食品分子生物学（精选6篇）
食品分子生物学 篇1
摘要：分子生物学是食品专业的重要专业基础课程, 内容抽象、枯燥, 知识体系庞杂;理论是以大量的实验为基础, 并且对实验条件和操作技能要求较高。因此怎样才能教好这门课, 激发起学生学习的兴趣, 是每位任课教师所面临的重要问题。本文针对如何进行分子生物学教学改革进行了探讨, 为提高食品专业的分子生物学教学质量提供一定的理论参考。
关键词：食品专业,分子生物学,教学改革
分子生物学是一门从分子水平研究生命的现象、本质、生命活动及其规律的学科。从20世纪50年代开始, 分子生物学迅猛发展, 目前已成为现代生物学的带头学科和前沿学科。在分子生物学快速发展的带动下, 与食品科学相关的研究也上升到了一个高新阶段。高等院校在食品科学专业中开设分子生物学课程, 能够给学生带来很大的帮助, 将会收到很好的效果。但分子生物学课程的理论知识抽象、枯燥, 学生很难理解;教学内容较多, 相对来说难于记忆, 普遍存在难教与难学的现象。怎样使食品专业的学生在规定的课时内熟悉、理解并掌握分子生物学的全面内容, 特别是培养起学生对分子生物学的学习兴趣, 是摆在任课教师面前的重要难题。为了提高分子生物学课程的教学质量, 激发起学生学习的兴趣和热情, 依据食品学科的专业特点, 现将提高食品专业分子生物学教学质量的改革措施探讨如下:
一、结合食品专业特色, 精选教学内容
分子生物学学科是由生物化学延伸而来的, 可选用的许多教材中都重复了大量的生物化学中的相关内容, 对这部分内容可以适当压缩, 授课过程中应重点讲述与食品专业相关的分子生物学知识。例如, 可以应用转基因技术改变传统食品原料中的组成成分, 从而开发出不饱和脂肪酸含量较高的转基因油菜和大豆, 以生产出更有益于健康的油脂;还可以培育出改变淀粉成分的转基因作物, 以便适应不同加工食品的特殊用途。同计算机的发展速度一样, 分子生物学研究发展极快。目前生物学领域的许多热点问题都需要应用分子生物学技术来解决, 这就使分子生物学具有了前沿性的特点。因此, 分子生物学教学内容改革方面还应尽量反映该学科的新热点、新进展。例如基因治疗、RNAi、micro RNA以及基因芯片技术在食品致病菌检测方面的应用等。
二、开展双语教学, 提升教学水准
分子生物学的发展可谓日新月异, 其新技术的更新主要是通过英文形式出现, 若要培养具有创新意识的优秀学生, 必须开展双语教学, 让学生及时关注信息, 紧跟时代脉搏。另外, 从事分子生物学相关研究的高科技人才, 也需要具有较高的英语水平, 才能适应学科发展需要。因此, 开展分子生物学双语教学对于提高专业能力及专业英语水平非常必要。针对食品专业, 可以采取使用原版英文教材, 中文版教材作参考, 50%英文授课模式。在教学过程中仍以汉语为主, 采用“渗透式混语”, 即先用英语表达, 然后用中文阐述、讲解, 使学生理解英文表达的专业知识, 最后再重复一遍英文表达。这样交替使用中英文讲授, 可以刺激学生的听力, 让学生逐渐掌握专业英语词汇, 甚至学会用英语表达分子生物学的中文内容。
三、制作动态多媒体课件, 提高教学质量
“在分子生物学教学中运用多媒体手段, 可以化抽象为具体、化复杂为简单, 能起到降低学习难度, 调动学生积极性, 有效避免学生产生畏难情绪, 激发学生对分子生物学产生浓厚兴趣的作用”。多媒体教学课件内容不是教材的翻版, 而是一个丰富的科学内容和鲜明完整的艺术作品, 制作多媒体课件要求重点突出、科学严谨、富有启发性、逻辑思维清晰, 能够升华传统教学。在课件的制作过程中, 应充分利用动画生动形象、引人入胜的功效, 以闪烁、飞入、缩放等方式展现文字 (图片) 动画, 以增强动感提示。例如在讲解DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译的过程时, 可以从网上下载一些动画, 形象地演示这些复杂的过程, 使学生以立体思维的方式快速理解、掌握这些知识点。电脑操作水平高的话, 还可以利用3Dmax制作三维动画, 如拓扑异构酶的作用机制、DNA聚合酶的矫正机制等?动画色彩和谐悦目, 模拟效果逼真, 富有表现力;画面组接自然流畅, 能够以丰富的表现形式调动学生的视听感官, 调动学生学习的积极性, 从而提高教学质量。
四、把握食品专业特点, 激发学生学习的兴趣
