（食品科学专业论文）武汉市主要湖泊淡水鱼重金属污染及其基础研究.pdf

华中农矗大学学位论支独囱性声明及飞一 学位论文 寝如需保密，解密时间 卅年6 月，上日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：重铸觳 时间：多讲年b 月彦日 学位论文使用授权书 本人完全了解翟华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按 照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电 子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论 文的全部或部分内容 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书 学位论文作者签名：蓬锈投导师签名：讶龟左 签名日期：刎6 年b 月i r 日签名日期：0 2 一年莎月t 5 。日 注。请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 目录 摘要i a b s t r a c t j i i i 第一章文献综述l 1 国内外研究进展1 l ：l 重金属对鱼类的生物毒性1 1 2 重金属离子对鱼蛋白功能特性的影响3 1 3 重金属离子对鱼蛋白构象的影响：。7 2 课题研究目的及意义9 第二章武汉市主要淡水湖泊重金属含量分析及安全评价o 。l l 前言1l 1 材料与方法：1 l 1 1 仪器与试剂1 1 1 2 实验方法1 l 1 2 1 样品预处理1 l 1 2 2 加标回收率实验1 2 1 2 3 样品测定与数据统计1 2 2 结果与讨论1 2 2 1 加标回收率实验：。1 2 2 2 水样测定结果1 3 2 3 底泥测定结果。1 3 2 4 鱼样测定结果。1 4 2 5 淡水鱼对水体中重金属的富集程度。l5 ：i 结论1 6 第三章重金属离子对鲫肌动球蛋白和肌球蛋白流变学和凝胶特性的影响1 7 前言17 l 材料与方法。l7 1 1 材料：l7 1 1 1 实验材料1 7 1 1 2 主要试剂与仪器小1 7 1 2 实验方法18 1 2 1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制备。1 8 1 2 2 蛋白含量的测定1 8 1 2 3 流变学特性的研究。l8 1 2 4 质构测定：q i q i d q 6 0 9 0 0 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d 0 0 000o000000q000000000000000 0 0 0 0 0 0 ：k 1 9 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 1 2 4 1 粘性测定j 1 9 1 2 4 2 凝胶性能测定1 9 2 结果与讨论：1 9 2 1 肌动球蛋白和肌球蛋白的流变学性质：l9 2 2 不同重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白流变学性质的影响2 l 2 3 不同重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白质构性能的影响2 2 2 3 1 不同金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白粘性的影响2 2 2 3 2 不同重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白凝胶特性的影响2 5 3 结论：。2 8 第四章重金属离子对鱼蛋白a t p a s e 和s h 基总量的影响- 2 9 前言2 9日玎吾z 9 l 材料与方法2 9 1 1 材料二2 9 1 1 1 实验材料：。2 9 1 1 2 主要试剂与仪器2 9 1 2 试验方法3 0 1 2 1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制备3 0 1 2 2 a t p a s e 活性测定3 0 1 2 3 s h 基总量测定。