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响应面法优化辣木叶中水溶性蛋白提取工艺研究

代佳和, 罗旋飞, 史崇颖, 赵存朝, 盛军, 田洋, 陶亮

代佳和, 罗旋飞, 史崇颖, 等. 响应面法优化辣木叶中水溶性蛋白提取工艺研究[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2020, 35(1): 130-138. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).201805050
引用本文: 代佳和, 罗旋飞, 史崇颖, 等. 响应面法优化辣木叶中水溶性蛋白提取工艺研究[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2020, 35(1): 130-138. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).201805050
Jiahe DAI, Xuanfei LUO, Chongying SHI, et al. Optimization of Extraction Process for Water-soluble Protein of Moringa oleifera Leaves by Response Surface Methodology[J]. JOURNAL OF YUNNAN AGRICULTURAL UNIVERSITY(Natural Science), 2020, 35(1): 130-138. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).201805050
Citation: Jiahe DAI, Xuanfei LUO, Chongying SHI, et al. Optimization of Extraction Process for Water-soluble Protein of Moringa oleifera Leaves by Response Surface Methodology[J]. JOURNAL OF YUNNAN AGRICULTURAL UNIVERSITY(Natural Science), 2020, 35(1): 130-138. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).201805050

响应面法优化辣木叶中水溶性蛋白提取工艺研究

基金项目: 云南省教育厅科学研究基金项目(2016YJS061);国家自然科学基金项目(31560431);中国木薯产业技术体系(CARS-11-YNSJ);农业部热带技术试验示范项目(K2500053)
详细信息
    作者简介:

    代佳和(1992—),女,云南大理人,博士研究生,主要从事食品资源与营养工程研究。E-mail: 554741219@qq.com

    通信作者:

    盛军(1962—),男,辽宁本溪人,博士,教授,主要从事生物大健康研究。E-mail: shengj@ynau.edu.cn

    陶亮(1987—),男,山东济南人,博士,讲师,主要从事食品科学研究。E-mail: taowuliang@163.com

  • 中图分类号: S 794.9; TS 201.2

摘要:
目的 辣木总蛋白含量高,但溶解差,水溶性蛋白提取率低,本研究采用超声波辅助酸溶法提取辣木叶中水溶性蛋白。
方法 以辣木叶为原料,分析超声波功率、超声时间、提取温度、水浴时间和溶液pH值6个因素对其水溶性蛋白提取率的影响,在单因素试验的基础上,通过响应面法优化酸法提取辣木蛋白的最佳工艺条件。
结果 响应面优化结果表明:对蛋白提取率的影响依次为溶液pH>料液比>超声时间>水浴温度,最优提取条件为料液比1∶70 (g∶mL)、超声波功率300 W、超声时间30 min、浸提水浴温度53 ℃、溶液pH 1.4、水浴浸提时间60 min,此条件下的水溶性蛋白提取率最高,可达(79.36±1.13) mg/g,与预测值80.194 mg/g基本相符。
结论 本研究提高了水溶性蛋白的提取率,对辣木产业发展及蛋白系列产品开发及蛋白活性研究具有一定的促进意义。

 

Optimization of Extraction Process for Water-soluble Protein of Moringa oleifera Leaves by Response Surface Methodology

Abstract:
Purpose Moringa oleifera protein content is high, but is poor water solubility, and low extraction rate. To study the extraction and increase the extraction rate of soluble protein from Moringa leaves.
Method Application of acid dissolution and ultrasonic wave assisted extraction of protein was studied by using dry Moringa leaves as a raw material by single factor experiment and response surface methodology to determine the best extraction process. The extraction of protein was investigated with response to six main variables, including ultrasonic power, ultrasonic time, extraction temperature, bath time and pH value.
Result The best extraction conditions were determined by Box-Behnken center united experimental design as follows: the ratio for material and liquid was 1∶70 (g∶mL), ultrasonic power of 300 W, Ultrasound time of 30 min, bath temperature of 53 ℃, pH value of 1.4, bath time of 60 min, the order of influence on the protein extraction rate was alkali solution pH> liquid material ratio> ultrasonic temperature> ultrasonic time,under which the yield of protein in the extracts reached (79.36±1.13) mg/g, consistent with the response surface prediction of 80.194 mg/g.
Conclusion The extraction rate of water-soluble protein was improved by this method, which was certain significance for the development of Moringa industry and the development of protein series products.

