基本信息
- 項目名稱：
- 蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ與牛血清白毒性作用機理的研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 此項目是國際上首先提出蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ與牛血清白蛋白毒性作用機理的研究及毒性比較的評價體系。從微觀層面研究蘇丹紅對牛血清白蛋白的猝滅方式、結合力以及對蛋白骨架和對蛋白二級三級結構和物理結構的影響；進而對其與蛋白質結合位點及周圍化學環(huán)境做出準確判斷。從化學角度更加詳細地分析兩者的結合帶來的圖譜變化，并對紫外強吸收峰變化的原因，熒光內(nèi)濾效應的去除方法等解釋。
- 詳細介紹：
- 2011年4月23日，國家衛(wèi)生部正式公布47種食品中可能違法添加的非食用物質名單，排名第二位的就是蘇丹紅。 蘇丹紅為何屢禁不止？不同種類蘇丹紅對人體的具體致毒情況如何？微觀致毒機理如何？如何更好的檢測和預防食品中的蘇丹紅？如何準確醫(yī)治因食用含有蘇丹紅的食品而造成的疾?。? 基于對以上現(xiàn)象的思考，作者開始了挑戰(zhàn)的旅程…… 首先，我們進行了兩次大型的實地調(diào)研。1年來我們分別深入政府、企業(yè)、醫(yī)院、社區(qū)、校園等地對產(chǎn)品質量監(jiān)管人員、環(huán)保執(zhí)法人員、醫(yī)療護理人員、社區(qū)公眾以及學生五類群體中展開調(diào)研。我們發(fā)放問卷2219份，回收有效問卷989份。通過訪談錄音整理以及數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)：公眾對蘇丹紅食品的認知及辨別存在盲區(qū)；目前我國食品安全檢測有滯后性，標準體系存在不規(guī)范、不健全的現(xiàn)象，短期內(nèi)無法完全杜絕蘇丹紅被不法商販應用于食品中；社會對蘇丹紅的毒性認識停留在與小鼠作用的實驗結果：蘇丹紅I號（宏觀層面）具有致癌作用。 接下來，我們決定通過科學的研究，系統(tǒng)準確地從微觀角度解釋不同種類的蘇丹紅在人體水環(huán)境下與牛血清白蛋白（對人血清白蛋白絕對參考）毒性作用的機理，從而為醫(yī)療方面更好的處理因食用含蘇丹紅食品而造成人體健康損害的問題提供有效幫助。在劉汝濤教授的指導下，作者查閱了大量的相關文獻發(fā)現(xiàn)目前對蘇丹紅的學術研究現(xiàn)狀：“在蘇丹紅的科學研究方面，對食品中蘇丹紅含量的測定研究較多，而對其毒性的研究較少。僅有的一些研究大多都只是針對蘇丹紅I號，對于其他種類的蘇丹紅毒性的研究目前未見報道，而且在已有的研究中還存在著一些不夠嚴謹之處?！绷⒆阌诖耍髡咧贫丝茖W的實驗計劃并成功申請國家大學生創(chuàng)新實驗計劃基金的國家級立項。一年的刻苦實驗，作者完成《Binding of Sudan II and Sudan IV to Bovine Serum Albumin: Comparison Studies》。該文章的英文版已經(jīng)投到《Food Chemistry》雜志，現(xiàn)處于修回階段。該論文的創(chuàng)新點可總結為以下幾點： 一、該作品是國際上首先提出蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ與牛血清白蛋白（可完全類比人血清白蛋白）毒性作用機理的研究及其毒性比較的評價體系。（科技查新報告可證明） 二、該文通過采用熒光光譜、共振光散射法、紫外可見光譜法、圓二色光譜法、分子探針方法、分子模擬等手段在模擬人體環(huán)境從微觀（目前對蘇丹紅的研究及結論多為宏觀層面）層面研究蘇丹紅對牛血清白蛋白的猝滅方式、結合力、結合常數(shù)以及其對蛋白骨架、熒光基團微環(huán)境的影響和對蛋白二級三級結構的影響，同時通過實驗對其與蛋白質結合位點及周圍化學環(huán)境做出準確判斷；通過全方位的表征、系統(tǒng)的分析蘇丹紅對蛋白質物理結構的作用，得出準確、可靠的結論。 三、作者在本文中從化學的角度更加詳細地分析由兩者的結合帶來的圖譜變化，并對一些近年來許多文獻中未涉及或涉及到但未作解釋的現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的解釋（如紫外強吸收峰變化的原因，熒光內(nèi)濾效應的產(chǎn)生以及去除方法)。 現(xiàn)在，作者正在進行蘇丹紅對DNA致毒機理的研究。從多方面對蘇丹紅的毒性進行更深入的研究，進而為研究蘇丹紅的致癌作用提供科學依據(jù)并為其治療與檢測提供理論支持。我們希望通過實際行動引導人們正確認識蘇丹紅，并為檢測蘇丹紅在數(shù)據(jù)分析和標準制定方面提供一定的依據(jù)，為預防和治療蘇丹紅導致的公眾健康問題提供可靠信息。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的： 1、從微觀層面解釋蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ的致毒機理，為蘇丹紅引起健康問題的治療提供理論支持。 2、國際上對食品中蘇丹紅含量的測定研究較多，而對其毒性研究較少，僅有的一些研究大多針對蘇丹紅I號。 3、研究蘇丹紅與牛血清白蛋白的毒性作用機理可反映蘇丹紅與人血清白蛋白的毒性作用機理。 基本思路：熒光光譜法——紫外可見吸收光譜——圓二色譜——蘇丹紅與BSA的分子對接。
科學性、先進性及獨特之處
