英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
铁镁对大豆发芽、生长及抗氧化特性的影响
Jagna CHMIELOWSKA-BĄK1, Inga ZINICOVSCAIA2,3, Marina FRONTASYEVA2 Aleksandra MILCZAREK1, Sabrina MICHELI4 , Mariia VYSOCHANSKA5 and Joanna DECKERT1
SIEWKI SOI WZBOGACONE ŻELAZEM I MAGNEZEM - WPŁYW NA KIEŁKOWANIE, WZROST I WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNE
摘要:人类饮食中铁（Fe）和镁（Mg）缺乏是世界各地普遍存在的问题。铁摄取不足会导致铁依赖性贫血的发生，并会有抑郁和降低智力的表现。镁缺乏与神经肌肉和心血管系统的改变相关。除了传统的以药片、液体或泡腾片的形式补充这些元素外，一种新兴的替代方法是引入强化食品。目前研究表明，大豆种子在Fe和Mg溶液中的预培养会导致这些元素在幼苗中的含量升高。重要的是，预处理在除了最高浓度补充铁的情况下不影响发芽率、幼苗生长和抗氧化能力。结果表明，在Fe和Mg溶液中进行种子预培养可能是获得富集大豆芽的一种很有前景的方法。
关键词:镁、铁、大豆、豆芽、强化、生物强化、抗氧化剂
引言
铁（Fe）是生物体正常运作所必需的基本元素。就人类而言，它主要存在于血红蛋白、肌红蛋白和其他血红素和非血红素化合物中。它的主要功能包括参与氧气储存和电子在电子传递链中的传递，参与氧化还原反应。虽然铁在环境中含量丰富，但主要以氧化态存在，不易被吸收。人体机体铁水平的降低与铁依赖性贫血（IDA）的发生，提示免疫机制，降低学习能力，阻碍身体活动和增加死亡率有关[1,2]。根据世界卫生组织的数据，贫血影响着超过16亿人。最易受影响的群体是育龄妇女（15-49岁）和儿童。在发展中国家，特别是非洲和东南亚，这一问题通常更为严重。在这些地区，超过60%的学龄前儿童和近50%的育龄妇女有IDA的低血红蛋白水平。然而,贫血是一个广泛的公共卫生问题，在不同程度上影响着世界上几乎所有的国家[3]。
人体有机体中另一个经常缺乏的重要元素是镁（Mg）。在不同地区和人群中进行的低镁血症研究的比较表明，患病率在一般人群中从2%到36%以上不等。患病人群包括老年人、肾病患者、吸收不良和糖尿病患者或进行高强度体育锻炼的人，特别容易出现Mg消耗。值得注意的是，Mg状态的估计并不是一种常规做法。此外，它通常是基于血清Mg水平的测量，这并不需要反映整个身体的状态。因此，受低镁血症影响的人数极有可能仍在增加[4,5]。镁对腺苷酸环化酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶、蛋白激酶和磷脂酶c等300多种酶的正常功能至关重要。此外，镁还参与离子转运和神经传导。低Mg水平的身体与钙和钾稳态、骨质疏松、高血压、心律失常和神经肌肉系统的功能紊乱有关，如过度兴奋、抽筋、肌肉衰弱和震颤、紧张、冷漠和抑郁[5,6]。
上述资料表明，铁和镁缺乏是发展中国家和发达国家经常出现的问题，它导致身体和智力表现下降，生活质量下降。毫无疑问，补充这些基本元素的饮食越来越受到重视。据估计，2013年整个膳食补充剂市场价值超过900亿美元，其中维生素和矿物质的份额最大。2016年全球纯镁补充剂市场预计达到9200万美元[7,8]。替代传统补充剂的新方法是食物强化或生物强化。强化战略是指工业生产富含矿物质和维生素的食品，已在许多国家作为强制性做法加以应用，以预防公共卫生问题。例如，强制富集小麦粉、玉米、含叶酸的面粉或大米在80多个国家引入，可显著减少新生儿神经管缺陷[9,10]。其他成功的项目包括用碘富集盐防止甲状腺肿和克汀症的发展，在危地马拉用维生素A补充糖使维生素A缺乏症的减少，以及减少哥斯达黎加儿童和妇女贫血的发生与牛奶和面粉的铁强化[10,11]。