 

  • 牛属于脊椎动物亚门(Vertebrata)哺乳纲(Mammalia)偶蹄目(Artiodactyla)反刍亚目(Ruminar)洞角科(Covicornia)牛亚科(Bovedae)牛属(Bos),可分为普通牛(B. taurus)和瘤牛(B. indicus) 2个类型。近年对世界范围内牛种线粒体DNA控制区(mitochondrial DNA control region,mtDNA D-loop)序列的研究表明:普通牛和瘤牛各自起源于独立的驯化事件[1-2]。普通牛的驯化中心位于近东地区,欧洲、非洲和东北亚地区也可能存在普通牛的驯化事件;瘤牛则可能起源于印度河流域[3-4]。在普通牛中主要存在5个mtDNA世系(T和T1~T4),且这些世系存在明显的地理区域分布,近东和欧洲地区以T、T2 和 T3世系为主,非洲地区以T1世系为主,而T4世系为东北亚所特有;在瘤牛中存在2个mtDNA世系(I1和I2),常见于印度次大陆,且以I1世系为主[1-3]。对中国家牛的mtDNA世系研究表明:中国家牛普遍存在普通牛和瘤牛2个血统[2, 5],且普通牛血统构成主要包含T1~T4 mtDNA世系,瘤牛血统则包含I1和I2 mtDNA世系。

    昭通牛因产于云南省昭通市而得名,在全市各县(区)均有分布。昭通市位于云南省东北部,地处云、贵、川三省结合部的乌蒙山腹地,群山林立,水资源和饲料资源丰富,为昭通牛遗传资源的形成和养殖提供了良好条件[6-7]。昭通牛属役肉兼用型牛种,体型中等,体质结实,结构匀称,短宽平直,被毛以黄色为主;对当地自然生态条件有良好的适应性,具有耐粗饲、抗逆性和抗病力强等优良种质特性[6]。昭通牛于1980年全国畜禽品种资源调查时定名,属云南省地方优良品种,于1987年列入《云南省家畜家禽品种志》,2011年列入《中国畜禽遗传资源志·牛志》。

    畜禽的遗传多样性不仅可以描述群体的遗传背景信息,为其保种和选育提供参考,还对群体的亲缘关系、起源分化和基因渗入等研究具有重要意义[1]。近年来,多个遗传标记被用于遗传多样性的研究中,其中mtDNA D-loop序列主要用于畜禽母系遗传研究。mtDNA具有分子结构简单、不重组和高突变等特征,在哺乳动物中遵循严格的母系遗传,是物种鉴定和祖先母系起源研究的最佳遗传标记。mtDNA D-loop区是线粒体基因组中突变率最高的区域,因此被广泛用于畜禽遗传多样性研究[8]。2000年前,引入外来商业化牛品种进行的杂交改良对昭通牛的影响较大,导致其血统混杂,纯种牛数量急剧减少[6-7]。虽然已有研究对昭通牛的遗传多样性进行了报道[9-11],但都是几年甚至10年前的研究,且当时研究的样品数量有限,不能准确反映当前该牛的群体遗传结构状况。考虑到当前昭通牛保种与选育利用的迫切需要,本研究利用mtDNA D-loop区序列为遗传标记,采用PCR产物直接测序技术对当前该牛的群体变异进行检测,进一步结合已发表的云南本地其他牛的mtDNA数据进行深入的群体遗传学分析,试图从母系遗传的角度阐明昭通牛的群体遗传结构、血统构成和起源分化,为该牛的保种和选育提供依据。

