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武汉市主要湖泊淡水鱼重金属污染及其基础研究

作　者: 董绪燕
导　师: 孙智达
学　校: 华中农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 重金属安全评价肌动球蛋白肌球蛋白流变学凝胶 ATPase SH基构象 FTIR
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

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、ATPase和SH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：1、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ICP-OES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0.010 mg／L和0.0054mg／L，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0.95 mg／L、1.07 mg／L、1.13 mg／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Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺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，Zn²⁺、Cr³⁺和Cd²⁺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，Cu²⁺和pb²⁺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＜0.01），降低食用价值。3、重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白ATPase活性和SH基总量的影响研究了不同浓度的重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺肌动球蛋白和肌球蛋白ATPase活性和SH基总量的影响。随Pb²⁺和Cd²⁺浓度的升高，肌动球蛋白的ATPase活性和SH基总量先略有升高，后呈现下降趋势。肌球蛋白的ATPase活性直接下降，SH基总量先升高后下降。而Cu²⁺浓度的升高引起肌动球蛋白和肌球蛋白中ATPase活性和SH基总量含量明显下降，显示了较强的毒性。4、重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响分别采用FTIR和CD研究重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响。利用FTIR分析Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺对肌动球蛋白和肌球蛋白结构的影响，结果表明，重金属离子与肌动球蛋白和肌球蛋白结合时，可能与酰胺基结合，羟基、羧基、氨基可能参与配位。重金属离子与蛋白结合后，缔合羟基峰产生红移，酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带的位置和相对强度也发生变化。在低离子浓度时，没有显著的金属-蛋白的相互作用。随离子浓度的增大，重金属离子与蛋白络合物的峰强度和位置发生变化。α-螺旋和β-折叠的变化出现在高离子浓度，α-螺旋减少，β-折叠增加。利用CD研究了Cu²⁺和Pb²⁺对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响。结果表明，加入Cu²⁺和Pb²⁺后，肌动球蛋白和肌球蛋白的α-螺旋减少，β-折叠增加，与FTIR的结果一致。肌球蛋白的α-螺旋从56.9％减到48.1％和38.5％，而β-折叠从13.8％增到25.8％和30.2％。肌动球蛋白的α-螺旋从40.1％降到25.8％和26.8％，β-折叠升到25.0％和22.4％。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
第一章文献综述  12-22
  1 国内外研究进展  12-20
    1.1 重金属对鱼类的生物毒性  12-14
    1.2 重金属离子对鱼蛋白功能特性的影响  14-18
    1.3 重金属离子对鱼蛋白构象的影响  18-20
  2 课题研究目的及意义  20-22
第二章武汉市主要淡水湖泊重金属含量分析及安全评价  22-28
  前言  22
  1 材料与方法  22-23
    1.1 仪器与试剂  22
    1.2 实验方法  22-23
      1.2.1 样品预处理  22-23
      1.2.2 加标回收率实验  23
      1.2.3 样品测定与数据统计  23
  2 结果与讨论  23-27
    2.1 加标回收率实验  23-24
    2.2 水样测定结果  24
    2.3 底泥测定结果  24-25
    2.4 鱼样测定结果  25-26
    2.5 淡水鱼对水体中重金属的富集程度  26-27
  3 结论  27-28
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  28-40
  前言  28
  1 材料与方法  28-30
    1.1 材料  28-29
      1.1.1 实验材料  28
      1.1.2 主要试剂与仪器  28-29
    1.2 实验方法  29-30
      1.2.1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制备  29
      1.2.2 蛋白含量的测定  29
      1.2.3 流变学特性的研究  29-30
      1.2.4 质构测定  30
        1.2.4.1 粘性测定  30
        1.2.4.2 凝胶性能测定  30
  2 结果与讨论  30-39
    2.1 肌动球蛋白和肌球蛋白的流变学性质  30-32
    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  32-33
    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  33-39
      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  33-36
      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  36-39
  3 结论  39-40
第四章重金属离子对鱼蛋白ATPase和SH基总量的影响  40-47
  前言  40
  1 材料与方法  40-42
    1.1 材料  40-41
      1.1.1 实验材料  40
      1.1.2 主要试剂与仪器  40-41
    1.2 试验方法  41-42
      1.2.1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制备  41
      1.2.2 ATPase活性测定  41
      1.2.3 SH基总量测定  41-42
      1.2.4 蛋白含量测定  42
      1.2.5 数据处理  42
  2 结果与讨论  42-45
    2.1 重金属离子对ATPase活性影响  42-44
    2.2 重金属离子对SH基总量的影响  44-45
  3 结论  45-47
第五章重金属离子对鱼蛋白构象的影响  47-58
  前言  47
  1 材料与方法  47-48
    1.1 材料  47
      1.1.1 实验材料  47
      1.1.2 主要仪器与试剂  47
    1.2 实验方法  47-48
      1.2.1 肌动球蛋白和肌球蛋白的制备  47
      1.2.2 蛋白含量测定  47
      1.2.3 FTIR测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白结构的影响  47-48
      1.2.4 CD测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响  48
  2 结果与讨论  48-57
    2.1 FTIR测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白结构的影响  48-56
      2.1.1 FTIR测定重金属离子对肌动球蛋白结构的影响  48-51
      2.1.2 FTIR测定重金属离子对肌球蛋白结构的影响  51-56
    2.2 CD测定重金属离子对肌动球蛋白和肌球蛋白构象的影响  56-57
  3 结论  57-58
第六章结论  58-60
参考文献  60-67
致谢  67

武汉市主要湖泊淡水鱼重金属污染及其基础研究

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