例如，美国的维生素（A、C和D）、叶酸和铁含量高的产品包括牛奶、牛奶和水果饮料、谷类食品、面食、比萨饼和咸甜味小吃（饼干、饼干、饼干、爆米花、椒盐卷饼等）[12]。近年来，生物强化受到越来越多的关注。生物强化是通过育种、农艺实践或基因组来提高作物中营养成分的含量操作。致力于开发和引进生物强化作物的HarvestPlus项目已经在30个国家推出了150多个品种。最近的研究表明，在卢旺达大学的妇女中，引入铁生物强化豆类会使血红蛋白升高;在印度，食用富含铁的珍珠粟会提高学童的铁蛋白和全身铁含量;而在乌干达和赞比亚，实施橙色甘薯和橙色玉米则会提高儿童的维生素A水平[13]。
综上所述，强化和生物强化是预防维生素和矿物质缺乏、改善公众健康的一种很有前途的方法。本研究的目的是通过在Fe和Mg溶液中预先培养种子获得富含Fe和Mg的大豆芽。所进行的分析包括检测处理对元素吸收和稳态、发芽率、幼苗生长和抗氧化活性的影响。
材料和方法
处理过程和生长测量
大豆种子由波茨南生命科学大学遗传与植物育种系提供，表面用75%乙醇消毒5分钟，然后用1%次氯酸钠消毒10分钟。种子在自来水中冲洗30分钟，在25、50、100和500 mg/dm3浓度的30 cm3蒸馏水（对照）或Fe含量为100和500 mg/dm3的FeSO4或Mg浓度为25、50、100和500 mg/dm3的MgSO4中浸泡2小时。初步研究表明，在选择萌发时间的基础上，在蒸馏水中自吸2小时后种子萌发率高。然后将种子彻底洗净，转移到直径30厘米的玻璃培养皿中，培养皿内衬两层木质素和一层吸墨纸。种子用30 cm3蒸馏水浇灌，在21-22℃的稳定温度下，在黑暗中萌发72 h。分别在萌发24 h、48 h和72 h后测定发芽率，在萌发72 h后测定根长。
元素测定
采用中子活化分析方法，在俄罗斯Dubna （Dubna，俄罗斯）的JINR -2号反应堆测定了大豆中镁、铁、钠、钾、钙、氯、铝、和铜的含量。在两个装有气动系统的辐照通道中，中子通量密度的特征和伽玛谱的配准可以在的其他地方找到[14]。确定元素与短期的同位素（铝、钙、氯、铜、镁、和锰）样品辐照3分钟,测量15分钟。在中子通量为3.31·1012 n cm-2 s-1的条件下，辐照4天，测定了基于长期放射性核素的元素浓度:Na、K和Fe。辐照后的样品重新改装，分别在4天和20天后用HP锗探测器进行两次检测。采用FLNP JINR开发的软件对NAA数据进行处理和元素浓度测定[15]。
采用NIST SRM 1547 -桃叶、NIST SRM 1633c -粉煤灰、NIST SRM 2709 -土壤微量元素、NIST SRM 2710 -蒙大拿土壤和BCR-667 -河口沉积物等标准物质对分析测定结果进行了质量控制。实验测量值与推荐值吻合较好。
抗氧化活性测定
根据布兰德-威廉姆斯等人的程序评估抗氧化活性[16]。称幼苗鲜重200-300mg浸在2 cm3浓度80%甲醇溶液中放至离心管中，在37℃培养2 h，在12000转/分离心10 min，将上清液（100 mm3）转入2 cm3 80%甲醇和250 mm3 DPPH的混合物中。空白样中仅加入250 mm3甲醇不加DPPH后在波长lambda;= 517nm进行比色测定吸光度，在室温黑暗条件下培养10分钟。抗氧化活性为样品吸光度减去空白样吸光度的差值。
统计分析
采用方差分析计算与对照组的显著性差异，p lt; 0.05（差异以**表示），p lt; 0.1（差异以*表示）。
结果
元素组成
采用中子活化分析方法对生长72 h的幼苗中元素含量进行定量（图1、表1、表2），补铁、补镁可使幼苗中元素含量升高。在50和100 mg/dm3浓度下培养后，Fe的含量大约增加了100%，在最高浓度下则增加了500%（图1a）。Mg增加的情况不太明显。当Mg浓度分别为100和500 Mg /dm3时，该元素的水平升高了约20%（图1b）。
对照苗与铁或镁处理苗之间其他元素的含量无差异（表1和表2），但在铁溶液中以最高浓度培育后，铝和锰的含量略有变化（表1）。
