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核桃(Juglans regiaL.)是世界“四大干果”之一,有着营养、益智、药用和食疗等多重价值。核桃乳是一款以优质核桃仁为原料加工制造的纯天然植物蛋白饮料,倍受消费者喜爱。但市场上核桃乳掺杂使假现象层出不穷,急需建立针对核桃乳等坚果饮料的实用、快捷、准确的真伪鉴定方法。因此,本研究以市售常见的10种坚果及非坚果大豆和9种不同品牌的核桃乳及1款山核桃乳为研究对象,采用DNA条形码、高分辨率熔解曲线(High-resolution melting,HRM)以及环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)这3种方法对市售核桃乳、山核桃乳进行快速真伪鉴定。主要研究结果如下:
(1)坚果及核桃乳高质量DNA提取方法的比较及优化:通过3种方法提取坚果DNA,筛选出CTAB传统试剂方法提取的坚果DNA质量最佳,浓度范围是122-1024ng·μL-1,纯度OD值在1.8-2.0之间且片段完整。针对核桃乳样品,比较了3种预处理方式及6种不同DNA提取方法,筛选得出抽真空冻干优于其他两种预处理方法,CTAB与AxyGen试剂盒结合方法能提取到浓度值在65-135ng·μL-1、纯度值接近1.80的高质量核桃乳DNA。
(2)最适坚果DNA条形码序列的筛选构建及核桃乳真伪鉴定:选取植物基因组间隔区ITS2、叶绿体基因组编码区rbcL以及非编码区psbA-trnH作为候选DNA条形码序列。综合扩增、测序、比对成功率以及碱基含量、种内种间遗传距离、系统发育树等生物信息学分析,筛选得到ITS2是区分核桃、花生等不同坚果的最适DNA条形码。基于ITS2序列对9种核桃乳及1种山核桃乳样品进行PCR扩增、测序及数据库比对分析。发现在9种不同品牌核桃乳中,8款核桃乳样品测序比对结果是核桃。然而有1款核桃乳(25-27号)测序比对结果为花生,1款山核桃乳(28-30号)测序比对结果为核桃,说明这2款产品主成分均与标签标注不符。
(3)DNA条形码与HRM分析技术结合鉴定核桃乳真伪:分别基于植物DNA条形码ITS2和psbA-trnH序列设计HRM分析引物,利用实时定量PCR的HRM分析对市售核桃乳、山核桃乳进行目的种源(核桃、山核桃)及常见掺假物种(花生、大豆)成分鉴定。HRM分析结果均显示,8款核桃乳和28-30号山核桃乳样品曲线与标准品核桃高度相似或重叠,系统匹配为核桃。但25-27号核桃乳样本的HRM曲线、熔解温度均与标准品花生重叠,2种基因系统匹配结果均为花生。混合标准品掺假浓度结果显示,25-27号核桃乳掺假量浓度高于90%。说明25-27号核桃乳和28-30号山核桃乳属于以次充好的掺假产品。
(4)DNA条形码与LAMP技术结合鉴定核桃乳:基于ITS2序列设计核桃特异性LAMP扩增引物组,实验验证了引物特异性良好,且灵敏度检测为1%,对9种市售核桃乳及1款山核桃乳进行了LAMP真伪鉴定。结果显示除9号品牌核桃乳无LAMP特征条带外,其余样品均有清晰条带,其中包括10号山核桃乳,说明有1款核桃乳无目的种源核桃成分,另外一款山核桃乳中含有核桃。基于特定条形码序列的LAMP检测能实现对核桃乳恒温、快速、准确的真伪鉴定,为植物蛋白饮料食品标签标识符合性检验提供科学依据。
(1)坚果及核桃乳高质量DNA提取方法的比较及优化:通过3种方法提取坚果DNA,筛选出CTAB传统试剂方法提取的坚果DNA质量最佳,浓度范围是122-1024ng·μL-1,纯度OD值在1.8-2.0之间且片段完整。针对核桃乳样品,比较了3种预处理方式及6种不同DNA提取方法,筛选得出抽真空冻干优于其他两种预处理方法,CTAB与AxyGen试剂盒结合方法能提取到浓度值在65-135ng·μL-1、纯度值接近1.80的高质量核桃乳DNA。
(2)最适坚果DNA条形码序列的筛选构建及核桃乳真伪鉴定:选取植物基因组间隔区ITS2、叶绿体基因组编码区rbcL以及非编码区psbA-trnH作为候选DNA条形码序列。综合扩增、测序、比对成功率以及碱基含量、种内种间遗传距离、系统发育树等生物信息学分析,筛选得到ITS2是区分核桃、花生等不同坚果的最适DNA条形码。基于ITS2序列对9种核桃乳及1种山核桃乳样品进行PCR扩增、测序及数据库比对分析。发现在9种不同品牌核桃乳中,8款核桃乳样品测序比对结果是核桃。然而有1款核桃乳(25-27号)测序比对结果为花生,1款山核桃乳(28-30号)测序比对结果为核桃,说明这2款产品主成分均与标签标注不符。
(3)DNA条形码与HRM分析技术结合鉴定核桃乳真伪:分别基于植物DNA条形码ITS2和psbA-trnH序列设计HRM分析引物,利用实时定量PCR的HRM分析对市售核桃乳、山核桃乳进行目的种源(核桃、山核桃)及常见掺假物种(花生、大豆)成分鉴定。HRM分析结果均显示,8款核桃乳和28-30号山核桃乳样品曲线与标准品核桃高度相似或重叠,系统匹配为核桃。但25-27号核桃乳样本的HRM曲线、熔解温度均与标准品花生重叠,2种基因系统匹配结果均为花生。混合标准品掺假浓度结果显示,25-27号核桃乳掺假量浓度高于90%。说明25-27号核桃乳和28-30号山核桃乳属于以次充好的掺假产品。
(4)DNA条形码与LAMP技术结合鉴定核桃乳:基于ITS2序列设计核桃特异性LAMP扩增引物组,实验验证了引物特异性良好,且灵敏度检测为1%,对9种市售核桃乳及1款山核桃乳进行了LAMP真伪鉴定。结果显示除9号品牌核桃乳无LAMP特征条带外,其余样品均有清晰条带,其中包括10号山核桃乳,说明有1款核桃乳无目的种源核桃成分,另外一款山核桃乳中含有核桃。基于特定条形码序列的LAMP检测能实现对核桃乳恒温、快速、准确的真伪鉴定,为植物蛋白饮料食品标签标识符合性检验提供科学依据。