根据专业特点培养学生的学习兴趣是开发学生的创造性思维、提高分子生物学教学效率的重要举措。在教学过程中可以适当地穿插具有趣味性、启发性和新颖性的知识, 在相关教学内容中作为点缀和启迪。例如, 在讲基因的表达时, 可以让学生思考决定个体表型的发育中基因与营养等外界因素是否有关联。饮食是一个最重要的外因, 饮食成分可以改变基因组的表达, 极不平衡的饮食习惯将把人们推向导致慢性病的基因表达。启迪食品专业的学生在日后的科研活动中, 考虑将分子生物学作为“武器”, 研究、开发、生产出更有利于健康、更富有营养的食品, 使将来的食品能够满足人们多方面的需求。通过理论联系实际, 使学生视野开拓, 思维活跃, 兴趣盎然, 有利于学生创造性思维能力的培养。
五、改进实验教学, 培养学生的综合能力
与理论教学相比, 实验教学更具实践性、直观性、综合性与创新性, 在加强学生素质和能力培养方面有着重要作用。因此, 必须结合专业特色更新实验内容, 变革授课模式, 以培养学生的综合能力。更新实验内容, 就是要减少验证性实验, 增添具有研究性、综合性、设计性的实验。变革授课模式, 就是要改变以往教师讲、学生听, 之后完全按照实验指导操作的实验模式, 开展一些开放性实验, 加强学生对所学理论知识的理解, 注重培养学生的思考、动手能力。在设计综合性、开放性试验时一定要注重实验选题的科学性和应用性。例如, 开设“利用PCR技术鉴定食品中的致病菌”等综合性较强的实验内容。在实验过程中, 鼓励学生利用所学的原理知识, 自己设计实验中的主要环节。然后将教师的实验设计与学生的实验设计加以对比, 指出学生在实验设计中的不足或错误之处, 不仅加深了学生对实验的理解, 还增强了他们的动手能力。
总之, 以上所采取的各种改革措施, 都是为了提高学生的学习兴趣, 培养学生的综合能力。教学改革是一个需要不断实践探索的过程, 在今后的分子生物学教学过程中, 我们仍需不断地完善和改革教学内容, 以寻求更加适合食品专业的教学方法与措施, 实现教学手段的多样化、现代化, 从而提高食品专业分子生物学课程的教学质量。
参考文献
[1]张英峥, 雍克岚.将分子生物学引入食品科学与工程专业教学的思考[J].化工高等教育, 2006, (3) :35-37.
[2]谢晚彬.分子生物学双语教学的实践与探索[J].江西教育学院学报 (综合) , 2008, 29 (6) :39-41.
[3]姚波, 傅亚, 刘万宏.浅谈多媒体教学手段在分子生物学教学中的运用[J].科教文汇, 2008, (2) (下旬刊) :108-109.
[4]徐启江, 李玉花, 许志茹《.分子生物学》CAI课件开发及其在教学中的应用[J].科技情报开发与经济, 2007, 17 (23) :230-231.
[5]王红莹.分子生物学理论和实验教学探索[J].安徽农学通报, 2009, 15 (14) :256-257.
食品分子生物学 篇2
1 UV-Vis在食品安全分析中的应用
UV-Vis是根据化合物对电磁波(200~800 nm)吸收特性建立起来的分析技术,可以用于化合物的定性、定量、结构分析(如芳环和共轭结构)、动力学测定以及纯度鉴定(如利用A280/A260鉴定蛋白质和核酸的纯度)等。其优点是简单、快速、稳定、可靠;缺点是灵敏度较低,特异性差、干扰严重。在食品安全分析中,UV-Vis或单独以分光光度计的形式,或作为检测器与色谱联用,应用在食品中农药残留、兽药残留、重金属、食品添加剂以及一些毒素的定量分析中(见表1)。其测定范围覆盖常量(1%~50%)、微量(10-2~10-3)和痕量(10-4~10-5)分析,应用极为广泛[1,2]。
为解决UV-Vis谱图重叠、干扰严重的问题。近年来,化学计量学与UV-Vis结合在食品安全分析领域也有较多应用。潘军辉采用UV-Vis结合偏最小二乘法(PLS)建立大米和自来水中福美锌、福美铁和代森锰等3种杀菌剂的测定方法,并用UV-Vis结合人工神经网络(ANN)建立苯甲酸钠等6种食品添加剂的含量分析方法[19]。Santos等采用UV-Vis结合偏最小二乘回归(PLSR)建立合成色素柠檬黄和日落黄的分析方法[20],等等。这些研究使得UV-Vis的应用领域进一步扩大。
2 IR在食品安全分析中的应用
IR用来记录分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级跃迁的信息,按照波长范围一般分为近红外(NIR,14000~4000 cm-1)、中红外(MIR,4000~400 cm-1)和远红外光谱(FIR,400~50 cm-1),食品安全分析主要应用前2种。MIR主要是由分子中官能团的基频振动峰组成,谱峰强度大,波长范围窄,其主要应用在具体官能团的定性定量上;而NIR是C-H,N-H和O-H的倍频与合频峰,谱峰弱(强度仅为MIR的1/100~1/10)且范围宽(见图1,谱图作归一化处理)[21]。因此,NIR比MIR在基团特异性和灵敏度方面都要差。然而,NIR微弱的谱峰却可以通过增加测试样品厚度来进行补偿。一般来说,NIR的测试样品厚度是mm或cm级,MIR则为μm级,相差2~4个数量级。这就使得样品可放在普通玻璃瓶中直接进行NIR分析,大大简化采样步骤;另一方面,由于NIR中水峰的强度微弱,消除水对其他谱峰的干扰,适于分析湿度大的样品。这2点可能是近十多年来NIR在定量分析领域迅猛发展的重要原因。