    在云南省昭通市昭阳区旧圃镇和彝良县洛泽河镇采集了98份昭通牛耳组织样品(45头母牛和53头公牛),置于装有500 µL 95%酒精的1.5 mL离心管中带回实验室,−20 ℃保存,用于基因组DNA的提取。样品的采集由当地畜牧部门的专家负责纯种牛的鉴定,要求具备典型的品种特征、无直接血缘关系且在分布上具有代表性。为了更好地评价昭通牛的遗传多样性特征并弄清其与云南其他地方牛种的遗传差异,从NCBI数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下载了189条云南地方牛的mtDNA D-loop区序列(GenBank登录号:MF410466~MF410654),其中包括53头文山牛、34头德宏高峰牛、49头迪庆牛和53头滇中牛,用于与本研究数据进行比较分析。

    采用酚—氯仿法提取基因组DNA,并用TE液溶解,再用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测DNA原液的完整性,用Nano Drop 2000紫外可见分光光度计(Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA,USA)检测其质量浓度和OD值,并稀释成质量浓度为100 ng/µL的DNA工作液备用。

    所用引物为LOFTUS等[12]公布的特异性引物扩增D-loop全序列片段(Cattle-F_L15757:5 ′ -CTGCAGTCTCACCATCAACC-3 ′ ,Cattle-R_H496:5 ′-GGGGTGTAGATGCTTGC-3′),目的片段扩增及测序所需引物相同。PCR反应体系为20.0 μL,包括10×buffer (Mg2+ 15 mmol/mL) 2.0 μL,dNTP 1.6 μL,10 μmol/μL上、下游引物各0.4 μL,5 U/μL rTaq DNA聚合酶0.1 μL和100 ng/µL的 DNA工作液模板2.0 μL,加ddH2O补足体系。反应程序为:95 ℃预变性3 min→34个循环(94 ℃变性30 s→60 ℃退火40 s→72 ℃延伸40 s)→72 ℃后延伸5 min。PCR产物由生工生物工程(上海)股份有限公司进行双向直接测序。

    采用Lasergene软件包(DNA Star Inc.,USA)[13]中的SeqMan程序对昭通牛mtDNA D-loop序列进行人工校正和输出;采用ClustalX软件[14]进行序列比对,采用BioEdit软件[15]调整和编辑比对好的序列;采用MEGA6软件[16]对序列进行单倍型输出和碱基组成分析,计算群体内遗传距离和群体内遗传多样性指数等;群体间遗传距离采用最大似然法基于T92+G模型进行估算,采用Bootstrap法(5 000次)估算稳健的标准误差,然后采用邻接法根据群体间遗传距离构建群体间遗传关系树,并利用在线软件iTOL (https://itol.embl.de/#)对其进行美化;利用DNASP 6软件[17]计算群体遗传多样性参数(单倍型数、单倍型多样度和核苷酸多样度),估算群体间的遗传分化指数(genetic differentiation index,Fst值),根据公式Nm=(1/Fst−1)/4[18]计算基因流(gene flow,Nm值);采用Network 10软件(https://www.fluxus~engineering.com/)的中接法构建昭通牛群体各单倍型遗传关系的中介网络图,其中赋予转换和插入/缺失的权重分别为10和15;采用MEGA6软件[16]构建昭通牛群体单倍型的系统发育树。

    昭通牛mtDNA D-loop区的突变位点及定义的单倍型如图1所示。98头昭通牛的mtDNA D-loop区序列扩增片段长915 bp,去掉两端测序质量较差的序列后,用于分析的序列长度为898 bp。序列中A、T、C和G碱基的平均含量分别为33.30%、29.00%、23.90%和13.80%,序列A+T平均含量为62.30%,共检测到73个核苷酸替换位点和3个插入/缺失,核苷酸替换位点约占检测核苷酸位点总数的8.13%,核苷酸替换主要为转换。在发现的73个突变位点中,包含18个单一信息位点和55个简约信息位点。基于发现的核苷酸替换位点及插入/缺失信息,在昭通牛群体中共确定36种单倍型,单倍型H02和H22在群体中所占比例较高,其频率分别为29.59%和11.22%。昭通牛群体的单倍型多样度为0.880±0.027,核苷酸多样度为0.02443±0.00094,群体内遗传距离为0.026±0.004,群体内遗传多样性指数为0.027±0.004。

