本文针对江西丰城“中国生态硒谷”不同地区含硒土壤种植的水稻(水田、蛋白与淀粉为主)、大豆(旱地、蛋白与油脂为主),从分析其土壤天然硒含量、硒形态研究了不同农作物(水稻、大豆)富硒机理及迁移规律,土壤硒含量对农作物营养成分,加工过程对农作物硒含量和形态变化的影响,对富硒大豆蛋白肽安全性进行了评价,主要研究结论如下。(1)研究了江西丰城“生态硒谷”区域内土壤的性质、水稻和大豆生长过程各组织(根、茎、叶、种子)中硒分布情况以及对其他重金属富集的影响。通过分析丰城不同地区的稻田和旱地土壤中硒形态,发现在董村(C区)稻田和旱地的土壤中水溶性Se含量是蕉坑(A区)的10倍。董村(C区)稻田和旱地土壤中的酸溶态硒、可交换态硒、有机物结合态硒的含量要远高于蕉坑(A区)。这4种形态硒能直接或间接的能被植物吸收利用,导致两个地区所生产出产品中所含硒量有着明显的差异。水稻由秧苗期到幼穗发育期生长过程中,根、茎、叶中硒含量都随着水稻的生长而增加,如茎中硒含量分别为0.104 mg/kg(秧苗期)、0.174 mg/kg(返青期)、0.192 mg/kg(分蘖期)和0.199 mg/kg(幼穗发育期)。但是,从开花结实期到果实成熟期时,根、茎、叶中硒含量都随着水稻的生长而减少,茎中硒含量分别为0.174 mg/kg(开花结实期)、0.156 mg/kg(果实成熟期)。硒在大豆生长过程中的迁移变化情况与水稻类似。天然富硒土壤中硒转移趋势:由高硒含量的土壤先转移到植物(水稻与大豆)的非食用部分组织(根、茎、叶)中,而后逐渐向植物果实(大米、大豆)中迁徙,在硒浓度梯度上,土壤中硒含量>根、茎、叶中硒含量>果实中硒含量。Cd和Pb在水稻生长期间,叶子中含量与生长时间呈正相关的关系。如Cd和Pb在A区的水稻分蘖期叶中含量分别为2.158 mg/kg和6.897 mg/kg,随着水稻生长到幼穗发育期时,叶子中Cd和Pb含量分别增加到3.787 mg/kg和7.158mg/kg。但是,在水稻的每个生长期内,叶子中Cd和Pb的含量在高硒区(C区)均低于低硒区(A区)中的含量。如,在水稻返青期时,叶子中的Cd在A区和C区的含量分别为1.574 mg/kg和1.412 mg/kg。同时,研究表明在整个生长期内,高硒区的Cd和Pb积累速率比低硒区(A区)的积累速率缓慢。结果表明,在水稻生长过程中,适量的硒浓度对重金属Cd和Pb起到了一定的拮抗作用。(2)不同硒含量(低、中、高硒区)的天然富硒土壤中,随着硒含量的增加,硒含量在精米和米糠中增加的幅度大于硒在稻壳中的积累程度,说明在含硒高的土壤中,硒更多积累在精米和米糠中。不同地区的天然富硒稻谷和大豆的千粒重均有一些变化,但各试验组间没有显著差异;稻谷和大豆籽粒的营养品质发生变化,其中,C区稻谷中粗蛋白质含量(7.23%)比A区蛋白质含量出现显著性提高,蛋白质的含量从6.61%(A区)提高到7.23%,增加了8.5%;C区大豆蛋白质含量(35.08%)比A区蛋白质含量也出现显著性提高,但是,脂肪酸的含量随着硒含量的提高而下降,由A区的18.90%下降到16.52%,下降了12.64%。不同硒含量对大豆蛋白质分子量分布的影响,研究结果表明,硒含量的不同对于蛋白质的种类和分子量没有改变,但是,对于大豆蛋白的四级结构产生了一定影响。根据红外光谱分析可知,在M<800cm-1的区域内,低硒区的大豆蛋白质的图谱无明显的吸收峰,而高硒区的富硒大豆(C区)蛋白质在601cm-1和636cm-1处各有一个C=Se的吸收峰,在551cm-1处有C-Se的吸收峰,在830cm-1有Se=O的吸收峰,在2258c m-1处有个Se-H的吸收峰。不同硒含量对大豆蛋白质组成和氨基酸组成的影响,结果表明,不同的硒含量不会改变大豆蛋白质亚基组成,从SDS-PAGE图谱中可以看出,条带没有增加,也没有减少,蛋白质分子量的范围在100-600.0k Da之间。但是,对氨基酸组成有一定的影响,当土壤中硒含量越高,半胱氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)的含量越低,在低硒区(A区)大米蛋白质中的半胱氨酸(Cys)含量为0.682%,而在高硒区(C区)的含量只有0.102%;在低硒区(A区)大米蛋白质中的蛋氨酸(Met)含量为0.523%,而在高硒区(C区)的含量只有0.112%。不同含硒量对大豆脂肪酸组成的影响,结果表明,不同硒含量的大豆油脂中脂肪酸的组成随着不同硒含量而发生了相关的变化,如大豆油脂脂肪酸中的十六酸、十七酸、二十碳烯酸、二十二碳烯酸所占的比例有变化,但是它们之间没有显著差异。