a.近红外光谱图;b.中红外光谱图[21]
通常,NIR主要用于谷类、果蔬等农作物的品质检测,即通过分析水分、蛋白质、脂肪、淀粉、蔗糖等含量对农产品进行分级和筛选[22]。随着仪器和软件技术的发展,比如衰减全反射技术(ATR)的应用,NIR用于品质分析的范围逐渐扩大,从农产品逐步扩展到食用油、乳制品、果汁饮料等食品,如Che Man等利用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIR)检测棕榈油中游离脂肪酸来评价油脂的品质,该方法的分析时间只需5 min[23]。
与UV-Vis相比,IR在食品真伪鉴别和掺假分析方面的应用更为广泛,其应用最多的是食用油类的掺假分析。食用油掺假就是将质次价低的油品掺入到同种或异种质优价高的油品中。特级初榨橄榄油、浓香芝麻油以及一些优良保健油脂是主要的掺假对象。Manaf等应用FT-MIR结合判别分析(DA)建立鉴别椰子油中掺入棕榈油的方法,该方法的最低检出限为1%[24]。Vlachos等利用FT-MIR建立特级初榨橄榄油中掺入葵花油、大豆油、芝麻油、玉米油的鉴别方法,该方法根据不同掺假样品在3009cm-1处的谱峰强度不同建立,可以检出橄榄油中掺入9%的玉米油、芝麻油,或掺入6%的葵花油、大豆油[25]。此外,IR还可以用于其他食品掺假的检测,如巧克力制品、奶制品、果汁、肉类等。Che Man等采用FTIR结合PLS方法,建立鉴别巧克力制品油脂中是否掺入猪油的方法[26]。Kasemsumran等研究NIR检测牛奶中掺入水或乳清的分析方法[27]。Koca等利用带有加热性衰减全反射附件(ATR)的FTIR,结合多变量分析方法(Multivariate Analysis)建立快速检测乳脂中掺入人造黄油的分析方法[28]。Gayo等采用NIR与PLS建立检测大西洋蓝蟹肉中掺入远海梭子蟹肉的分析方法[29]。
此外,IR技术还应用在食品添加剂、非法添加物以及食品中有害物质的定量分析方面。三聚氰胺是牛乳及其相关乳制品中的非法添加物,其主要检测方法是高效液相色谱(HPLC),由于HPLC分析需要较为复杂的前处理过程,分析时间长,董一威等利用NIR与PLS建立液态奶中三聚氰胺的快速筛查方法,作为HPLC的补充,提高分析效率,节约分析成本[30];Mauer等则分别用NIR、MIR与PLS结合建立婴儿配方奶粉中三聚氰胺的定量方法,其检出限可以达到1mg/kg[31]。近年来,反式脂肪酸(TFA)也倍受人们关注。除少量出现在牛乳中之外,TFA主要广泛存在于氢化植物油中。目前,气相色谱(GC)和ATR-FTIR都是TFA的标准检测方法[32,33],气相色谱的检出限低,但操作步骤繁杂,试剂消耗多且费时;FTIR检出限为5%,操作简便,有利于大量样品的快速监测。另外,在炸薯条、炸土豆片等一些高温烹调后的淀粉类食品中存在丙烯酰胺也是危害消费者健康的一大隐患。Segtnan等[34]Pedreschi等[35]都利用NIR研究不同处理条件下薯条的丙烯酰胺含量,发现NIR模型检测丙烯酰胺的平均预测误差稍高(247μg/kg和266μg/kg),但是仍可用来筛选丙烯酰胺含量较高的薯条。其他方面,AlQadiri等采用FT-MIR研究饮用水中绿脓假单胞菌和大肠埃希菌的检测方法[36]。Kuligowski等建立检测煎炸植物油中聚合甘油三酯(PTG)的方法,用于评价油脂热劣变程度[37]。
3 Ram an在食品安全分析中的应用
Raman是样品受激发光照射时,产生微弱的拉曼散射而形成的。由于不同成分、不同微观结构和内部运动的物质有各自特征拉曼光谱,因此,每种物质的拉曼光谱有其“指纹特征性”。近年来,Raman发展出许多新技术,如傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)、表面增强拉曼光谱(SERS-Raman)、共聚焦显微拉曼光谱等技术[38]。在食品安全分析领域,FT-Raman与SERS-Raman应用较为常见。FT-Raman采用FT技术处理拉曼信号,有效提高信噪比,降低荧光背景干扰,同时提高分辨率、重现性与扫描速度[38,39]。SERS-Raman作为一种新的微量测试技术,可以在分子水平上研究分子的结构信息,它是利用微量分子吸附于Cu、Ag、Au等金属溶胶或电极表面,使其拉曼光谱信号可增强104~109倍,从而获得较好的信号响应[39]。