    图  1  昭通牛mtDNA D-loop区的突变位点及定义的单倍型
    注:H01~H36表示在昭通牛中发现的36种单倍型;“·”表示与参考序列核苷酸相同,“-”表示缺失的核苷酸;图中数字按列读取,每一列上的数值代表突变位点的位置信息;位置记录所用参考序列L27733.1也属于H01。
    Figure  1.  Mutation sites and defined haplotypes based in mtDNA D-loop sequences of Zhaotong cattle
    Note: H01-H36 indicate the 36 haplotypes found in Zhaotong cattle; “·” indicates the same nucleotide as the reference sequence, “-” indicates the missing nucleotide; the numbers in the figure are read in columns, and the values on each column represent the location information of the mutation sites; the reference sequence L27733.1 used for position locating also belongs to H01.

    云南5个本地牛群体共287条mtDNA D-loop区序列中A、T、C和G碱基的平均含量分别为33.40%、28.80%、24.00%和13.80%,A+T和C+G的平均含量为62.20%和37.80%,共发现93个变异位点,其中单一信息位点24个,简约信息位点69个,共确定86个单倍型;单倍型多样度为0.882±0.017,核苷酸多样度为0.02482±0.00030,群体内遗传距离为0.027±0.004,群体内遗传多样性指数为0.027±0.005 (表1)。

    表  1  云南地方牛群体的遗传多样性
    Table  1.  Genetic diversity of Yunnan local cattles
    群体
    populations
    单倍型数
    number of
    haplotype
    单倍型多样度
    haplotype
    diversity
    核苷酸多样度
    nucleotide
    diversity
    群体内遗传距离
    mean distance
    within population
    群体内遗传多样性指数
    genetic diversity index
    within population
    昭通牛
    Zhaotong cattle
    360.880±0.0270.02443±0.000940.026±0.0040.027±0.004
    文山牛
    Wenshan cattle
    230.823±0.0520.02283±0.001960.024±0.0030.025±0.005
    德宏高峰牛
    Dehong humped cattle
    110.585±0.1000.00183±0.000540.002±0.0010.002±0.001
    迪庆牛
    Diqing cattle
    270.963±0.0120.02100±0.002700.022±0.0030.023±0.004
    滇中牛
    Dianzhong cattle
    180.869±0.0320.02266±0.001770.024±0.0030.025±0.006
    全部
    total
    860.882±0.0170.02482±0.000300.027±0.0040.027±0.005
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    表2可知:昭通牛与迪庆牛间的遗传距离最小(0.024),与德宏高峰牛间的遗传距离最大(0.031)。根据群体间遗传距离数据构建的遗传关系树(图2)可知:昭通牛与迪庆牛聚为一大支,德宏高峰牛与文山牛、滇中牛聚为另一支。

    表  2  云南地方牛群体间遗传距离
    Table  2.  Genetic distances between local cattle in Yunnan
    群体
    populations
    德宏高峰牛
    Dehong humped cattle
    迪庆牛
    Diqing
    cattle
    滇中牛
    Dianzhong cattle
    文山牛
    Wenshan cattle
    迪庆牛 Diqing cattle0.037
    滇中牛 Dianzhong cattle0.0190.029
    文山牛 Wenshan cattle0.0190.0300.024
    昭通牛 Zhaotong cattle0.0310.0240.0270.028
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    图  2  基于群体间遗传距离构建的聚类树
    Figure  2.  Cluster tree based on the genetic distances between populations

    表3可知:各群体间的遗传分化指数(Fst值)在−0.015 34~0.671 32之间,昭通牛与其他地方牛群体间的Fst值在0.023 32~0.552 10之间,其中,与迪庆牛的Fst值最小,与德宏高峰牛的Fst值最大;昭通牛与其他地方牛群体间的基因流(Nm值)在0.20~10.47之间。

