手性农药多效唑在食品发酵过程中立体选择性行为及对微生物群落影响的研究

论文摘要

农药在农业生产过程中发挥着重要作用,但是不科学、不合理的使用会给环境安全及人类健康带来潜在的风险。手性农药是农药的重要组成部分,互为异构体的两个物质往往具有不同的生物活性、毒理效应、环境行为。手性农药多效唑是三唑类植物生长调节剂和杀菌剂,R体具有较高杀菌活性,而S体具有较好的植物生长调节作用。发酵食品是利用有益微生物加工制造的一类食品,具有独特的风味,使我们的饮食生活变得多样化,是食品的重要组成部分。尽管发酵食品对人体具有各种各样的益生功能,但是发酵食品加工不当或原材料不达标,会给发酵食品带来潜在的食品安全风险,而残存于发酵原料中的手性农药在食品发酵过程中的选择性行为研究鲜有报道。本文对手性农药多效唑在酸奶发酵、葡萄酒酿造及泡菜腌制过程中的立体选择性行为进行研究,并且结合高通量测序技术得到发酵体系中微生物组成及多样性信息,分析手性农药多效唑对发酵微生物产生的影响以及微生物对手性农药立体选择性行为的作用。本论文主要结论如下:1.利用高效液相色谱-手性固定相法实现手性农药多效唑的对映体拆分,成功制备多效唑两个光学纯单体;利用近些年来广泛用于农产品的QuEchERS（Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged,Safe）样品前处理方法进行不同样本中手性农药多效唑的提取、净化、富集,取得较好的结果。2.手性农药多效唑在四种发酵体系中立体选择性行为研究表明:酸奶发酵和葡萄酒酿造过程中多效唑没有产生立体选择性行为,并且整个发酵过程浓度没有显著变化;在黄瓜泡菜腌制过程中不存在选择性降解行为,但是存在对映体转化行为,S-多效唑转化成R-多效唑速率更快;在白菜泡菜腌制过程中存在选择性降解,S体降解速率更快,并且同时存在对映体转化行为。3.多效唑-酸奶发酵体系中的高通量测序研究表明:酸奶样本中细菌菌属以Streptococcus（链球菌属）和Lactobacillus（乳杆菌属）为主。发酵时间会造成主要的Lactobacillus（乳杆菌属）在样品中相对丰度的差异。多效唑的加入对主要的酸奶发酵细菌不具有显著影响,但是会对其他低丰度微生物群落（如葡萄酒菌属,芽孢杆菌属,不动杆菌属）产生一定的影响。此外,多效唑的添加可能会对微生物的功能产生一定影响,如外源物质生物降解、代谢以及对其他氨基酸的代谢会受到抑制。4.多效唑-葡萄酒酿造体系中的高通量测序研究表明:添加酵母发酵的葡萄酒样本中主要的细菌菌属是Gluconobacter（葡糖杆菌属）和Acetobacter（醋酸杆菌属）,主要的真菌菌属是Saccharomyces（酵母属）。自然发酵的葡萄酒样本中主要细菌菌属是Gluconobacter（葡糖杆菌属）和Pseudomonas（假单胞菌属）,真菌菌属以Pichia（毕赤酵母属）为主。多效唑对自然发酵及添加酵母的葡萄酒酿造过程中细菌和真菌的群落均没有显著影响。5.多效唑-泡菜（白菜/黄瓜）发酵体系中的高通量测序研究表明:白菜泡菜样品细菌以Lactobacillus（乳酸菌属）为主,真菌以Candida（念珠菌属）为主。泡菜（黄瓜）样品细菌以Weissella（魏氏菌属）,Lactobacillus（乳酸菌属）,Lactococcus（链球菌属）为主,真菌以Candida（念珠菌属）为主。此外,在两种泡菜样品（白菜/黄瓜）中都鉴定到了假单胞菌属和沙雷氏菌属,这两个菌属是前人研究中可以降解多效唑的菌属,推测多效唑在这个过程中的降解可能与这两种微生物有关。黄瓜泡菜腌制研究中R-多效唑对发酵过程细菌欧文氏菌属、微小杆菌属、梭杆菌属及真菌枝孢属产生了抑制作用;Race-多效唑对细菌梭杆菌属,真菌枝孢属和球腔菌属表现抑制作用。此外,黄瓜腌制过程中Race-多效唑对细菌的能量产生与转换产生了一定抑制作用;R-多效唑对COG功能核苷酸的转运和代谢以及核苷酸代谢、复制和修复、翻译、细胞生长与死亡、转录5个KEGG代谢途径可能有一定抑制。白菜泡菜腌制研究中手性农药多效唑对发酵微生物相对丰度及功能未有显著差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第一章 前言
•   1.1 手性农药
•     1.1.1 手性农药概述
•     1.1.2 手性农药生物活性差异
•     1.1.3 手性农药毒性效应差异
•     1.1.4 手性农药立体选择性环境行为
•     1.1.5 手性农药多效唑及相关研究进展
•   1.2 发酵食品
•     1.2.1 发酵食品中手性农药立体选择性行为研究进展
•     1.2.2 高通量测序技术在酸奶微生物的研究进展
•     1.2.3 高通量测序技术在泡菜微生物的研究进展
•     1.2.4 高通量测序技术在葡萄酒微生物的研究进展
•   1.3 研究目的与意义
• 第二章 酸奶发酵过程中手性农药多效唑的立体选择性行为研究
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 试验材料
•     2.2.2 试验方法
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 标准曲线与方法验证
•     2.3.2 手性农药多效唑在酸奶发酵过程中立体选择性行为研究
•     2.3.3 酸奶发酵剂种类及多效唑添加量对酸奶细菌群落的影响
•   2.4 讨论
• 第三章 葡萄酒酿造过程中手性农药多效唑的立体选择性行为研究
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 试验材料
•     3.2.2 试验方法
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 标准曲线与方法验证
•     3.3.2 手性农药多效唑在葡萄酒酿造过程中立体选择性行为研究
•     3.3.3 不同发酵条件下多效唑对葡萄酒酿造微生物群落的影响
•   3.4 讨论
• 第四章 泡菜腌制过程中手性农药多效唑的立体选择性行为研究
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 试验材料
•     4.2.2 试验方法
•   4.3 结果与分析
•     4.3.1 标准曲线与方法验证
•     4.3.2 手性农药多效唑在泡菜腌制过程中立体选择性行为研究
•     4.3.3 手性农药多效唑对泡菜腌制过程微生物群落的影响
•   4.4 讨论
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 附录
•   附表
•   文章发表情况
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵越

导师: 杨中华

关键词: 手性农药,多效唑,立体选择性,发酵食品,高通量测序,发酵微生物

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,有机化工,轻工业手工业,植物保护

单位: 华中农业大学

基金: 国家重点研发计划子课题“农药对靶剂量传输调控指标与粮食等作物活性关系”(2017YFD020030803),国家自然科学青年基金资助项目“手性农药对映体在土壤内选择性降解过程中降解基因及微生物群落结构的差异研究”(21507032)

分类号: TS201.3;TQ450.1

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000780

总页数: 95

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