在食品安全分析领域,Raman主要应用于掺假分析、微生物与农药残留检测,它受水的干扰小,另外,由于它与IR在检测物信号强度上的互补,很多学者将两者配合使用以达到更好的研究结果。在掺假分析方面,El-Abassy等应用Raman光谱结合化学计量学建立植物油种类鉴定和初榨橄榄油中是否掺入葵花油的鉴别方法,该方法最低检测限为0.05%[40]。Zou等人开发一种基于Raman光谱检测橄榄油掺假的方法,该方法能可靠地识别真橄榄油中掺入5%(v/v)以上的食用油,如大豆油、菜籽油、葵花籽油、玉米油[41]。马寒露等根据2种果汁中所含果糖异构体的不同含量,应用Raman结合化学计量学建立鉴别浓缩苹果汁中是否掺入梨汁的方法[42]。在食品中农药残留与有害成分检测方面,Shende等开发快速SERS-Raman技术,可以在12min内检测出橙汁中50μg/L(ppb)的甲基毒死蜱[43]。Lai等应用SERS-Raman建立食品中磺胺类药物残留的定量检测方法[44]。Liu等采用FT-Raman建立食品和饲料中三聚氰胺的判别及定量检测方法[45]。另外SERS-Raman还用于水果表面和内部的农药残留检测[46]。在微生物检测方面,Sengupta等利用SERS-Raman建立检测细菌的方法,他们通过大肠杆菌浓度测量估算出细菌的检测范围,并通过校正水中游离羟基的拉曼光谱,获得低至大约103cfu/mL的大肠杆菌光谱信号[47]。Luo等则通过SERS与自行组装的便携式Raman系统,测试单核细胞增多性李斯特氏菌、大肠杆菌O157:H7和肠道沙门氏菌的SERS-Raman光谱图,从而建立这些食源性细菌的定量分析方法[48]。
4 MFS在食品安全分析中的应用
MFS主要是检测物质受激发后发射出的紫外或可见荧光。近十几年来,随着激光、电子、计算机、以及光导纤维和纳米材料等技术的发展,MFS分析进展迅速,出现同步荧光分析、三维荧光光谱分析、动力学荧光光谱分析、荧光免疫分析等多种新方法和新技术[49]。
在食品安全领域,由于研究的主要对象是有机分子或是一些官能团,MFS相对于原子光谱有很多优点,因此其应用也有很多,可用于食品掺假分析、合成色素含量检测、农药残留、微生物污染等方面的检测。Poulli等报道完全同步荧光光谱法区分初榨橄榄油和葵花籽油的方法,同时结合PLS建立橄榄油中掺入葵花籽油的定量检测方法[50]。Sádecká等建立一种应用同步荧光光谱法结合化学计量学鉴别白兰地酒真伪的方法[51]。陈国庆等探讨胭脂红、苋菜红、柠檬黄、日落黄、亮蓝等5种食用合成色素的MFS鉴别和定量检测方法[52]。Herranz等把直接竞争酶联免疫吸附和MFS检测器相连建立三氮苯类除草剂的自动化检测方法[53]。由于活细菌的细胞内含有很多种分子都具有特定分子激发和发射光波长的荧光光谱,因此可对其进行鉴定和表征。Ammor就利用细菌固有荧光特征建立它们的鉴定和表征方法[54]。Lins等提出采用激光感生荧光光谱(LIF)检测由细菌引起柑橘溃疡的方法[55]。
5 结语
作为一种重要的食品安全分析技术,分子光谱技术相比于原子光谱以及质谱技术,存在方法特异性不强、灵敏度与准确性还不能满足部分分析要求等缺点。然而,分子光谱具有操作方法简单、检测速度快、光谱信息丰富、应用范围广、对环境污染小的优点,这使得其在快速检测、现场分析以及工业在线分析领域发展前景十分广阔。近年来,不断出现便携式(近)红外、拉曼光谱仪就是很好的证明。随着分子光谱硬件以及化学计量学软件等技术的不断发展,分子光谱在食品安全分析将发挥越来越重要作用。
摘要：分子光谱技术包括紫外-可见光谱、红外光谱、拉曼光谱和分子荧光光谱4大类,这些技术具有操作简便、分析速度快、重现性好的优势,广泛应用在食品安全分析领域。本文综述分子光谱在检测食品掺假、食品添加剂、非法添加物、农药残留以及微生物污染等方面的应用。
食品分子生物学 篇3
超声波,作为一种超频率高于2×104Hz的机械声波,具有穿透性强等特点,可以利用其不同声波的传播形式,影响载声介质产生不同的反应。超声波对生物的作用,则可以产生一系列的生物学性质改变,最终引发出一定的生物学效应。近年来,超声波的生物学效应在食品加工生产领域中得到广泛应用,并发挥出不容忽视的技术效应。
超声波生物学效应对食品加工微生物的影响
在超声波所产生的生物学效应中,对微生物的影响是多样化的,尤其在食品加工领域中,主要可以归纳为3个方面。①利用超声波,可以促进微生物细胞的健康生长,实现对代谢产物的有效合成。②利用超声波,可以实现对菌种的诱变,从而改变蛋白质的表达形式。③利用超声空化效应可以实现对细胞壁的改变,并达到杀菌的作用。
