近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所糧油減損與真菌毒素防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對(duì)貝萊斯芽孢桿菌中的兩種玉米赤霉烯酮（ZEN）降解酶進(jìn)行了探究，相關(guān)研究成果發(fā)表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（JCR一區(qū)，IF=5.7）。加工所與天津科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)2022級(jí)碩士生魏子帆和加工所2023級(jí)博士生張心悅為論文共同第一作者，邢福國研究員為通訊作者。該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃（CAAS-ASTIP-G20255-IFST）和石家莊市農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目（242500242A）的支持。
玉米赤霉烯酮是一種主要由禾谷鐮刀菌等鐮刀菌屬真菌產(chǎn)生的非甾體霉菌毒素，常見于谷類作物和畜禽產(chǎn)品中，具有肝毒性、細(xì)胞毒性和免疫毒性等。同時(shí)，玉米赤霉烯酮耐120℃高溫，常規(guī)物理吸附、化學(xué)試劑清除均存在不同的缺點(diǎn)。而基于生物學(xué)的降解技術(shù)能在不影響營養(yǎng)成分、外觀風(fēng)味的前提下，將毒素轉(zhuǎn)化為毒性較小的代謝產(chǎn)物。
本研究前期得到一株具有降解玉米赤霉烯酮能力的貝萊斯芽孢桿菌B.26。在最適宜條件下（70℃、pH 10.0），該菌株能夠在24小時(shí)內(nèi)降解91.64%的玉米赤霉烯酮。此外，B.26菌株通過分泌的細(xì)胞培養(yǎng)上清液發(fā)揮降解作用，經(jīng)基因組挖掘，兩種關(guān)鍵酶——CotA和Prx被認(rèn)為是降解過程的主力軍。為進(jìn)一步確認(rèn)這兩種酶的作用，科研人員通過分子克隆技術(shù)成功分離出CotA和Prx基因，并將其在大腸桿菌中進(jìn)行重組表達(dá)。結(jié)果表明，CotA酶（62 kDa）在70℃、pH 8.0條件下，6小時(shí)對(duì)ZEN降解率超91%，且加入Na+、Cu2+等離子可顯著提升其活性；Prx酶（22 kDa）在70℃、pH 11.0條件下，6小時(shí)對(duì)ZEN降解率達(dá)59.74%，表明兩種酶在高溫和堿性條件下均顯示出較高的降解效率。研究還通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)，確認(rèn)了兩種酶的降解產(chǎn)物為低毒性的C17H24O4和C12H16O4，未生成α-ZEL等高風(fēng)險(xiǎn)雌激素代謝物，表明這兩種酶在實(shí)際應(yīng)用中不僅有效，而且安全。
該研究為解決玉米赤霉烯酮污染問題提供了新思路。通過生物技術(shù)手段去除真毒素具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是在食品和飼料行業(yè)。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和商業(yè)化應(yīng)用，貝萊斯芽孢桿菌B.26及其降解酶有望成為降解和脫除真菌毒素污染的有力工具。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.5c03232
日期：2025-07-01
玉米赤霉烯酮是一種主要由禾谷鐮刀菌等鐮刀菌屬真菌產(chǎn)生的非甾體霉菌毒素，常見于谷類作物和畜禽產(chǎn)品中，具有肝毒性、細(xì)胞毒性和免疫毒性等。同時(shí)，玉米赤霉烯酮耐120℃高溫，常規(guī)物理吸附、化學(xué)試劑清除均存在不同的缺點(diǎn)。而基于生物學(xué)的降解技術(shù)能在不影響營養(yǎng)成分、外觀風(fēng)味的前提下，將毒素轉(zhuǎn)化為毒性較小的代謝產(chǎn)物。
本研究前期得到一株具有降解玉米赤霉烯酮能力的貝萊斯芽孢桿菌B.26。在最適宜條件下（70℃、pH 10.0），該菌株能夠在24小時(shí)內(nèi)降解91.64%的玉米赤霉烯酮。此外，B.26菌株通過分泌的細(xì)胞培養(yǎng)上清液發(fā)揮降解作用，經(jīng)基因組挖掘，兩種關(guān)鍵酶——CotA和Prx被認(rèn)為是降解過程的主力軍。為進(jìn)一步確認(rèn)這兩種酶的作用，科研人員通過分子克隆技術(shù)成功分離出CotA和Prx基因，并將其在大腸桿菌中進(jìn)行重組表達(dá)。結(jié)果表明，CotA酶（62 kDa）在70℃、pH 8.0條件下，6小時(shí)對(duì)ZEN降解率超91%，且加入Na+、Cu2+等離子可顯著提升其活性；Prx酶（22 kDa）在70℃、pH 11.0條件下，6小時(shí)對(duì)ZEN降解率達(dá)59.74%，表明兩種酶在高溫和堿性條件下均顯示出較高的降解效率。研究還通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)，確認(rèn)了兩種酶的降解產(chǎn)物為低毒性的C17H24O4和C12H16O4，未生成α-ZEL等高風(fēng)險(xiǎn)雌激素代謝物，表明這兩種酶在實(shí)際應(yīng)用中不僅有效，而且安全。
該研究為解決玉米赤霉烯酮污染問題提供了新思路。通過生物技術(shù)手段去除真毒素具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是在食品和飼料行業(yè)。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和商業(yè)化應(yīng)用，貝萊斯芽孢桿菌B.26及其降解酶有望成為降解和脫除真菌毒素污染的有力工具。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.5c03232
日期：2025-07-01