大豆油脂中的软脂酸和硬脂酸之间的比例随着硒含量的增加表现为上升趋势关系,但亚油酸和亚麻酸的比例表现为相反的关系。(3)提取剂0.1 mol/LNa OH提取天然富硒大豆硒蛋白效果最好,蛋白质的得率及其硒含量都最高,蛋白质得率为55.75%,硒含量为49.55mg/kg,表明碱法提取富硒大豆蛋白质效率高。正交法提取天然富硒大豆蛋白质最佳工艺参数为:p H10.5、提取温度55℃、提取时间60 min、液料比14∶1,高硒区(C区)大豆质白质的提取率是87.58%,硒含量为53.78mg/kg。正交法制备天然富硒大豆蛋白肽最佳工艺参数:选用风味蛋白酶、酶解时间80min、液固比10:1、反应温度50℃、加酶量0.4%,酶解率达到72.2%,蛋白肽纯度89.8%,硒含量94.65mg/kg。采用分级超滤技术对酶解液进行超滤时,截留分子量<5000Da的超滤膜,寡肽得率为78.18%,硒含量125.70 mg/kg。不同硒含量天然富硒大豆蛋白质对·OH、O2-·、DPPH的影响,结果表明,随着浓度的升高(0.2~0.6 mg/m L),不同硒含量的大豆蛋白质对·OH的清除率增加。在浓度为0.6 mg/m L时,高硒区(C区)大豆蛋白质、抗坏血酸、BHT(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)和低硒区(A区)大豆蛋白质对·OH的清除率分别为48.7%,85.5%,26.5%和8.62%,表明硒对·OH的清除效果起到重要作用。当样品浓度为1.0 mg/m L时,高硒区(C区)和低硒区(A区)天然富硒大豆蛋白质对O2-·的清除率分别是22.52%和5.24%,高硒区(C区)的清除率是低硒区(A区)的3倍,其原因是它们中含硒含量的不同引起的。对DPPH的清除效果方面,在浓度范围为0.2~1.0 mg/m L内,高硒区(C区)天然富硒大豆蛋白质对DPPH·的清除率相应的由24.46%(0.2 mg/m L)增长到49.48%(1.0 mg/m L)。(4)随着挤压膨化温度的升高,膨化米粉中的水分损失量呈增大趋势,膨化米粉的沉淀率降低、溶解率和沉淀吸水率增加,且有显著性差异;水溶性糖含量升高,在挤压膨化温度为140-150℃时水溶性糖含量最低,当温度上升到160℃,水溶性糖含量由36.4%上升到38.1%。挤压膨化前、后大米蛋白质的组成发生了变化,未膨化的富硒大米蛋白质中没有分子量为85.0k D的谱带,但是存在25.0k D谱带,大米挤压膨化的各个不同温度段内,膨化米粉的蛋白质组成没有发生显著变化。膨化米粉中蛋白质的吸水性、持水性和起泡性均高于未膨化挤压的大米蛋白质,并随膨化温度升高,呈增大的趋势,但其吸油性呈相反趋势,均低于未挤压膨化的大米蛋白质(E)的吸油性,并随温度升高,蛋白吸油性变小。膨化后米粉的休止角随温度升高而变大,同时膨化后米粉的滑动角与休止角表现相同的结果。SEM微观结构表明,未膨化大米颗粒表面粗糙,结合疏散,大小不均一。挤压膨化后的膨化米粉的表面形成光滑状,其内部空腔与原大米相比,明显增大,整个组织疏松,表现为多孔海绵状结构,但分布均匀。但是,当温度超过170°C后,表面出现裂隙,并随着温度进一步升高,裂隙越明显。X-ray衍射线表明,未膨化的富硒大米X-ray衍射线中高级微晶区明显比膨化后的要多,且变化显著;而在不同温度范围下各膨化米粉X-ray衍射曲线变化不明显。(5)天然富硒大豆酶解物安全性毒理学评价结果显示,富硒大豆肽LD50大于20g/kg·bw,Ames试验和骨髓细胞微核试验结果未见致突变作用,30d喂养试验结果显示试验期间动物未出现拒食现象,动物生长正常,被长浓密、有光泽,表明天然富硒大豆蛋白肽具有良好的食用安全性。对小鼠肿瘤生长的影响结果表明,富硒大豆蛋白肽显著抑制了肿瘤生长(最大抑制率80.2%),可延长染病小鼠寿命3~5 d,对肿瘤辅助治疗有积极作用。正常小鼠补充富硒大豆蛋白肽(202.50μg/kg剂量),血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GPX酶)的活性增加了1.2倍,而血清中脂质过氧化产物(LPO)含量表现为下降的情况。对于荷瘤小鼠,随着富硒大豆蛋白肽补充剂量增加,血清GPX酶活最大可增加1.5倍,血清LPO含量则呈降低趋势。在小鼠免疫功能方面,在202.50μg/kg剂量范围,补充富硒大豆蛋白肽能促进免疫器官特别是胸腺发育、增强免疫调节能力。对S180肿瘤细胞形态影响,表明随富硒大豆蛋白肽浓度增加,细胞逐渐收缩变小,胞膜皱缩,胞质颗粒增多,大量细胞碎裂,最终致使其凋亡,表明富硒大豆肽具有明显的抗肿瘤作用。