超声波,可以加速真菌的发酵过程,并将有效的巩固酵母细胞,使其可以在不受环境干扰的情况下,提升自身的抗受能力。据周慧吉等相关学者研究发现,超声波可以被用于对酵母细胞的处理和移动。而马亚琴等研究人员针对超声波生物学效应对微生物所产生的影响进行实验,选择对酿酒酵母细胞进行处理。在此过程中,首先,选用频率较高,2 MHz左右的超声,在30℃的恒定条件下,实现对酿酒酵母的处理,结果发现其形态等发生改变,但其细胞的存活率得到明显提升。其次,实验选用低强度的超声,24 k Hz、2 W并于29℃的环境中进行处理,结果发现此次实验有效的提升细胞内Ca2+的含量,并使酵母生物的产量得到迅速提升。分析发现,超声波可以有效地促进细胞膜的通透性,其表面的电势,加速钙通道的激活,提高细胞内Ca2+浓度,缩短其原本的生长周期。
超声波生物学效应对食品加工酶学的影响
根据孙健等学者的研究发现,超声波可以在低强度的频率,适宜的环境条件下,具有一定的空穴作用、磁致伸缩作用等,不仅可以用于对酶分子构象的改变,同时也加速细胞在代谢过程中底物与酶分子的接触,从而实现产物的释放,增加生物的活性。同时,针对碱性蛋白酶的超声生物学效应进行实验,结果发现聚能式超声波将对其活性产生一定的影响,而当超声波功率达到80 W、并超声4 min时,蛋白酶的活性值为最高,比普通活性数值增加5.9%,而热力学相关参数也分别产生下降现象。同时,荧光光谱与色谱的结果分析中发现,经超声波所处理过的碱性蛋白酶,表面的色氨基酸数量得到增加。
除此之外,程新峰等学者在研究中发现,超声波使某些酶活性不断下降。对碱性磷酸酶进行处理的过程中,发现酶的活性相对下降9%,持续处理24 h后,发现酶的活性下降30%,结果证明超声波有灭酶的作用。在相应的压力作用下,将热处理的方式与超声波进行结合,并以此来处理番茄果实,结果发现可以更快速地实现对果胶甲酯酶的有效抑制,同时也降低半乳糖醛酸酶活性。对比发现,处于63℃内所处理的果胶甲酯酶的D值,相对降低53倍,而在86℃以及53℃进行处理时,其D值则分别降低86.1倍和26.5倍。在利用脉冲超声波处理新鲜哈密瓜的过程中,发现哈密瓜汁在6 min之内未受到显著影响,但在10 min后,经过超声处理的多酚含量明显下降。综上所述,超声波生物学效应对食品加工中酶的影响是双重性的,既可以促进其生物活性的提高,也可以导致其生物活性的下降。
结语
食品分子生物学 篇4
1 原理
试样经微波灰化, 使磷在酸性条件下与钼酸铵结合, 生成磷钼酸铵, 此盐可经还原呈蓝色, 一般称为钼蓝。蓝色的深浅与磷的含量成正比。
2 材料与方法
2.1 仪器
PYROT微波灰化系统 (意大利MILESTONE) , 723分光光度计 (上海精密科学仪器有限公司) 。
2.2 试剂
钼酸铵溶液 (50 g/L) :称取0.5 g钼酸铵用15%的硫酸稀释至100 ml;对苯二酚溶液 (5 g/L) :称取0.5 g对苯二酚溶解于100 ml水中, 加硫酸1滴;亚硫酸钠溶液 (200 g/L) :称取20 g无水亚硫酸钠溶解于100 ml蒸馏水中, 此溶液应临时配制;磷标准储备溶液 (100 μg/ml) :精确称取在105 ℃干燥的磷酸二氢钾0.4394 g溶于水中, 移入1000 ml容量瓶中, 加水至刻度, 此溶液每毫升含100 μg磷;磷标准使用溶液 (10 μg/ml) :准确吸取10 ml磷标准储备溶液, 于100 ml容量瓶中加水稀释至刻度, 混匀, 此溶液每毫升含10 μg磷。
2.3 方法[1]
标准曲线:吸取磷标准使用液 (每毫升相当于10 μg磷) 0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 ml, 分别置于25 ml比色管中, 再于每管中依次加入2.0 ml钼酸铵溶液, 1 ml亚硫酸钠溶液, 1 ml对苯二酚溶液, 加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀, 静置30 min, 以零管溶液为空白, 在分光光度计上于660 nm处比色, 测定标准溶液的吸光度值。
2.4 样品测定
准确称取均匀试样0.5000 g, 放入微波灰化仪中, 调解功率为1000 W, 程序升温 (条件见表1) , 将灰化好的样品加稀盐酸 (1+1) 10 ml, 硝酸2滴, 在水浴上蒸干, 再用稀盐酸2 ml, 用水分数次将残渣完全洗入100 ml容量瓶中, 并用水稀释至刻度。取滤液2.0 ml置于25 ml比色管中加入2.0 ml钼酸铵溶液, 1 ml亚硫酸钠溶液, 1 ml对氢醌溶液, 加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀, 静置30 min, 以零管溶液为空白, 在分光光度计上于660 nm处比色, 测定吸光度值。