    表  3  云南地方牛群体间遗传分化指数和基因流
    Table  3.  Genetic differentiation index and gene flow among of local cattle in Yunnan
    群体
    populations
    德宏高峰牛
    Dehong humped cattle
    迪庆牛
    Diqing cattle
    滇中牛
    Dianzhong cattle
    文山牛
    Wenshan cattle
    迪庆牛 Diqing cattle0.671 32/0.12
    滇中牛 Dianzhong cattle0.305 48/0.570.216 57/0.90
    文山牛 Wenshan cattle0.298 82/0.590.218 57/0.89−0.015 34/−16.54
    昭通牛 Zhaotong cattle0.552 10/0.200.023 32/10.470.098 42/2.290.099 26/2.27
    注:“/”前的数据为遗传分化指数,“/”后的数据为基因流。
    Note: The data before “/” are genetic differentiation index, and the data after “/” are gene flow.
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    按照近年对普通牛和瘤牛mtDNA世系划分的标准[2-3],云南5个本地牛的mtDNA世系划分结果(表4)显示:昭通牛存在普通牛和瘤牛2个mtDNA世系。就瘤牛世系而言,昭通牛在目前已发现的2个瘤牛mtDNA世系中都有分布,其中I1世系占37.76%,I2世系占1.02%;就普通牛世系而言,昭通牛群体中只含有T2、T3和T4世系,分别占5.10%、43.88%和12.24%。

    表  4  云南本地牛群体的mtDNA世系及占比
    Table  4.  mtDNA lineages and proportions of the Yunnan native cattle
    群体
    populations
    个体数
    number of individuals
    瘤牛
    Bos indicus
    普通牛
    Bos taurus
    I1世系
    I1 lineage
    I2世系
    I2 lineage
    总和/%
    total
    T2世系
    T2 lineage
    T3世系
    T3 lineage
    T4世系
    T4 lineage
    总和/%
    total
    昭通牛
    Zhaotong cattle
    9837 (37.76)1 (1.02)38.785 (5.10)43 (43.88)12 (12.24)61.22
    文山牛
    Wenshan cattle
    5331 (58.49)3 (5.66)64.153 (5.66)13 (24.53)3 (5.66)35.85
    德宏高峰牛
    Dehong humped cattle
    3432 (4.12)2 (5.88)100.000000
    迪庆牛
    Diqing cattle
    497 (14.29)6 (12.24)26.532 (4.08)29 (59.19)5 (10.20)73.47
    滇中牛
    Dianzhong cattle
    5332 (60.38)2 (3.77)64.15018 (33.96)1 (1.89)35.85
    注:括号前的数据为数量;括号中的数据为占比,单位:%。
    Note: The data before brackets are the number; the data in brackets are proportion, unit: %.
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    图3a可知:36个单倍型中,H01~H09属于瘤牛血统,其中H01~H07和H09属于瘤牛血统的I1世系,H08属于瘤牛血统的I2世系;H10~H36属于普通牛血统,其中H11 和H12属于普通牛血统的T2世系,H10、H13~ H24、H27~H30和H34~H36属于普通牛血统的T3世系,H25、H26和H31~H33属于普通牛的T4世系。昭通牛的群体遗传构成是普通牛和瘤牛mtDNA世系的混合组成,普通牛和瘤牛世系的占比分别为61.22%和38.78%。中介网络图(图3b)分析表明:普通牛mtDNA单倍型世系与瘤牛mtDNA单倍型世系间差异较大,两者间存在至少25个突变位点。

    图  3  昭通牛群体单倍型遗传关系的系统发育树(a)和中介网络图(b)
    注:b) 虚线框代表不同mtDNA世系,“|”代表变异位点,圆圈面积大小与单倍型频率成正比。
    Figure  3.  Phylogenetic tree (a) and mediation network diagram (b) of genetic relationships among haplotypes in Zhaotong cattle
    Note: b) dashed regions represent different mtDNA lineages, the “|” represent variation sites, the circle area is proportional to the haplotype frequency.

