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食品添加剂对改善食物色、香、味、形,提高食物的品质,延长食品的保存期具有重要作用,是现代食品工业的重要组成部分。近几年来,一些企业尤其是小食品作坊为了一味追求食品的形态、口感等,不按国家标准规定使用食品添加剂,以致生产出的食物不合格,对人体健康造成损害。因此,必须按照食品安全国家标准严格控制食品添加剂的加入量。DNA作为人体遗传信息的携带者,参与蛋白质及酶类的合成、复制及转录等过程。同时,DNA又是许多化学有毒害物质在细胞内的作用靶标。因此,本文以小牛胸腺DNA(ctDNA)为靶点,通过构建多种光谱学技术、化学计量学方法和分子模拟联用的方法体系,研究了麦芽酚、香兰素和乙基香兰素、过氧化苯甲酰等人工合成食品添加剂在模拟人体生理酸度(pH 7.4)条件下与ctDNA的结合模式、结合位点、结合性质及其对ctDNA构象的影响,为深入认识这些合成食品添加剂与ctDNA的作用机制和可能的毒性机理提供理论依据。本文的主要研究内容及结果如下:1.运用荧光光谱法紫外–可见光谱法(UV–vis)、圆二色光谱法(CD)和红外光谱法(FT–IR)联合DNA熔点和粘度测量,探测了麦芽酚(MAL)与小牛胸腺DNA(ctDNA)之间的结合性质和结合模式。实验结果表明,MAL与ctDNA的结合未引起ctDNA的熔点和粘度明显变化,NaCl浓度的增加,对MAL–ctDNA体系紫外吸收光谱无明显影响,表明二者是以沟槽方式结合且不存在静电作用。计算出的热力学参数表明,MAL与ctDNA的结合作用主要由氢键和范德华力驱动。CD和FT–IR分析表明,MAL更倾向于与ct DNA的T碱基结合,并诱导ctDNA的B型结构变得更为松散。分子模拟直观展示了MAL与ctDNA的结合模式为沟槽结合,且主要结合在ctDNA的T碱基富集区,证实了实验结果。凝胶电泳实验表明,MAL没有引起质粒DNA的明显损伤。2.联合运用化学计量学多元曲线分辨–交替最小二乘法(MCR–ALS)、多种光谱技术以及分子模拟等手段,研究了香兰素(VAN)、乙基香兰素(EVA)与ctDNA的相互作用。MCR–ALS分析获得的目标组分(VAN、ctDNA和VAN–ctDNA或EVA、ctDNA和EVA–ctDNA)的纯光谱和浓度变化趋势证实了VAN和EVA分别与ctDNA形成了VAN–ctDNA和EVA–ctDNA复合物。粘度测量、熔点实验、单双链实验以及竞争实验结果表明,VAN、EVA与ctDNA的结合模式为沟槽结合。FT–IR分析以及分子模拟预测显示,VAN和EVA优先与ctDNA的T碱基结合。CD光谱和DNA裂解实验表明,VAN和EVA都引起DNA的构象变化(B构象向A构象转变),但没有引起DNA明显的损伤。VAN、EVA与Hoechst 33258–ctDNA复合物的荧光猝灭实验是静态猝灭,且氢键和范德华力为主要驱动力。3.运用UV–vis、CD和FT–IR并结合DNA熔点和粘度测量,研究了离子液体1–丁基–3–甲基咪唑氯盐(BMIM–Cl)对香兰素(VAN)、麦芽酚(MAL)与小牛胸腺DNA的相互作用的影响。结果表明,BMIM–Cl能够增加ctDNA的稳定性,但不改变其结构。在BMIM–Cl的存在下,VAN或EVA对ctDNA的熔点和粘度没有明显的影响,且单链DNA与VAN或MAL的结合常数大于双链DNA与VAN或EVA的结合常数,表明VAN或MAL与ctDNA之间是以沟槽方式发生作用。获得的焓变、熵变值表明,氢键与范德华力是BMIM–Cl存在下VAN(MAL)与ctDNA反应过程的主要驱动力。CD和FT–IR分析表明,BMIM–Cl的存在对VAN(MAL)与ctDNA结合位点及对ctDNA构象有一定的影响。4.在生理酸度条件下(pH 7.4),运用多种光谱分析方法研究了过氧化苯甲酰(BPO)与2–羟丙基–β环糊精(Hp–βCD)和小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用。结果表明,Hp–βCD与BPO形成1:1的包合物,两者的包合常数为2.40×104L·mol–1。运用MCR–ALS解析BPO与ctDNA的扩展紫外光谱矩阵,获得各反应组分(BPO、ctDNA和BPO–ctDNA)的浓度变化,从而实现了反应进程直观监控。分子模拟结果证明,BPO以嵌插方式插入DNA的碱基对。计算出的热力学参数表明,氢键和范德华力是Hp–βCD–BPO包合物与ctDNA之间的主要驱动力。在Hp–βCD–BPO存在下,ctDNA的熔点和粘度无明显变化,KI荧光猝灭效应和Na3PO4的存在使Hp–βCD–BPO–ctDNA复合物的荧光强度发生改变,表明Hp–βCD–BPO包合物与ctDNA主要通过沟槽和静电方式结合。FT–IR和CD分析结果表明,Hp–βCD–BPO包合物主要与ctDNA的鸟嘌呤(G碱基)发生特异性结合,并引起ctDNA的B构象向A构象转变。