3 结果
3.1 标准曲线
通过实验, 标准曲线回归方程为Y=0.0088 X+0.0029, 相关系数r=0.9998。
3.2 精密度试验
取0.5000 g样品6份, 用微波灰化法测定, 结果为1101、1108、1085、1091、1062、1082 mg/kg, RSD=1.5%。
3.3 回收率试验
结果见表2。
3.4 对照试验
取6份样品各0.5000 g, 分别用湿法消化 (国标方法) 、微波灰化法测定, 结果见表3。
注:t=0.01, P>0.05。
4 结论
利用程序升温微波灰化分子吸收法测定食品中的磷回收率在90.0%～95.8%之间;与国标法对比, 其结果差异无统计学意义 (P>0.05) ;测定食品中磷含量, 用微波灰化处理样品, 不污染环境, 准确性高, 重现性好, 值得推广。
摘要：目的建立微波灰化、分子吸收光谱法测定食品中磷的方法。方法用微波灰化法使样品灰化, 其测定结果与国标方法比较。结果用微波灰化法消化样品, 精密度试验RSD=1.5%, 回收率在90.0%～95.8%之间, 与国标法比较, 测定结果差异无统计学意义。结论用微波灰化法测定食品中磷含量, 方法准确性高, 重现性好, 值得推广。
关键词：微波灰化,磷,回收率
参考文献
食品分子生物学 篇5
分子印迹技术的优点与基本原理
虽然当前应用于食品安全监测的手段是多元化的, 如化学方法、传感器法以及生物检测方法等, 但是无论上述哪种监测技术都必须面临样品成分复杂、监测量大问题, 除此之外, 还需要在实地进行操作、配备昂贵的仪器和专门技术人员。为了促进国内食品安全监测事业向前发展, 更为先进、科学、准确的检测技术不断问世, 分子印迹技术就是其中之一。
分子印迹技术的优点
分子印迹技术形成的聚合物具备其他生物分子缺失的特征, 主要体现在分子印迹聚合物的能够更好地适应外界环境, 源于其稳定的物理和化学抗性, 同样对溶剂、酸碱环境具有极强的抵抗能力;另外提高功能基团的催化能力要求也略低, 而且可以反复利用, 利用率高于其他生物分子。
分子印迹技术的基本原理
分子印迹技术的形成原理与抗体的基本原理相似, 可以将其描述为以模板分子为中心, 继而构成高度交联的刚性高分子, 当模板分子被去除时即会在聚合物的网络结构与模板分子之间构成一种互补关系, 届时两者在空间结构、尺寸、大小等方面形成一系列立体孔穴, 在经历这个过程后模板分子的选择识别性能会呈现明显提高状态。
分子印迹技术在食品安全检测中的应用
不同的分子印迹聚合物因制备方式不同会产生差异的用途, 从而符合不同食品安全检测的需要。
在固相萃取领域的应用
传统的固相萃取吸附剂掌控起来难度较大, 然而分子印迹合成的聚合物则有所不同, 分子印迹合成聚合物不仅制作过程简便, 适应环境能力强, 而且可以特异性地识别萃取物。根据对实验结果的调查结果显示, 分子印迹聚合物应用在固相萃取上表现了明显的优势, 特别是在兽药残留的检测工作中, 准确度和科学性得到显著提高, 所以在当前的固相萃取领域越来越倾向于借助分子印迹技术。
在传感技术领域的应用
相对于传统检测方式, 分子印迹聚合物具有利用率高、易保存、耐高温、高压、酸、碱和有机溶剂等突出特征, 在很大程度上弥补了传统检测灵敏度差、分析速度缓慢、成本昂贵、不能在线检测等弊端。因此传感器检测技术是食品安全检测的一个重要发展趋势, 分子印迹聚合物也有希望在不久的将来取代生物敏感材料。
在免疫分析技术领域的应用
分子印迹免疫吸附检测技术至今为止研究、应用并不普遍, 目前也只是散见于诸如杀虫剂、皮质类固醇、素等的检测中。Andrsson及其合作者还将其直接用于稀释血浆中的检测, Andersson等通过模拟抗体的方式对血液中存在的药物进行检测。然而将用免疫分析法与模拟抗体的方法比较, 结果表明分子印迹聚合物不仅性能稳定而且制作简便。
分子印迹技术应用于食品检测的难点与展望
食品安全要求食品在种植、养殖、加工、包装、运输等各环节中都严格遵照国家的强制标准, 但是近年来“毒奶粉、地沟油、瘦肉精、农药残留“等骇人听闻的危害食品安全的事件层出不穷, 对消费者的人身财产安全构成严重威胁, 全社会都在呼吁食品安全监测迈向正规化、科学化发展道路。正如上文所述, 分子印迹技术依靠自身的特异亲和力和选择性, 如此一来食品检测样品的复杂性难题得以解决。虽然分子印迹技术与食品检测应用相结合的研究工作体现出巨大的实用性价值, 在今后的研究过程中分子印迹技术仍然具有卓越的研究潜力。但是有一些问题需要投入更多来解决, 例如在合成时需要相对大量的模板分子, 即便是在经过相当细致的溶剂提取之后, 要想将聚合物中的模板分子彻底清除其难度也是非同一般, 少量的残留模板分子也会造成超微量成分的测定结果, 检测的结果可信度大大降低。
