基于光诱导的小米脂质氧化劣变机理研究

Without the protection of bran, millet is prone to deterioration during storage and sales, which will result in quality decay and economic loss. Suppression of deterioration is the key scientific question that needs to be solved urgently in millet storage. In the previous study, we found that red light enhance the activity of lipoxygenase (LOX), and promote malondialdehyde accumulation, while blue light can slow this process. However, the mechanism of red and blue light affect the millet quality is not clear. To clarify the mechanism of light induced detrimental, this research will investigate the changes of microstructure, lipid oxidation index and related enzyme activities in different light conditions, determine the relationship between lipid stability and light conditions and its change discipline during storage. Then analyze the expression levels, protein modification status, and enzyme activity of LOX in molecular and biochemical level， preliminarily reveal the molecular mechanism of light affecting the change of LOX activity. Screening of light-induced lipid biomarkers using metabolomics techniques, identify the structure of biomarkers, analyze the regulation of lipid metabolism in millet under different light conditions, and clarify the mechanism of lipid changes in light induced deterioration. Our results will provide an innovative idea and method for controlling cereal deterioration during storage.

小米失去谷壳保护在储藏销售过程中易发生劣变，劣变严重影响其营养品质和商品价值，抑制劣变是当前小米储藏加工中亟待解决的关键科学问题。本项目组前期研究发现，红光会加快脂氧合酶（LOX）活性升高和丙二醛积累，进而降低小米品质，蓝光则会减缓这一过程，但红蓝光影响小米品质的调控机制尚不清楚。本项目拟在此基础上研究储藏过程中光诱导小米劣变机制。首先，分析在储藏过程中，不同光照条件小米微观结构、脂质氧化指标以及相关酶活性的变化，确定脂质稳定性与光照的关系以及在储藏劣变中的变化规律；然后，筛选与储藏功能相关的LOX基因，研究其转录和蛋白修饰的变化规律，结合酶活数据，初步揭示光照影响LOX活性变化的分子机制；最后，利用代谢组学技术，筛选响应光诱导的脂类生物标志物，鉴定标志物结构，分析小米在不同光照下脂质代谢调节规律，阐明脂质变化在光诱导劣变中的作用机制。本研究将为谷物储藏期品质劣变控制提供新思路和新手段。

小米失去了谷壳的保护，储藏稳定性变差，储藏过程中易发生劣变现象。劣变严重影响了小米的营养品质和商品价值，控制劣变是小米储藏加工中亟待解决的关键科学问题。主要完成以下研究工作：研究了光照对小米贮藏脂肪酸值、碘值、丙二醛和相关酶活性（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、脂肪酶、脂氧合酶）的变化规律，解析储藏过程中引起小米脂质稳定性变化的原因。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对不同光照条件下小米储藏过程中的微观结构进行研究。结果表明蓝光处理可以延缓储藏期小米颗粒表面形态，淀粉蛋白分布变化和内部细胞中蛋白体、脂肪体的降解速度，有效延缓储藏期小米品质劣变。鉴定出不同光照条件下共52种挥发性化合物，主要为烃类、酯类、醇类等。分析发现4-乙基苯甲醛、2-乙基-1-己醇、正十一烷等十五种化合物与小米脂质氧化相关性均显著，这些化合物含量的改变可能是小米脂质氧化引起风味品质劣变的直接原因。利用代谢组学对小米进行代谢产物分析，筛选出储藏过程中的关键代谢物质，解析储藏期间引起劣变的机制。综上所述结果，本研究为探索小米储藏期间劣变的机制奠定了坚实的工作基础。