3 0 1 2 4 蛋白含量测定3 l 1 2 5 数据处理3l 2 结果与讨论31 2 1 重金属离子对a t p a s e 活性影响3 l 2 2 重金属离子对s h 基总量的影响3 3 3l 砉论：3 2 i 第五章重金属离子对鱼蛋白构象的影响3 6 前言：3 6日可青：3 6 l 材料与方法：3 6 1 1 材料。3 6 1 1 1 实验材料3 6 1 1 2 主要仪器与试剂：3 6 1 2 实验方法 1 2 1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制各 1 2 2 蛋白含量测定 3 6 3 6 3 6 1 2 3f t i r 测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白结构的影响3 6 赶 1 2 4c d 测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响3 7 2 结果与讨论3 7 2 1f t i r 测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白结构的影响3 7 2 1 1f t i r 测定重金属离子对肌动球蛋白结构的影响3 7 2 1 2f t i r 测定重金属离子对肌球蛋白结构的影响4 0 2 2c d 测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响4 5 3 结论4 6 第六章结论j j 4 7 参考文献。4 9 j 目c 谢5 6 m 武汉市主要湖泊淡水鱼重金属污染及其基础研究 摘要 随着环境污染的加剧，重金属离子对水产品的毒性研究越来越受到重视。重金 属离子被生物体吸收后，与生物体内蛋白质和酶等高分子物质结合，产生不可逆转 的变性，导致生理或代谢过程的障碍目前，重金属离子对水生生物生理、代谢的 影响及对水生生物致毒机制的研究已经取得了进展，而重金属离子对鱼蛋白加工品 质和结构影响的报道较少因此，试验以武汉地区三种较有代表性水体及常见淡水 鱼作为测试对象，测定了锌、铜、铅、铬、镉五种较常见重金属的富集情况 分析 了不同重金属离子对鲫肌动球蛋白和肌球蛋白的流变学、凝胶特性、a t p a s e 和s h 基总量的影响；研究了重金属离子对蛋白结构和构象的影响。主要研究结果如下： l 、武汉地区湖泊水体和淡水鱼的污染状况 选择武汉地区具有代表性的城市湖泊南湖、东湖和野芷湖，对湖泊底积物、 湖水和主要淡水鱼采用i c p o e s 法分别测定了锌、铜、铅、铬、镉等重金属的含量 结果表明，野芷湖湖水中铜含量和东湖湖水中镉含量分别为0 0 1 0m g l 和0 0 0 5 4 m g i , ，超过了国家规定的淡水养殖水域的水质标准三个湖底泥中的镉含量分别为 0 9 5m g l 、1 0 7m g l 、1 1 3m g l ，均超过无公害水产品产地环境要求鱼类不同组 织器官对各种重金属积累能力明显不同，主要分布于鳞片和鳃中，其食用部分各重 金属含量均远低于人体卫生消费标准 2 、重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白流变学和凝胶特性的影响 采用旋转粘度仪和物性测定仪分别研究了添加重金属离子z n 2 + 、c u 2 + 、p b 2 + 、 c ，、c d 2 * 后，重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白流变学和凝胶特性的影响结果 表明，肌动球蛋白和肌球蛋白溶液均表现为假塑性流体的特征添加重金属离子后， 肌动球蛋白和肌球蛋白的粘度系数先下降后上升，流变指数先升高后下降肌动球 蛋白和肌球蛋白溶液的硬度、稠度、粘度、粘聚性也发生变化，z n 、c n 和c d 对 溶液的影响明显，硬度和稠度先下降后明显上升，粘性和粘聚性先略有升高，而后 下降，c u 2 + 和p b 2 + 的影响不明显重金属离子对蛋白凝胶的硬度、粘聚性、胶粘性、 咀嚼性有显著影响( p 肝脏 1 2 重金属离子对鱼蛋白功能特性的影响 1 2 1 肌动球蛋白和肌球蛋白的生化特性 。