总结
食品分子生物学 篇6
所谓食品防腐剂,即用于防止食品因微生物引起的变质,提高食品保存性能,延长食品保质期而使用的食品添加剂。我国到目前为止只批准了32种允许使用的食物防腐剂,其中最常用的有苯甲酸、山梨酸等。苯甲酸的毒性比山梨酸强,而且在相同的酸度值下抑菌效力仅为山梨酸的1/3,因此许多国家已逐步改用山梨酸。但因苯甲酸及其钠盐价格低廉,在我国仍作为主要防腐剂使用。抗氧化剂则是指作为延滞因氧化所引起的劣变、酸败或变色的物质,已经在食品工业、化妆品、医药、饲料等领域得到了广泛的应用。目前,我国食品工业主要使用的是人工合成抗氧化剂,如BHT(二丁基羟基甲苯)、BHA(丁羟基茴香醚)、PG(特丁基对苯二酚)等,但因这些抗氧化剂都具有一定的潜在毒性,而逐渐被限制使用。食品防腐剂、抗氧化剂的化学结构有很多种,其中以带有苯环的结构较为常见。特别是苯甲酸及对羟基苯甲酸酯类用作食品防腐剂较多。因此我们选择这类食品防腐剂、抗氧化剂作为研究对象,对苯甲酸、肉桂醛、乙萘酚、联苯、对羟基苯甲酸乙酯、2-苯基苯酚、联苯醚、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸异丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丁酯、乙氧基喹、2,4-二氯苯氧乙酸、对羟基苯甲酸正庚酯等14种食品防腐剂及叔丁基对苯二酚、4-己基间苯二酚、叔丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、二丁基羟基甲苯、正二氢愈疮酸等6种食品抗氧化剂的大鼠急性经口毒性与其化学结构的关系进行探讨,求出了这些防腐剂、抗氧化剂的部分分子连接性指数,并参照基团碎片法对分子中各种基团进行了分类。同时采用多元线性拟合法,求出了防腐剂、抗氧化剂分子中各基团的个数及分子连接性指数与其急性经口毒性[Log(LD50)]关系的回归方程,能得到方程的计算值与文献值一致的结果。
1 食品防腐剂、抗氧化剂的理化参数和化学结构数据
目前国内已出版的食品添加剂手册中大多收录有食品添加剂的熔点、沸点、蒸气压、密度、水中溶解性等数据,但很多添加剂只有其中1~2种数据,而且测定这些数据的条件也不完全一致。因此仅采用上述数据进行本研究,无法得到较理想的结果。为此必须引入新的理化参数。参照有关方面研究的成功经验,我们选用了分子连接性指数这一拓扑参数,并参照基团碎片法对分子中各种基团进行分类,用食品防腐剂、抗氧化剂分子中的各种基团的个数作为新的参数,进行防腐剂、抗氧化剂的化学结构与其毒性的相关关系研究。
1.1 食品防腐剂、抗氧化剂的分子连接性指数计算
为了研究有机物的化学结构与其性能之间的关系, 人们引入了一些拓扑指数作为有关研究的描述符。其中分子连接性指数是较为完善并应用较广的方法。该法以分子的拓扑结构为基础, 并以与原子数目、种类及周围环境有关的数值为参数。它还能处理含杂原子、不饱和键、环及芳香类化合物等特殊分子。因而该法很适用于结构较复杂的化合物与其各种性质的关系研究。分子连接性指数的计算项目可分为:0阶项0Χ、一阶项1Χ、二阶项2Χ、三阶项3Χ以及更高项。我们根据王连生等的专著[2], 计算出各食品防腐剂、抗氧化剂的部分分子连接性指数列于表1。
1.2 食品防腐剂、抗氧化剂分子中各种基团的分类
利用分子连接性指数等拓扑参数进行药物、农药、食品添加剂等结构较复杂的化合物与其各种性质关系的研究, 能够得到较理想的结果。但这些拓扑参数的计算都很复杂。例如分子连接性指数的计算, 二阶以下还较简单, 而三阶以上的连接性指数, 则分为路径项、簇项、链项及路径-簇项等多种类型。用手工计算, 难以得到较准确的结果, 必须编制出复杂的计算机程序进行计算, 才能得到较准确的结果。但目前国内难于找到这方面较完善的软件。为了进行食品防腐剂、抗氧化剂化学结构与其各种性质的构效关系的深入研究, 必须寻找既能真实反映它们化学结构而又不用进行复杂计算的参数。在化合物定量结构-性质相关关系的研究中,图论方法有其独特优点,它仅依赖于分子结构,即由结构图可直接衍生出结构的特征,已在该领域取得了越来越广泛的应用。在许禄等[3]的书中对化学图论的基础知识及应用做了较详尽的介绍。在该书中详细列举了有机化合物中常见元素的单原子官能团有50多种。我们采用该基团分类法进行有关研究。表2中给出了防腐剂、抗氧化剂分子中各类基团的个数(其中Ar代表芳环,Ar-R表示芳环上的基团)。