    中国多个地方黄牛群体的mtDNA D-loop区遗传多样性研究表明:中国地方黄牛群体具有丰富的遗传多样性[2, 11, 19]。本研究对98头昭通牛mtDNA D-loop区序列进行测定,共发现73个突变位点,定义了36种单倍型,单倍型多样度为0.880±0.027,核苷酸多样度为0.02443±0.000 94,群体内遗传距离为0.026±0.004,群体内遗传多样性指数为0.027±0.004。其中,单倍型多样度和核苷酸多样度是衡量群体遗传变异的重要指标[19],它们的值越大,说明群体的遗传多样性越丰富。核苷酸多样度不受样本量和序列长度的影响,因此是衡量群体遗传多样性水平的首要指标。对中国57个地方牛群体的mtDNA D-loop序列进行变异分析发现:所有序列的单倍型多样度为0.904±0.008,核苷酸多样度为0.025 7±0.000 1;其中,26个牛种的单倍型多样度低于昭通牛(0.880),36个牛种的核苷酸多样度低于昭通牛[2]。LEI等[5]对33个中国地方黄牛群体的研究表明:中国黄牛的mtDNA D-loop区序列的单倍型多样度为0.9148±0.0131,核苷酸多样度为0.0258±0.0126;其中19个黄牛群体的核苷酸多样度小于昭通牛。XIA等[20]对广西3个本地牛品种的mtDNA D-loop序列进行测定及分析发现:隆林牛、南丹牛和涠洲牛的单倍型多样度分别为0.957±0.030、0.876±0.063和0.949±0.037,核苷酸多样性分别为0.004 09±0.001 63、0.006 40±0.001 43和0.000 24±0.000 03,3个牛种的核苷酸多样度都低于昭通牛。昭通牛与本研究对比的云南其他4个地方牛群体相比,核苷酸多样度最高。以上结果表明昭通牛群体的群体遗传多样性在中国地方牛中处于相对较高的水平。

    遗传距离可以衡量群体间的遗传关系和遗传差异[21]。本研究表明:昭通牛与迪庆牛间的遗传距离最小(0.024),与德宏高峰牛间的遗传距离最大(0.031),表明昭通牛与迪庆牛间的遗传关系最近,而与德宏高峰牛间的遗传关系最远,遗传差异较大。遗传分化指数(Fst值)是估测种群间和种群内遗传相似性的指数,以亚种群间的遗传分化占总的遗传多样性的比例来表示[22],是群体间遗传分化的度量值。基因流(Nm值)是群体间的基因流动,是影响群体内和群体间遗传变异程度的重要因素[18]。本研究显示:昭通牛与迪庆牛间遗传分化最小,Fst值为0.023 32,Nm值为10.47;与德宏高峰牛间遗传分化最大,Fst值为0.552 10,Nm值为0.20。以上结果表明昭通牛与迪庆牛间的遗传分化最小,而与德宏高峰牛间的遗传分化最大。

