碘生物地球化学行为的125Ⅰ示踪与植物中生物碘的稳定性研究

摘要

碘是人体必需的微量元素,人体缺碘可以导致一系列生理紊乱及生物功能异常,引起甲状腺肿和克汀病,特别是影响儿童生长发育,造成智力残疾,人体补碘已成为全球范围的一个公共卫生问题。本文利用同位素示踪技术、箱式模型、组织化学定位法以及常规物理化学实验法研究了碘在土壤-植物系统中的生物地球化学迁移和转化特征,以及碘在植物体内的形态分布和活化机制,探讨了利用农业生物强化法提高蔬菜中碘的含量以改善人体碘的营养水平,为富碘蔬菜的筛选及碘的农业生物强化法的产业化应用推广,从而探询更为高效、安全的人体自然补碘补碘新途径提供理论上和技术上的科学依据。主要的研究结果如下:在浸泡海带的过程中发现,浸泡出的海带碘量与浸泡时间的长短、浸泡水量、浸泡温度与浸泡液的酸碱度均有一定的关系,而浸泡时间与浸泡温度影响最为显著。浸泡8小时后,溶出的总碘趋于一稳定值,而浸泡温度在40—45℃时浸泡液碘含量达到极值。运用同位素(125I)示踪技术很好的模拟了碘在土壤中的迁移和扩散行为。迁移实验结果表明引入土壤的125I随深度呈指数衰减,绝大部分125I(青紫泥97.73％,小粉土93.98%)集中在土壤0～10cm表层内,青紫泥中125I在垂直方向上的衰减快于小粉土,淋溶试验的结果表明,青紫泥土壤中对碘的保存能力大于小粉土。运用箱式模型分析了土壤—青菜生态系统中125I的生物地球化学迁移与转化。结果表明土壤和青菜中125I的动态分布服从指数变化方程,土壤和青菜中的碘可以相向迁移,青菜中碘的积累量即为土壤和青菜中碘迁移量的差值。水培条件下,青菜、辣椒和茄子根部都能迅速吸收125I并向地上部分输送,各部位125I的比活度大小顺序是根>茎>叶>果,青菜(叶菜类)可食部分对碘的累积明显高于茄子和辣椒(果菜类)。在含125I水培液中培养96h后,青菜运输指数达到23.7,辣椒和茄子的运输指数分别为8.9和3.6。大棚实验表明蔬菜可以吸收累积外源碘,供试蔬菜可食部位对碘的吸收均随着海藻碘肥添加浓度的提高而增加,不同类型蔬菜可食部位对碘的吸收能力存在明显的差异,对碘的积累能力叶菜类>茎菜类>根菜类>果菜类。对比外源碘KI和海藻碘肥的施肥效果,施用外源碘KI土壤中的碘具有较高的生物有效性,施用海藻碘肥土壤中的碘具有更长的持效性。海藻碘肥是培育含碘蔬菜更为理想的外源碘,而且土施比喷施更有利于碘的累积。在空心菜植株体内,有机碘和无机碘共存,水不溶性碘占49.61%,水溶性碘占50.39%,其中水溶性碘有66.72%以碘离子(I-)的形式存在,蛋白质结合碘占所吸收的碘为3.68%,非蛋白质结合碘为82.32%。空心菜中的碘大部分存在于细胞可溶部分,占全株碘总量的59.0%-60.1%,细胞器和细胞壁中的碘分别占全株碘总量的19.2%-19.5%和20.4%-21.8%。空心菜吸收I-能够增加维生素C的含量,空心菜吸收了IO3-和CH2ICOO-后,会使空心菜的维生素C含量降低,空心菜在吸收了IO3-和I-后,会不同程度地提高体内硝酸盐含量。在同样的烹饪条件下,碘盐和碘菜相比,碘盐中的碘损失明显高于碘菜中的碘损失。蔬菜作为富碘作物的材料可以以多种方式满足动物和人类对碘的需求,具有明显的应用价值。

目录

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第一章 绪论

1.1 碘与人体健康

1.1.1 碘的生理学作用

1.1.2 碘缺乏的成因

1.1.3 碘缺乏对人体健康的危害

1.1.4 碘缺乏病的现状及病区分布

1.1.5 我国对碘缺乏病的研究进展

1.2 传统补碘方法的局限性

1.3 本研究的主要目的和内容

1.3.1 背景

1.3.2 主要研究内容

第二章 环境中的碘与碘的生物地球化学循环

2.1 环境中的碘

2.1.1 海洋中的碘

2.1.2.岩石中的碘

2.1.3 大气中的碘

2.1.4 饮用水中的碘

2.1.5 土壤中的碘

2.1.6 植物中的碘

2.2 碘在环境中的生物地球化学循环

第三章 海藻中生物碘的活化

3.1 海带生物活性碘的浸溶实验

3.1.1 海藻碘的溶出试验

3.1.2 碘的测定

3.2 浸泡时间对海藻碘溶出量的影响

3.3 水量与海藻碘溶出量的关系

3.4 温度与海藻碘溶出量的关系

3.5 pH值与海藻碘溶出量的关系

3.6 本章小结

第四章 土壤碘的环境与生物地球化学迁移特征

4.1 同位素示踪技术

4.2 外源碘在环境中迁移的实验

4.2.1 供试土壤

4.2.2 同位素

4.2.3 ~(125)Ⅰ在土壤中迁移实验处理

4.2.4 土壤-青菜系统中碘的动态变化

4.2.5 挥发性碘的收集

4.2.6 酸碱度对土壤碘迁移的影响

4.3 ~(125)Ⅰ在土壤中的垂直分布

4.4 土壤淋溶水中~(125)Ⅰ的动态变化及迁移

4.5 土壤-青菜系统中碘地球化学转移的定量模式

4.6 土壤酸碱度对碘迁移的影响

4.7 本章小结

第五章 蔬菜对外源碘的吸收特征

5.1 蔬菜对水培液中外源碘的吸收与累积

5.1.1 青菜对水培液中外源碘的吸收

5.1.2 辣椒对水培液中外源碘的吸收

5.1.3 茄子对水培液中外源碘的吸收

5.2 蔬菜对土壤外源碘的吸收与积累

5.2.1 青菜对盆栽土壤外源碘的吸收

5.2.2 大田蔬菜对外源碘的吸收和累积

5.3 本章小结

第六章 蔬菜中碘的形态分布及其对品质的影响

6.1 蔬菜中碘形态分布及其对品质影响的实验处理

6.1.1 样品培育

6.1.2 碘在蔬菜体内的亚细胞分配

6.1.3 结合态碘的分离和测定

6.1.4 维生素C含量的测定

6.1.5 硝酸盐含量的测定

6.2 空心菜体内碘的亚细胞分配

6.3 空心菜体内结合态碘的含量分布

6.4 不同形态碘对蔬菜维生素C含量的影响

6.5 不同形态碘对蔬菜硝酸盐含量的影响

6.6 本章小结

第七章 蔬菜植物中生物碘的稳定性

7.1 碘菜和碘盐中碘挥发的实验

7.1.1 主要原料及实验仪器

7.1.2 碘菜烹饪实验处理

7.1.3 碘盐烹饪实验处理

7.1.4 样品测定

7.1.5 碘菜浸泡实验处理

7.2 烹饪温度与碘挥发的关系

7.3 烹饪时间与碘挥发量的关系

7.4 碘菜浸泡碘的溶出量

7.5 本章小结

第八章 结论

参考文献

作者简介

致谢