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糧油減損與真菌毒素防控創(chuàng)新團隊揭示了芽孢桿菌中兩種玉米赤霉烯酮高效降解酶的機制及安全特性

   2025-07-01 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所2610
  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)新團隊對貝萊斯芽孢桿菌中的兩種玉米赤霉烯酮(ZEN)降解酶進行了探究,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級碩士生魏子帆和加工所2023級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)新計劃(CAAS-ASTIP-G20255-IFST)和石家莊市農(nóng)業(yè)科技項目(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,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。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行重組表達。結(jié)果表明,CotA酶(62 kDa)在70℃、pH 8.0條件下,6小時對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小時對ZEN降解率達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)險雌激素代謝物,表明這兩種酶在實際應(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
 
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