    本研究表明:昭通牛存在普通牛和瘤牛2个母系世系,普通牛血统占61.22%,瘤牛血统占38.78%。在遗传组成上,昭通牛与云南其他4个牛种存在一定的差异。迪庆牛、昭通牛、文山牛和滇中牛的普通牛mtDNA世系占比分别为73.47%、61.22%、35.85%和35.85%,其瘤牛mtDNA世系占比分别为26.53%、38.78%、64.15%和64.15%;而德宏高峰牛的血统构成有别于这4个牛种,仅存在瘤牛血统,占比为100.00%。形成这种遗传组成地理格局的原因可能与普通牛和瘤牛2种血缘世系在中国的扩散路线及其相遇混合的程度有较大关系。中国云南省的西部和南部与南亚瘤牛的主要扩散地缅甸、老挝和越南等东南亚国家接壤,这一地区的牛种受瘤牛血统的影响较大。就本研究中的5个牛种而言,德宏高峰牛、文山牛和滇中牛的瘤牛mtDNA世系占比较高,其分布地与东南亚地区相邻或较近,特别是德宏高峰牛,其分布地与缅甸相邻,离印度(瘤牛分布地)较近,其瘤牛血统占比最高(100.00%);而分布于云南省北部的迪庆牛和东北部的昭通牛,其普通牛mtDNA世系占比较高,它们的分布地距离东南亚地区相对较远,与四川和贵州相邻,推测它们受中国内地牛种普通牛血统的影响更大。本研究发现:昭通牛的普通牛T2世系占5.10%,T3世系占43.88%,T4世系占12.24%;瘤牛I1世系占37.76%,I2占1.02%。推测昭通牛中的普通牛T2、T3和T4世系可能是在中原文化向云南的传播过程中由中国北方牛种混入,这些普通牛mtDNA世系最初起源于近东、欧洲和东北亚地区,而昭通牛中的瘤牛I1和 I2世系则来自由东南亚地区传入的南亚瘤牛血统。在一系列的文化传播与交流中,来自2个方向的普通牛血统和瘤牛血统在当地汇合,经过长期的人工选育和风土驯化,逐渐形成了现在的昭通牛。

    周艳等[10]和JIA等[1]分别对7头和21头昭通牛mtDNA D-loop区序列进行了测定,结果显示:序列的单倍型多样度为0.952±0.096,核苷酸多样度为0.02504;普通牛和瘤牛血统分别占71.43%和28.57%。LI等[11]对云南地方牛mtDNA多样性及系统地理结构的研究结果显示:昭通牛群体的单倍型多样度为0.974,核苷酸多样度为0.02547;普通牛血统和瘤牛血统分别占60.9%和39.1%。与以上结果相比,本研究揭示目前的昭通牛群体遗传多样性水平有所下降,群体中普通牛和瘤牛mtDNA世系占比有一定变化,普通牛血统比例下降,瘤牛血统比例上升,说明该牛种近年可能存在更多瘤牛血统的基因渗入。昭通牛与瘤牛血统占比较高的云南文山牛、滇中牛群体间基因流较大,该牛近年是否与这2个牛种或云南其他牛种有过基因交流,导致其瘤牛血统比例上升,有必要进一步研究。

    昭通牛群体遗传多样性丰富,存在普通牛和瘤牛2个母系起源,其血统占比分别为61.22%和38.78%,血统构成有别于云南其他地方牛种。本研究推测昭通牛群体中的普通牛T2、T3和T4世系可能是在中原文化的传播过程中由中国北方牛种中的普通牛世系混入所致;而瘤牛I1和I2世系则来自东南亚地区传入的瘤牛血统。现今的昭通牛与10年前的昭通牛在血统构成上有较大差异,推测近年可能存在一定瘤牛血统的基因渗入。

  • 图  1   料液比对蛋白提取率的影响

    Figure  1.   Effect of ratio of meal to solvent on the extraction rate of protein

    图  2   超声功率对蛋白提取率的影响

    Figure  2.   Effect of ultrasonic power on the extraction rate of protein

    图  3   超声时间对蛋白提取率的影响

    Figure  3.   Effect of ultrasonic time on the extraction rate of protein

    图  4   溶液pH对蛋白提取率的影响

    Figure  4.   Effect of pH on the extraction rate of protein

    图  5   水浴温度对蛋白提取率的影响

    Figure  5.   Effect of temperature on the extraction rate of protein

    图  6   水浴时间对蛋白提取率的影响

    Figure  6.   Effect of water bath time on the extraction rate of protein

    图  7   各两因素交互影响水溶性蛋白得率的响应面图

    Figure  7.   Response surface plot showing the effects of two factors interaction to the extraction rate of protein

