葡萄酒加工中赭曲霉毒素A含量变化规律解析及产物安全性评价

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackwang02
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赭曲霉毒素A(OTA)是一种由曲霉菌和青霉菌产生的次生代谢产物,具有肾毒性、肝毒性、致畸性以及免疫毒性等危害。作为葡萄酒加工及贸易中关键的质量安全因子,OTA污染严重影响了葡萄酒加工产业的健康快速发展。解析葡萄酒加工中OTA含量变化规律并构建有效的减控方法,对于保障葡萄酒产业发展具有非常重要的意义。因此,本论文以8株酿酒酵母为基础探究了葡萄酒加工过程中不同关键节点(主发酵、倒灌、催陈、澄清)对OTA含量变化影响,并进一步解析了发酵过程中OTA降解产物及其安全性;评价了四种澄清剂(明胶、皂土、壳聚糖和PVPP)对葡萄酒中OTA吸附去除行为。主要研究结果如下:(1)以8株酿酒酵母为基础,通过对葡萄酒加工过程中不同节点OTA含量监测,确定了每个节点(主发酵、倒罐、催陈和澄清)对OTA含量变化影响。研究结果表明,不同节点对OTA含量变化影响为:主发酵(19.22-40.22%)>澄清(9.26-12.62%)>倒罐(3.15-7.50%)>催陈(2.34-4.52%)。不同酵母菌株对OTA含量变化影响较大,而OTA初始浓度对不同节点OTA的去除没有显著影响。通过对葡萄酒基本理化指标分析,发现6株S.cerevisiae(14-A、20-G、51-E、11-B、17-B、17-D)发酵能力与产酒精能力良好,可以用于葡萄酒酿制;同时,3株S.cerevisiae(14-A、20-G和62-B)对OTA的减控效果较好。(2)以筛选获得的酿酒酵母为核心,基于细胞外代谢产物、细胞壁和胞内酶变化,进一步解析主发酵阶段OTA含量降低分子机制。研究结果表明:在葡萄酒主发酵阶段,酵母菌株对OTA减控作用存在物理吸附和生物降解两种方式,且胞内酶降解是主要作用(18.44%),同时细胞壁也可吸附少量的OTA(8.44%)。通过LC-MS/MS对酵母细胞20-G中的蛋白质鉴定,研究发现OTA含量降低主要是过氧化物酶的作用,且10、20、30 U/m L的过氧化物酶分别可以降解20.64%,23.39%,25.57%的OTA,说明过氧化物酶对OTA降解呈现出一定的浓度依赖性,进一步证实了过氧化物酶确实可以有效降解OTA。(3)使用LC-MS分析技术对葡萄酒中OTA降解产物进行解析并通过动物试验评价了降解产物的安全性。研究结果表明,在正离子模式下从质谱图中获得了m/z为166.09和257.07的主要特征离子碎片,对应的降解产物为OTα(C11H9O5Cl)与苯丙氨酸(C9H11NO2)。安全性评价结果:OTA组小鼠的体重、饲料消耗均出现了显著下降的情况,而经过酵母菌20-G处理后的样品中小鼠体重下降趋势变缓,饲料消耗情况有所好转。OTA组的小鼠肝脏、肾脏的脏器指数都高于空白组和对照组(P<0.05),经过酵母20-G干预后脏器指数有所降低,脾脏指数几组之间没有显著性差异。对于血清指标来说,OTA能导致血液中AST、ALT、BUN和UA的显著性升高(P<0.05),血清中的CREA差异性不显著性。而酵母菌20-G干预可以显著减小OTA对小鼠的肝脏和肾脏的毒性作用,且在较高毒素浓度下作用更明显。对于氧化应激指标,OTA可导致肝脏及肾脏组织中MDA含量显著上升,SOD、CAT、GSH-PX酶活性和GSH含量降低。酵母菌20-G的干预可以减轻OTA毒性给肝脏带来氧化应激指标变化,减轻OTA的毒性作用。同时,经活菌干预后肝脏点状坏死以及碎片状坏死,肾小管上皮细胞的空泡变性,细胞肿胀等一系列损伤有不同程度的缓解。(4)评价了澄清过程中常用的4种澄清剂对葡萄酒中OTA去除效果,并评估了不同澄清剂的吸附行为。研究结果表明,明胶、壳聚糖、皂土和聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)在浓度分别为0.1%、0.1%、1.0%和0.1%时对OTA的吸附率分别为28.59%、24.7%、22.5%和7.6%,且澄清剂用量增加对葡萄酒质量有较大影响。此外,通过不同方程评估了OTA吸附去除的吸附动力学模型和吸附等温线模型。结果表明,明胶和PVPP的吸附反应可用伪一级方程和Elovich方程模拟,壳聚糖和皂土的吸附反应遵循伪二级方程。明胶、壳聚糖和皂土的吸附行为符合Freundlich方程、Temkin方程和Dubinin-Radushkevich,而PVPP的吸附行为只符合Langmuir方程。
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