- （1）本項目得到國家大學生創(chuàng)新實驗計劃立項支持； （2）國際上首先提出蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ與牛血清白蛋白致毒機理的研究及其毒性比較的評價體系。 （3）對蘇丹紅毒性認定現(xiàn)停留在宏觀層面，我們從微觀層面更準確地研究并比較不同種類蘇丹紅對牛血清白蛋白的致毒機理； （4）我們從化學的角度詳細地分析兩者的結合帶來的圖譜變化，并針對多年來國內(nèi)外許多文獻中缺乏解釋的現(xiàn)象進行了詳細解釋。
應用價值和現(xiàn)實意義
- （1）為食品安全的檢測和環(huán)境監(jiān)測提供技術引導； （2）比較出蘇丹紅Ⅱ、Ⅳ毒性作用的大小，并解釋其致毒機理，給出可靠的評價體系； （3）為蘇丹紅食品引起公眾疾病的致病機理和治療提供可參考的信息。
學術論文摘要
- 本文從分子水平上運用熒光光譜、紫外可見吸收光譜、圓二色譜和分子模擬等手段對蘇丹紅II號及IV號與牛血清白蛋白（BSA）的作用進行了研究，并考察了兩類蘇丹紅與BSA之間的作用模型、結合常數(shù)以及對蛋白的構象影響。結構分析表明蘇丹紅II號和IV號均在蛋白疏水腔中通過范德華力與蛋白結合。另外，通過計算發(fā)現(xiàn)，蛋白質分子與蘇丹紅的結合比例大約為1：1，蘇丹紅II號和IV號在298K下的總結合常數(shù)分別預估為1.22×104 M-1 和1.48×104 M-1。從BSA的紫外吸收光譜中可以發(fā)現(xiàn)，蘇丹紅IV號對BSA骨架結構的破壞與蘇丹紅II號相比更嚴重。同時，對于同濃度的蘇丹紅染料，蘇丹紅IV號使BSA的二級結構發(fā)生更多改變，伴隨BSA的α螺旋的輕微減少和β折疊含量的增加，這都表明在蘇丹紅的作用下部分蛋白質發(fā)生了變性。
獲獎情況
- 1.本作品獲得第十二屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學生學生課外學術科技競賽特等獎； 2.本作品英文版《Binding of Sudan II and Sudan IV to Bovine Serum Albumin: Comparison Studies》Lu Dawei，Zhao X C，Zhang B，Liu R T.已投《Food Chemistry》雜志(影響因子3.176），現(xiàn)已接到編輯部修改意見并已修改交回； 3.2010年度國家大學生創(chuàng)新實驗計劃項目XX大學優(yōu)秀結題報告。
鑒定結果
- 《教育部科技查新工作站Z06》查新鑒定： 在國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻中，未見與“蘇丹紅II和IV對牛血清白蛋白致毒機理的研究”相同的文獻報道。
參考文獻
- 1.Li, L.; Gao, H. W.; Ren, J. R.; Chen, L.; Li, Y. C.; Zhao, J. F.; Zhao, H. P.; Yuan, Y.: Binding of Sudan II and IV to lecithin liposomes and E-coli membranes: insights into the toxicity of hydrophobic azo dyes. Bmc Structural Biology 2007, 7. 2.Charbonneau, D. M.; Tajmir-Riahi, H. A.: Study on the Interaction of Cationic Lipids with Bovine Serum Albumin. Journal of Physical Chemistry B 2010, 114, 1148-1155. 3.Charbonneau, D. M.; Tajmir-Riahi, H. A.: Study on the Interaction of Cationic Lipids with Bovine Serum Albumin. Journal of Physical Chemistry B 2010, 114, 1148-1155 4.Sudlow, G.; Birkett, D. J.; Wade, D. N.: Further Characterization of Specific Drug Binding Sites on Human Serum Albumin. Molecular Pharmacology 1976, 12, 1052-1061.
同類課題研究水平概述
- 蘇丹紅帶來的食品安全問題已引起世界范圍內(nèi)的廣泛關注。目前國內(nèi)外市場上的蘇丹紅主要分為蘇丹紅Ⅰ、蘇丹紅Ⅱ、蘇丹紅Ⅲ與蘇丹紅Ⅳ。國內(nèi)外對食品中蘇丹紅含量的測定研究較多，而對其毒性研究較少。而僅有的毒性研究也大多是針對蘇丹紅I號對動物體和細胞的研究，從生物大分子層面研究更是鳳毛麟角。在結構上，蘇丹紅Ⅰ與蘇丹紅Ⅲ基本相同，Ⅱ與Ⅳ十分相似。通過系統(tǒng)采用熒光光譜、紫外可見光譜、圓二色光譜等方法，對蘇丹紅Ⅱ號和Ⅳ號進行比較，研究蘇丹紅與BSA在人體水環(huán)境下的結合機理其結構差異對DNA的不同影響還鮮見報道，對于評價Ⅱ與Ⅳ毒性大小的方案在近二十年的相關文獻中也未見報道。 對于一些使用此類實驗研究方法的其他相近的研究，大多數(shù)對實驗現(xiàn)象未作出詳細的解釋。本實驗針對這些問題，查閱了大量有關文獻，依據(jù)Jacas等權威期刊給出的理論信息，對實驗現(xiàn)象所反映的本質問題給出了較為詳細的解釋，填補了此方面研究匱乏的空白，為用類似方法研究小分子致毒機理的學者提供了具有學術價值的參考。
