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镉(Cd)由于具有极大的毒性和致突变性被称为环境污染物,易在体内蓄积且在人体半衰期长达十至三十年,已被美国毒物管理委员会列为第六位危及人类健康的有毒物质。大米是我国人们生活中的重要主食食品,我国市售的大米镉污染较严重。已有研究发现镉的毒性与其化学形态结构密切相关,因此研究大米中镉的存在形态具有现实意义。本文通过分析石墨炉原子吸收光谱法的检测限、精密度和加标回收率,明确该方法测定大米镉的可行性,并采用该方法测定不同品种、加工程度的大米的镉含量。选取一种镉含量较高的大米为原料,采用Osborne分级提取法分离出大米中四种蛋白质(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白),以及超滤、离子交换色谱从镉含量较高的大米蛋白中纯化出均一纯度的大米镉结合蛋白(Rice Cd-binding protein,RCBP)。利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定RCBP的纯度,紫外分光光度计、氨基酸自动分析仪、蛋白质自动分析仪测定RCBP的紫外特征吸收峰、氨基酸组成及N-端序列,MALDITOF-MS/MS鉴定RCBP的一级结构,及傅立叶红外光谱仪(FTIR)分析其二级结构,探讨RCBP的形成机理,拟为大米中镉的吸收和转化以及减少镉对人体的损伤奠定理论基础。研究结果如下:(1)研究石墨炉原子吸收光谱(Graphite furnace atomic absorption spectrometry,GFAAS)法测定大米中镉含量,采用湿法消解对大米进行前处理,测定大米中镉含量的检出限、重复性、回收率和精密度。确定较佳消化条件为大米质量1 g、消化剂包括10m L硝酸和2mL过氧化氢、时间12 h。在该试验条件下,GFAAS法测定大米中镉含量的检出限为0.124μg/m L,加标回收率为98.85%。该方法测定大米中的镉含量准确、试验误差小,重复性好,可以用于大米中镉含量的测定。(2)利用GFAAS法测定不同品种、不同加工精度大米中的镉含量,分析表明籼米中镉含量高于糯米及粳米;随着加工精度的增加,同种大米中的镉含量依次降低,糙米、三级大米、二级大米、一级大米的镉含量依次减少,糙米和一级大米差异显著。根据Osborne分级分离法提取出大米中的四种蛋白质,测定其镉含量,镉在四种蛋白质中的含量有明显差异,四种蛋白质中镉浓度分别为0.66、0.31、0.63、0.23μg/g,清蛋白中镉浓度最高,其次为醇溶蛋白、球蛋白、谷蛋白。利用超滤技术分离、浓缩大米清蛋白(Rice Albumin,RA)得到超滤截留的大米清蛋白(Rice Ultrafiltration Albumin,RUA)、离子交换色谱纯化RUA,收集得到三个组分,即组分a、组分b和组分c,组分c的持镉能力远高于组分a与组分b,确定组分c为目标镉结合蛋白(RCBP)。(3)通过SDS-PAGE和MALDI-TOF-MS鉴定RCBP的纯度及测定分子质量,RCBP为纯度均一的镉结合蛋白质,分子质量约为13514Da。RCBP的紫外吸收峰为230nm、250nm,谷氨酸含量最高,占18.31%,其次是半胱氨酸,占11.45%,天冬氨酸和精氨酸含量也占到了9%以上,酪氨酸含量最低,仅占0.52%,与RUA相比,RCBP中半胱氨酸含量增加了10%左右,表明镉通过半胱氨酸与清蛋白结合形成RCBP,而且是一种非典型的金属硫蛋白。RCBP的N-端氨基酸序列为AEDEQPGI,MALDI-TOF-MS/MS鉴定RCBP为一种新的大米清蛋白序列。RCBP的二级结构中α-螺旋含量最高为39.49%,无规则卷曲23.48%,β-折叠19.54%,β-转角17.58%含量最低,其中有序结构(α-螺旋+β-折叠)的含量高达58.94%,与RUA相比增加了11.6%,表明镉与大米清蛋白形成的RCBP结构稳定。