基于修饰壳聚糖配位特性的牡蛎中麻痹性贝类毒素脱除机理

Food safety problems have been aroused worldwide by shellfish poisoning resulting from aggravated pollution caused by ocean red tide. It is importantly scientific problem of promoting aquatic products industry health development and guaranteeing food safety that reveal accumulation and distribution of shellfish poisoning in shellfish(PSP), and especially removing mechanism. In the project, polluted model will be set up by feeding oyster with producing poison algae, and revealing PSP accumulation, distribution and existential state in oyster by detecting content and changes of PSP in different oyster part with MBA and LC-MS, separating and purifying PSP binding protein. And further based on the structure-activity relationship of chitosan derivative and the PSP structure characteristic, synthesis of stereo effect, electric charge adsorption and hydrogen bond function, carries on molecular design of chitosan derivative, enhances its combine abilit with PSP, used in the removing poisons from living oyster. Refering to the binding protein, the coordinate constant of chitosan derivative and PSP, thermodynamic properties of coordination reaction entropy and enthalpy will be researched. The mechanism competitively removing PSP from oyster by chitosan derivative will be clarified through study on coordination reaction dynamics. The research results will provide the theory support for the removing shellfish toxin technology.

随着海洋赤潮带来贝类毒素的污染加剧，引发全球性食品安全隐患。阐明毒素在贝类中蓄积、分布，特别是脱除毒素机理是推进水产业健康发展和保障食品安全的重要科学问题。本项目以Alexandrium catenella产毒藻饲养牡蛎，通过建立麻痹性贝类毒素(PSP)污染模型，以生物检测法结合HPLC-MS检测牡蛎不同部位游离态及结合态PSP的含量及动态变化，分离纯化PSP结合蛋白，揭示PSP在牡蛎中蓄积、分布和存在状态；依据壳聚糖衍生物的构效关系和PSP结构特征，综合立体效应、电荷吸附和氢键作用，进行改性壳聚糖的分子设计，提高壳聚糖衍生物结合PSP能力，用于活体牡蛎的脱毒；以PSP结合蛋白为参照，研究壳聚糖衍生物与PSP的配位常数、配位反应的熵变和焓变等热力学性质，结合配位反应动力学的研究，阐明壳聚糖衍生物作为生物吸附剂竞争性脱除牡蛎中PSP的机理。研究结果将为贝类毒素脱除技术提供理论支撑。

为研究麻痹性贝类毒素(PSP)在污染牡蛎体内蓄积、分布、存在状态以及壳聚糖及其衍生物脱除机制。 .（1）PSP产毒藻的培养及PSP提取纯化和检测.将产PSP微小亚历山大藻，采用不同初始密度及不同方式培养，研究了微小亚历山大藻生长以及产毒规律。.采用超声法、微波法和冻融法对藻细胞破壁，再经离心、色谱纯化提取PSP，确定冻融法破壁最佳，提取液毒力达6616±101MU。 .PSP经MBA和HPLC-FLD检测，确定了毒素组成，并建立了荧光法，对实验过程中PSP含量变化监控。.（2）壳聚糖及其衍生物的制备和对PSP吸附作用.依据PSP分子结构及带电性，分别合成了壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐、羧甲基壳聚糖和EDTA壳聚糖，并进行表征；研究了壳聚糖衍生物对PSP吸附性质，结果表明：通过将壳聚糖衍生化，增加带负电性，提高了溶解度对PSP吸附能力，羧甲基壳聚糖最强，壳聚糖最弱，并建立了吸附PSP动力学和热力学模型。.（3）PSP在牡蛎中蓄积、分布、存在状态. 以不同密度微小亚历山大藻投喂牡蛎，研究牡蛎对PSP蓄积、分布及转化规律，结果表明：毒藻对牡蛎滤食能力没有显著影响，牡蛎体内毒素高于国家限量标准7.7倍；毒素在牡蛎体内分布具有组织差异性，内脏>外套膜+鳃>肌肉；牡蛎体内PSP组成与微小亚历山大藻毒素组成存在差异，主要发生GTX2→dcGTX2转化。.分离纯化染毒牡蛎中PSP结合蛋白，进行HPLC-MS-MS鉴定，采用生物信息学分析，该蛋白与甘油醛-3-磷酸脱氢酶的同源性高达78%左右。.（4）PSP脱除及机理研究.采用羧甲基壳聚糖对牡蛎进行PSP脱除，结果表明：添加羧甲基壳聚糖牡蛎组织中PSP都随净化时间的延长逐渐减少，内脏中毒素排出速率最快，肌肉中毒素排出速率最慢。分析PSP结合蛋白和壳聚糖衍生物对PSP吸附性质，以及实验结果表明牡蛎净化中是以竞争性吸附机制，脱除牡蛎中PSP。