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水活度和温度调控稻米上黄曲霉生长和产毒的机制研究

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摘要

英文缩略表

第一章 引言

1.1 我国稻米受黄曲霉毒素污染严重,威胁食品安全

1.1.1 我国稻米的生产和分布情况

1.1.2 稻米黄曲霉毒素污染成为影响质量安全的关键因素

1.2 黄曲霉及黄曲霉毒素简介

1.2.1 黄曲霉

1.2.2 黄曲霉毒素

1.3 造成稻米黄曲霉毒素污染的主要因素

1.3.1 温度

1.3.2 稻米水活度

1.3.3 碳源和氮源

1.3.4 环境pH值

1.3.5 植物代谢产物

1.3.6 人为操作的影响

1.4 研究的目的及意义

1.5 研究的主要内容

第二章 水活度和温度对稻谷上黄曲霉生长和产毒的影响

2.1 引言

2.2 主要仪器与材料

2.2.1 主要试剂和培养基

2.2.2 仪器与设备

2.2.3 采集样品

2.2.4 实验方法

2.3 结果与分析

2.3.1 温度对稻谷上黄曲霉生长和产毒的影响

2.3.2 水活度对稻谷上黄曲霉生长和产毒的影响

2.4 小结

第三章 水活度和温度对大米上黄曲霉生长和产毒的影响

3.1 引言

3.2 主要仪器与材料

3.2.1 主要试剂和培养基

3.2.2 仪器与设备

3.2.3 样品采集

3.2.4 实验方法

3.3 结果与分析

3.3.1 温度对大米上黄曲霉生长和产毒的影响

3.3.2 水活度对大米上黄曲霉生长和产毒的影响

3.4 小结

第四章 不同水活度和温度对毒素合成相关基因表达的影响

4.1 引言

4.2 材料与仪器试剂

4.2.1 主要材料和试剂

4.2.2 仪器与设备

4.2.3 实验方法

4.3 结果与分析

4.3.1 黄曲霉总RNA基因定性

4.3.2 实时荧光定量PCR

4.3.3 水活度对基因表达的调控

4.3.4 温度对基因表达的调控

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

作者简历

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摘要

水稻是世界范围内主要的粮食作物,我国超过半数的人口都食用稻米。但稻米容易受到黄曲霉的污染产生剧毒致癌物质-黄曲霉毒素(Aflatoxin,AFT),一旦被人体摄入后严重危害人体健康,并导致稻米品质裂变。为了减轻黄曲霉毒素对稻米的污染,提升我国食品质量安全水平,本研究以稻米为原料,分析不同水活度(aw)和温度在稻米上对黄曲霉生长和产毒的影响,并研究两个因素调控黄曲霉毒素合成的分子机制。主要结论如下:
  1.稻谷上黄曲霉在不同温度影响下的生长和产毒情况。结果显示,调节稻谷aw为0.80,在温度为20℃和25℃时,黄曲霉生长和黄曲霉毒素B1(AFB1)产生受到完全抑制,在温度为28-40℃时则比较适宜黄曲霉的生长,最佳生长温度为37℃;在温度为28-37℃时黄曲霉产毒量较高,最适产毒温度为37℃;当温度达到42℃时,黄曲霉仍然生长但AFB1几乎不产生。
  2.稻谷上黄曲霉在不同水活度影响下的生长和产毒情况。结果显示,控制培养温度为28℃,在aw0.85-0.96条件下,aw越增大黄曲霉生长越好,在aw0.94生长最好;而当aw升高到0.99时,稻谷中黄曲霉生长明显减弱;对于产毒来说,黄曲霉有较高产毒的aw为0.90-0.99,最佳产毒aw为0.92,在低水活0.85时,没有AFB1产生,在高aw0.99时,AFB1含量也几乎没有。
  3.大米上黄曲霉在不同温度影响下的生长和产毒情况。结果显示,低温(T≤20℃)不适合黄曲霉的生长,黄曲霉的生长几乎受到完全抑制,大米上黄曲霉在温度为33℃生长最为旺盛;在25-37℃时,大米中的AFB1产量较高,最适产毒温度为33℃,随后AFB1产量逐渐下降;当温度高达42℃时,黄曲霉的生长和产毒均受到显著抑制。
  4.大米上黄曲霉在不同水活度影响下的生长和产毒情况。结果显示,不同大米水活度对黄曲霉生长和产毒的影响有显著差异。温度在20-42℃时,aw0.80-0.85下,黄曲霉生长情况比较接近,带菌量都比较少;随着aw升高,黄曲霉的生长呈现先增加后减弱的趋势,并在aw0.90时生长最旺盛,在aw增大到0.99时,大米中黄曲霉几乎没有生长。当aw<0.85时,基本检测不到AFB1产生;AFB1产生的适宜aw为090-0.96,当aw逐渐升高,AFB1产生量也逐渐增加,aw继续升高黄曲霉产毒则下降。而最佳产毒aw为0.96。
  5.荧光定量PCR检测AFT合成相关基因的表达情况。结果显示,低温25℃可以促进产毒基因表达,但由于低温影响基因转录过程中相关蛋白活性,以及转录后期发生的基因修饰,导致黄曲霉产毒降低;高温37℃则抑制产孢基因及部分重要结构基因的表达,从而阻抑毒素的生成。与aw0.96相比,低aw0.90和高aw0.99时都降低了大部分产毒基因的表达,从而导致AFB1合成显著减少。

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