蛋白质占鱼类肌肉湿重1 5 - 2 0 ，而其中6 0 - 7 0 是形成肌原纤维的构造蛋白质 3 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 肌原纤维由粗丝和细丝组成，粗丝是肌球蛋白分子的集合体，细丝则由肌动蛋白、 原肌球蛋白、肌钙蛋白等组成。肌动球蛋白是f 肌动蛋白和肌球蛋白的复合物。肌 球蛋白是动物肌肉中重要的j 种蛋白质，与肌动蛋白一起参与肌肉的收缩，约占肌 肉总蛋白质的l ：3 ，占肌原纤维蛋白质的5 0 - 5 5 ，肌球蛋白具有两个球状的“头部 和一个杆状的由两个螺旋交织的多肽链的“尾部”组成，它是粗丝的主要成分( 周光 宏，2 0 0 2 ) 。 肌球蛋白主要的功能特性是能形成热诱导凝胶，这在肉类研究和肉制品加工中 具有重要作用。自2 0 世纪5 0 年代以来，国外关于肌球蛋白的胶凝作用、形成凝胶 的机制、凝胶特性等方面的研究一直方兴未艾在商业生产中，生产者和消费者所 关注的是肉制品的质构特性、感官特性，与肌球蛋白的分子特性、物理和化学特性、 肌球蛋白浓度、肌球蛋白与其它成分的相互作用等因素密切相关因此，从分子水 平上开展肌球蛋白理化性质、凝胶特性及其影响因素的研究，探讨改善凝胶特性的 途径和方法，对于改进肉制品加工工艺和提高产品质量具有重要意义 a t p a s o 活性是肌球蛋白的最主要特征，反映肌球蛋白的生化活性，与肌球蛋白 的生物功能、凝胶形成有一定的关系。溶解度反映肌球蛋白的溶解性、稳定性和分 散能力，与肌球蛋白的凝胶能力有关，因为蛋白只有溶解才会分散参与到肉片间的 粘合中凝胶硬度- t p a 的测定反映肌球蛋白的质构特性，与肉品的最后加工形式紧 密相关 1 2 2 肌球蛋白热变性成胶的相关机制 f u k a z a w a ( f u k a z a w a ，1 9 6 1 a ，b ，c ) 首先证实，肌球蛋白对肉制品如香肠等产品 的结合力起着决定性的作用，将肌原纤维中的肌球蛋白选择性地去除，则产品丧失 了聚集粘合、保留自由水的能力研究肌球蛋白热诱导凝胶的机制，对于肉品加工 是非常重要的( m a c f a r l a n ec ta 1 ，1 9 7 7 ) ，一定浓度的肌球蛋白溶液经过加热处理后 会形成具有一定硬度和保水性的凝胶。f e r r y ( f e r r y ，1 9 4 8 ) 认为凝胶由两步形成，即 天然的蛋白质变性蛋白质( 长链) - 聚集的蛋白质( 连接的网络) ：( 1 ) 原生态蛋白质受热 变性分子的高级结构展开；( 2 ) 展开的蛋白质因聚合作用而形成较大分子的凝聚体 变性的速度和聚集的速度决定了凝胶的特性，在一定的变性速度下，如果变性的蛋 白质之间的引力小，那么聚集的速度就会慢，最终形成的凝胶就会是蛋白质链粗糙 的网络蛋白质蛋白质相互作用形成复合体，一般是引力和斥力相平衡的结果另 外，多聚体之间和多聚体溶剂之间引力( 含氢键、共价键、二硫键、疏水相互作用 武汉市主要湖泊淡水鱼重金属污染及其基础研究 等) 、斥力( 包含库仑力，受静电荷和溶液离子强度的影响) 的平衡状态也影响了有序 凝胶网络的形成氢键在水凝胶稳定结合水方面发挥重要作用，蛋白分子表面极性 氨基酸基团的暴露，造成大量的水分子与其进行键合离子键发生在带有正负电荷 的氨基酸残基之间，在稳定凝胶网络结构中发挥重要的作用共价键是通过共用电 子对形成的，一旦形成通常不会受温度变化的影响二硫键是2 个胱氨酸残基氧化 形成的，而疏水相互作用力则是一个热动力学事件，主要由于蛋白变性造成疏水位 点暴露引起的( o k a n ，2 0 0 4 ) 1 2 3 离子强度对肌球蛋白凝胶特性的影响 离子强度是决定肌球蛋白分子以纤丝或单体存在的关键因素( i s h i o r o s h ie ta 1 ， 1 9 7 9 ) 在低离子强度( 沙 丁鱼( s a r d i n e ) 六线鱼( 鲥擞曲g ) ，均小于哺乳动物兔( r a b b i t ) 8 0 年代以来，国外开展了食品中重金属形态的研究，包括大豆、谷物和海贝类 ( h i g h ，1 9 9 7 ；y 0 s b j d s ，1 9 8 6 ) 等食品n a h a r 和x a j m i r - m a h i ( n a h a ra