表1发芽72 h后，对照苗和铁溶液培养苗中Mg、K、Ca、Na、Cl、Al、Mn、Cu的含量
图1所示 含量:a）铁和b）镁在FeSO4和MgSO4溶液中培养的幼苗
发芽率和幼苗生长
Fe或Mg溶液中种子的萌发率在任何试验时间段都没有影响（图2a和b），金属处理和对照苗萌发72h根长也没有差异（图3a和b），结果表明铁和Mg溶液的预培养对萌发和幼苗生长没有抑制和刺激作用。
图2所示 在24、48和72小时后，用Fe或Mg浓度为0（对照，黑色条）、25（米色条）、50（白色条）、100（深灰色条）和500 mg /dm3（浅灰色条）的MgSO4溶液对种子的浸出率
图3所示 在a） FeSO4和b） MgSO4溶液中培养的种子长成72小时幼苗的根长
抗氧化能力
实验中，在浓度为100和500 mg /dm3的金属处理下，铁和镁的摄入量显著增加（图1）。添加铁的幼苗在萌发72小时后总抗氧化活性下降，这是对最高铁浓度的反应（图4a）。而对于补充Mg的反应，在任何检测的时间点上都没有观察到差异（图4b）。
图4所示 在浓度为0（对照，黑色条）、100（米色条）和500 mg·mm -3（白色条）的MgSO4溶液中加入铁或镁，分别在24、48和72小时后测定幼苗的抗氧化活性
讨论
缺铁缺镁是世界各地普遍存在的问题。低铁水平会导致铁依赖性贫血，与身体和智力表现障碍有关，并增加死亡率。低镁症伴随着钙和钾的体内平衡改变和紊乱神经肌肉和心血管系统[1-6]。预防人类矿物质缺乏的策略是引入补充剂、食品工业强化或作物生物强化[9-10,17]。本研究的目的是通过在Fe和Mg溶液中预先培养种子，获得富含Fe和Mg的大豆芽。实验设计的选择有以下几个原因:大豆是世界上最重要的农作物之一，由于其富含易于消化的蛋白质、包括3-欧米加在内的不饱和脂肪酸以及许多其他具有生物活性的化合物，如异黄酮（染料木素、大豆黄酮、糖苷）[18,19]，全世界都在食用大豆。发芽还能增加氨基酸、维生素和异黄酮的含量，降低胰蛋白酶抑制剂或植酸等抗营养化合物的含量，从而提高大豆的营养价值，这些物质会干扰矿物质的吸收[20]。该方法成本低、速度快、易于应用。此外，通过对菜田芥、向日葵、绿豆、大豆、扁豆等9种元素的强化研究表明，大豆和扁豆具有最高的富集矿物质的能力[21]。
本研究表明，在Fe和Mg溶液中预培养种子会导致幼苗中这些矿物质的含量更高。在最高施用浓度下，铁元素在幼苗中的含量增加了5倍（图1a）。在Mg的最高浓度的应用导致大约20%的上升（图1b）。在绿豆、紫花苜蓿、花椰菜、萝卜等方面，已经成功应用了铁、镁的强化作用。在大豆和小豆芽菜中也有铁富集的记录[24,25]。目前的研究表明，金属预处理不影响其它分析元素（K、Ca、Na、Cl、Al和Mn）的水平，除了在Fe溶液中进行预培养时Al、Mg含量略有下降（表1和2）。
种子与金属和其他元素的接触可能会影响幼苗的发芽率和生长。例如，过量的硒处理会抑制绿豆的萌发，阻碍豆芽的生长。同样，暴露在高Fe浓度下会导致小麦发芽率下降[26,27]。在目前的研究中，种子在Fe和Mg溶液中预培育对种子萌发既无抑制作用也无刺激作用（图2），预处理也不影响根长所示幼苗的生长（图3），因此可以得出结论，种子在Fe和Mg溶液中培育不会影响豆芽的产量。矿物质处理也可能影响植物的抗氧化状态。研究表明，铁和镁的补充会导致绿豆、紫花苜蓿、西兰花和向日葵芽中活性氧（ROS）水平的增加和抗氧化机制的改变。响应随植物种类和应用矿物的不同而不同。例如，接触Fe会导致西兰花、紫花苜蓿和绿豆芽中的酚类物质含量增加，而Mg处理则会产生相反的效果。同样，西兰花中抗坏血酸的含量随着铁的添加而增加，随着镁的添加而减少[23,24]。在目前的研究中，铁在最高浓度下预处理导致萌发72 h后总抗氧化活性下降
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[21055]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