2 食品防腐剂、抗氧化剂与其分子结构的相关关系
化学计量学的原理和方法在我国食品领域的定量结构-物化性质相关关系的研究,特别是食品成分的构效关系研究方面已有不少应用。如刘春清[4]探讨了食品香味物质自相关拓扑指数与理化性质的定量关系。孔德信等[5]利用本征值法对酚类或苯胺类抗氧化剂的构效关系进行了研究。张桂芝[6]综述了食品防腐剂的分子结构和抗菌活性的关系。何慧等[7]论述了蛋白质水解物与苦味的构效关系,并对蛋白质水解物的脱苦方法研究进展进行了综述。而在化合物的结构与其毒性的构效关系研究方面,则以农药较为多见。如刘兴泉等[8]采用农药的正辛醇/水分配系数及分子连接性指数作为参数,运用QSAR模式对氨基甲酸酯类农药的急性毒性进行了定量预测。他们还对氨基甲酸酯类农药[9]拟除虫菊酯类农药[10]结构/急性毒性的三维定量构效关系作了研究。但在食品添加剂的毒性与其化学结构的研究方面国内却较少。
我们采用多元线性拟合法, 求出这些食品防腐剂、抗氧化剂的分子连接性指数及分子中各种基团的个数与它们的大鼠急性经口毒性[Log(LD50)](毒性数据来自文献[1],并算出其对数)关系的回归方程。得到的回归方程1及2(见表3)其复相关系数大于0.99(方程1达到0.9995),表明该方程具有很好的线性。所测定的F检验统计值远大于临界值F0.05,表明回归拟合效果显著,拟合函数有实用价值。表4给出了用有关回归方程求出的各种防腐剂的大鼠急性经口毒性与文献值的比较。方程1预测的各种防腐剂、抗氧化剂的急性毒性值,有4种与文献值相同,其余16种与文献值也很一致(残差均≤0.030)。但这两个回归方程中使用的参数较多。对回归方程中的参数进行合并简化,从原来的15个参数减少到14个,得到的方程3的复相关系数仍大于0.97,F统计值也大于临界值F0.05。预测的各种防腐剂、抗氧化剂的急性毒性值,也有3种与文献值相同,其余有12种与文献值的差均≤0.1。所用的参数减少到11个以至10个,得到的方程4、5的复相关系数仍大于0.92。所用的参数进一步减少到8个,得到的方程6的复相关系数仍大于0.91,但预测的急性经口毒性值与文献值已有一定偏差。如何选择更合适的参数,我们将继续探讨。
4 结论
本文采用多元线性拟合等化学计量学方法, 并参照图论法对组成食品防腐剂、抗氧化剂分子中的各种基团进行分类,探讨这些防腐剂、抗氧化剂分子中各种基团的个数及分子连接性指数与其大鼠急性经口毒性值的关系, 取得了初步成功。为研究影响防腐剂大鼠急性经口毒性大小的因素进行了有益的尝试。该方法的进一步完善,可对结构相似的食品防腐剂、抗氧化剂的大鼠急性经口毒性进行预测, 为新食品防腐剂、抗氧化剂的开发提供参考,因而具有实用价值。
摘要：对苯甲酸等14种食品防腐剂及叔丁基对苯二酚等6种食品抗氧化剂的大鼠急性经口毒性[Log(LD50)]与其化学结构的关系进行了探讨,求出了这些防腐剂、抗氧化剂的部分分子连接性指数,并参照图论法对分子中各种基团进行了分类。采用多元线性拟合法,求出了各防腐剂分子中各种基团的个数及分子连接性指数与其大鼠急性经口毒性关系的回归方程,能得到方程的计算值与文献值一致的结果。
关键词：食品防腐剂,食品抗氧化剂,大鼠急性经口毒性,分子连接性指数,分子中各种基团的个数
参考文献
[1]刘程.食品添加剂实用大全[M].北京:北京工业大学出版社,2004.
[2]王连生,韩朔睽,支正良,等.有机物定量结构与活性相关[M].北京:中国环境科学出版社,1993.255.
[3]许禄,胡昌玉.应用化学图论[M].北京:科学出版社,2000.
[4]刘春清,食品香味物质自相关拓扑指数与理化性质的定量关系[J].食品与机械,2002,(1):28-29.
[5]孔德信,江涛,阎作伟,等.使用本征值方法研究抗氧化剂的构效关系[J].高等学校化学学报,2004,25(4):713-716.
[6]张桂芝.食品防腐剂的分子结构和抗菌活性的关系[M].新疆农业科学,2004,41(专刊):42-44.
[7]何慧,王进,裴凡,等.蛋白质水解物与苦味的构效关系及脱苦研究[J].食品科学,2006,27(10):571-574.
[8]刘兴泉,范志先,张子丰,等.运用QSAR模式对甲基氨基甲酸酯类农药急性毒性的定量预测[J].吉林农业大学学报,1998,20(3):50-53.
[9]刘兴泉,杨靖民,赵晓峰.氨基甲酸酯类农药结构/急性毒性的三维定量构效关系研究[J].吉林农业大学学报,2002,24(5):81-85.