    表  1   响应面试验因素与水平设计表

    Table  1   Variables and levels in response surface design

    水平
    level
    A B C D
    料液比(g∶mL)
    ratio of material to solvent
    水浴温度/℃
    water bath temperature
    溶液pH值
    solution pH
    超声时间/min
    inultrasonic time
    −1 1∶60 45 1.0 20
    0 1∶80 55 1.5 30
    1 1∶100 65 2.0 40
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    表  2   响应面分析试验设计及结果

    Table  2   Experimental design for response surface analysis and corresponding experimental data

    编号
    No.
    A B C D 提取率 /
    (mg.g−1)
    extraction rate
    料液比
    (g∶mL)
    ratio of material to solvent
    水浴温度/℃
    water bath temperature
    溶液pH值
    solution
    pH
    超声
    时间/min
    inultrasonic time
    1 −1 −1 0 0 73.97±1.12
    2 1 −1 0 0 75.68±1.01
    3 −1 1 0 0 77.78±1.23
    4 1 1 0 0 71.18±0.97
    5 0 0 0 0 79.43±3.07
    6 0 0 1 −1 66.8±1.78
    7 0 0 −1 1 71.52±2.13
    8 0 0 1 1 68.34±1.34
    9 −1 0 0 −1 73.91±2.06
    10 0 0 0 0 80.12±1.29
    11 −1 0 0 1 73.57±1.46
    12 1 0 0 1 70.56±2.17
    13 0 −1 −1 0 73.00±1.07
    14 0 1 −1 0 74.94±1.51
    15 0 0 0 0 80.29±1.72
    16 0 1 1 0 69.08±2.09
    17 −1 0 −1 0 74.82±1.22
    18 1 0 −1 0 72.83±0.98
    19 −1 0 1 0 72.78±1.17
    20 0 0 0 0 79.43±1.36
    21 0 −1 0 −1 70.27±2.11
    22 0 1 0 −1 73.97±2.33
    23 0 −1 0 1 74.03±1.37
    24 0 1 0 1 70.44±1.26
    25 0 0 −1 −1 71.24±1.34
    26 1 0 0 −1 69.76±1.21
    27 0 −1 1 0 71.01±1.39
    28 1 0 1 0 68.11±0.79
    29 0 0 0 0 79.55±1.09
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    表  3   拟合二次多项式模型的方差分析

    Table  3   The fitted quadratic polynomial model of ANOVA

    方差来源
    source of variation
    平方和
    sum of squares
    自由度
    variance
    均方
    mean square
    F
    F value
    P
    P value
    显著性
    significant
    模型model 406.53 14 29/04 190.06 <0.000 1 **
    A 29.17 1 29.17 190.93 <0.000 1 **
    B 0.027 1 0.027 0.18 0.680 2
    C 41.18 1 41.18 269.53 <0.000 1 **
    D 0.53 1 0.53 3.44 0.085 0
    AB 17.26 1 17.26 112.99 <0.000 1 **
    AC 1.80 1 1.80 11.75 0.004 1 **
    AD 0.32 1 0.32 2.13 0.166 8
    BC 3.74 1 3.74 24.51 0.000 2 **
    BD 13.29 1 13.29 86.96 <0.000 1 **
    CD 0.40 1 0.40 2.60 0.129 3
    A2 43.16 1 43.16 282.49 <0.000 1 **
    B2 41.50 1 41.50 271.64 <0.000 1 **
    C2 171.34 1 171.34 1 121.42 <0.000 1 **
    D2 171.84 1 171.84 1 124.69 <0.000 1 **
    残差residual 2.14 14 0.15
    失拟项missing item 1.47 10 0.15 0.87 0.610 2
    纯误差pure error 0.67 4 0.17
    总方差total variance 408.67 28
    注:*表示在α=0.05 水平上显著;**表示在α=0.01水平上极显著。模型的确定系数R2=0.994 8,模型的调整系数RAdj2=0.989 5。
    Note: * indicates significant at the α= 0.05 level; ** indicates extremely significant at the α=0.01 level. The model’s determination coefficient R2 = 0.994 8, and the model's adjustment coefficient RAdj2 = 0.989 5.
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图(7)  /  表(3)
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