基本信息
- 项目名称：
- 壳聚糖-胰蛋白酶抑制剂复合可食性膜的制备及抗黄曲霉活性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以壳聚糖和大豆胰蛋白酶抑制剂（TI）提取物为原料，甘油为增塑剂，制备壳聚糖-TI-甘油复合可食性膜，测试其相关方面的性质。结果表明，当壳聚糖浓度1.8%、TI浓度0.2%、甘油浓度1.2%和干燥温度45℃时，制备复合膜具有优良抗黄曲霉活性综合性能最佳。制备壳聚糖-TI-甘油复合膜液涂膜于花生上，复合膜对于黄曲霉的侵染具有较强的抵抗和抑制作用。
- 详细介绍：
- 黄曲霉（A. flavus）在自然界中分布广泛，能侵染粮食、油料作物和饲料等，其代谢产生的黄曲霉毒素（aflatoxin）是化合物中毒性和致癌性最强的物质之一。我国做为世界花生生产、消费和出口的主要国家，近年来谷物中黄曲霉毒素超标现象时有发生。目前，对于花生、玉米等谷物黄曲霉污染的防治手段主要以遗传育种、物理方法及化学防治为主，如采用遗传改良栽培品种，改进栽培措施和收获方式，加强运输、贮藏和加工过程中的管理控制，添加化学防腐抑菌剂等措施[1-2]，但这些方法实施难度较大，存在一定安全隐患，防控效果常因诸多环境因素的影响而降低。 胰蛋白酶抑制剂（trypsin inhibitor，TI）是能够抑制水解酶活性的一类多肽和蛋白质，普遍存于豆科、茄科、禾本科及十字花科等植物种子中。Chen等[3]研究发现，抗黄曲霉侵染的玉米种子中TI含量明显高于易感病品种，从抗性种子中分离纯化得到的14 kDa TI在体外能够抑制黄曲霉孢子萌发和菌丝体生长。梁炫强等[4]从花生种子中纯化得到的TI在体外具有一定的抗黄曲霉活性，种子中TI含量及活性的高低与品种抗黄曲霉侵染的能力有关。Zhang等[5]通过对大豆TI抗黄曲霉活性研究发现，当TI浓度达到1.8 μM时，可极大程度抑制黄曲霉孢子的萌发和菌丝体的生长，其IC50值为1.6 μM；TI抑制黄曲霉生长具体机制是通过抑制分泌α-淀粉酶和相关蛋白酶的活性，进而限制黄曲霉分解碳水化合物所需营养物质的产生，从而阻断黄曲霉毒素的分泌和产生。 壳聚糖已被广泛应用于果蔬的保鲜，实际上是在果蔬表面形成一层透明的薄膜，以达到控制果蔬后期呼吸作用及抗菌的功效。研究表明，壳聚糖溶液对于芽孢杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌等的生长具有明显抑制作用[6-7]。目前，关于壳聚糖涂膜保鲜花生及防治黄曲霉侵染的研究还未见报道。本研究以壳聚糖和TI提取物为原料，甘油为增塑剂，以制备膜抗黄曲霉活性及理化性质为评价指标，优化壳聚糖浓度、TI浓度、甘油添加量及其它制膜条件，制备具有抗黄曲霉活性的壳聚糖-TI-甘油复合可食性膜，评价制备膜在花生等谷物上的实际应用效果，为壳聚糖-抑制剂复合膜的进一步开发利用奠定理论基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 花生等谷物是最容易受黄曲霉及毒素污染的农作物之一。如何解决谷物食品中可能出现的黄曲霉毒素累积问题，不但与人民健康密切相关，而且对国民经济的发展具有重要的意义。
科学性、先进性及独特之处
- 作品首次制备了壳聚糖-胰蛋白酶抑制剂复合可食性膜，研究了其抗黄曲霉活性及理化性质，并将其应用于花生等谷物的抗菌保鲜之中，具有实践原创性和思维前瞻性。
应用价值和现实意义
- 欧盟各国进口花生黄曲霉毒素B1限量标准为4.0 μg/kg。我国做为世界花生生产、消费和出口的主要国家，近年来花生等谷物中黄曲霉毒素超标现象时有发生，因此具有抗黄曲霉侵染活性的天然抑菌剂的研发具有重要的经济和现实意义。
学术论文摘要
- 以壳聚糖和胰蛋白酶抑制剂（TI）提取物为原料，甘油为增塑剂，利用溶液共混流延法制备了壳聚糖-TI-甘油复合可食性膜，测试其厚度、表观结构、力学性质、透光率、水蒸气透过率及抗黄曲霉侵染活性。结果表明，当壳聚糖浓度1.8%、TI浓度0.2%、甘油浓度1.2%、干燥温度45℃时，制备复合膜具有优良的抗黄曲霉活性，且综合性能最佳。将制备的壳聚糖-TI-甘油复合膜液涂膜于花生上，接种黄曲霉培养后发现，复合膜对于黄曲霉的侵染作用具有较强的抑制作用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] Chen Z.Y., Brown R.L., Lax A.R., et al. Resistance to Aspergillus flavus in corn kernels is associated with a 14-kDa protein. Phytopathology, 1998, 88, 276-281 [2] 梁炫强, 潘瑞炽, 周桂元. 花生种子胰蛋白酶抑制剂与抗黄曲霉侵染的关系. 作物学报. 2003, 29(2): 295~299 [3] Zhang B., Wang D.F., Fan Y., et al. Affinity purification of trypsin inhibitor with anti-Aspergillus flavus activity from cultivated and wild soybean. Mycopathologia, 2009, 167: 163-171 [4] 韩永生. 壳聚糖共混改性及其在果蔬涂膜保鲜中的应用. 天津科技大学研究生学位论文，2006 [5] Lee J.W., Son S.M., Hong S.I. Characterization of protein-coated polypropylene films as a novel composite structure for active food packaging application. Journal of Food Engineering, 2008, 86, 484-493. [6] Chillo S., Flores S., Mastromatteo M., et al. Influence of glycerol and chitosan on tapioca starch-based edible film properties. Journal of Food Engineering, 2008, 88(2): 159-168 [7] Friedman M., Brandon D.L. Nutritional and health benefits of soy proteins. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2001, 49
同类课题研究水平概述
- 无
