都最高，蛋白質(zhì)得率為55.75%，硒含量為49.55mg/kg，表明堿法提取富硒大豆蛋白質(zhì)效率高。正交法提取天然富硒大豆蛋白質(zhì)最佳工藝參數(shù)為：pH10.5、提取溫度55℃、提取時間60 min、液料比14∶1，高硒區(qū)（C區(qū)）大豆質(zhì)白質(zhì)的提取率是87.58%，硒含量為53.78mg/kg。正交法制備天然

11、富硒大豆蛋白肽最佳工藝參數(shù)：選用風(fēng)味蛋白酶、酶解時間80min、液固比10：1、反應(yīng)溫度50℃、加酶量0.4%，酶解率達(dá)到72.2％，蛋白肽純度89.8%，硒含量94.65 mg/kg。采用分級超濾技術(shù)對酶解液進(jìn)行超濾時，截留分子量＜5000Da的超濾膜，寡肽得率為78.18%，硒含量125.70 mg/kg。不同硒含量天然富硒大豆蛋白質(zhì)對·OH、O2－·、DPPH的影響，結(jié)果表明，隨著濃度的升高(0.2~0.6 mg/mL)，不同硒含

12、量的大豆蛋白質(zhì)對·OH的清除率增加。在濃度為0.6 mg/mL時，高硒區(qū)（C區(qū)）大豆蛋白質(zhì)、抗壞血酸、BHT(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)和低硒區(qū)（A區(qū)）大豆蛋白質(zhì)對·OH的清除率分別為48.7%，85.5%，26.5%和8.62%，表明硒對·OH的清除效果起到重要作用。當(dāng)樣品濃度為1.0 mg/mL時，高硒區(qū)（C區(qū)）和低硒區(qū)（A區(qū)）天然富硒大豆蛋白質(zhì)對O2－·的清除率分別是22.52%和5.24%，高硒區(qū)（C區(qū)）的清除率是低硒區(qū)（

13、A區(qū)）的3倍，其原因是它們中含硒含量的不同引起的。對DPPH的清除效果方面，在濃度范圍為0.2~1.0 mg/mL內(nèi)，高硒區(qū)（C區(qū)）天然富硒大豆蛋白質(zhì)對DPPH·的清除率相應(yīng)的由24.46%（0.2 mg/mL）增長到49.48%（1.0 mg/mL）。
　　（4）隨著擠壓膨化溫度的升高，膨化米粉中的水分損失量呈增大趨勢，膨化米粉的沉淀率降低、溶解率和沉淀吸水率增加，且有顯著性差異；水溶性糖含量升高，在擠壓膨化溫度為140-150

14、℃時水溶性糖含量最低，當(dāng)溫度上升到160℃，水溶性糖含量由36.4%上升到38.1%。擠壓膨化前、后大米蛋白質(zhì)的組成發(fā)生了變化，未膨化的富硒大米蛋白質(zhì)中沒有分子量為85.0kD的譜帶，但是存在25.0kD譜帶，大米擠壓膨化的各個不同溫度段內(nèi)，膨化米粉的蛋白質(zhì)組成沒有發(fā)生顯著變化。膨化米粉中蛋白質(zhì)的吸水性、持水性和起泡性均高于未膨化擠壓的大米蛋白質(zhì)，并隨膨化溫度升高，呈增大的趨勢，但其吸油性呈相反趨勢，均低于未擠壓膨化的大米蛋白質(zhì)（E）的

15、吸油性，并隨溫度升高，蛋白吸油性變小。膨化后米粉的休止角隨溫度升高而變大，同時膨化后米粉的滑動角與休止角表現(xiàn)相同的結(jié)果。SEM微觀結(jié)構(gòu)表明，未膨化大米顆粒表面粗糙，結(jié)合疏散，大小不均一。擠壓膨化后的膨化米粉的表面形成光滑狀，其內(nèi)部空腔與原大米相比，明顯增大，整個組織疏松，表現(xiàn)為多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，但分布均勻。但是，當(dāng)溫度超過170℃后，表面出現(xiàn)裂隙，并隨著溫度進(jìn)一步升高，裂隙越明顯。X-ray衍射線表明，未膨化的富硒大米X-ray衍射線中高

16、級微晶區(qū)明顯比膨化后的要多，且變化顯著；而在不同溫度范圍下各膨化米粉X-ray衍射曲線變化不明顯。
　?。?）天然富硒大豆酶解物安全性毒理學(xué)評價結(jié)果顯示，富硒大豆肽LD50大于20g/kg·bw，Ames試驗和骨髓細(xì)胞微核試驗結(jié)果未見致突變作用，30d喂養(yǎng)試驗結(jié)果顯示試驗期間動物未出現(xiàn)拒食現(xiàn)象，動物生長正常，被長濃密、有光澤，表明天然富硒大豆蛋白肽具有良好的食用安全性。對小鼠腫瘤生長的影響結(jié)果表明，富硒大豆蛋白肽顯著抑制了腫瘤生長

17、(最大抑制率80.2％)，可延長染病小鼠壽命3～5 d，對腫瘤輔助治療有積極作用。正常小鼠補(bǔ)充富硒大豆蛋白肽（202.50μg/kg劑量），血清中谷胱甘肽過氧化物酶（GPX酶）的活性增加了1.2倍，而血清中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物（LPO）含量表現(xiàn)為下降的情況。對于荷瘤小鼠，隨著富硒大豆蛋白肽補(bǔ)充劑量增加，血清GPX酶活最大可增加1.5倍，血清LPO含量則呈降低趨勢。在小鼠免疫功能方面，在202.50μg/kg劑量范圍，補(bǔ)充富硒大豆蛋白肽能促進(jìn)免