近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所微生物與酶工程科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)多維度理性設(shè)計(jì)策略，成功開(kāi)發(fā)出兼具優(yōu)異熱穩(wěn)定性與耐酸性的工程酶突變體，該酶可高效降解食品加工中的玉米赤霉烯酮（ZEN）污染，為食品霉菌毒素降解酶的工業(yè)化應(yīng)用奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《食品化學(xué)（Food Chemistry）》。
ZEN是谷物中高發(fā)的霉菌毒素，因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有內(nèi)分泌干擾性，常規(guī)物理、化學(xué)脫毒方法易導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)流失或產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，成為威脅食品安全的重要隱患。ZEN內(nèi)酯水解酶可特異性斷裂ZEN的毒性結(jié)構(gòu)域，但天然酶在食品加工的高溫、酸性環(huán)境下易失活，難以滿足工業(yè)需求。開(kāi)發(fā)適配食品加工條件的高穩(wěn)定性耐酸性工程酶，成為解決這一產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)的核心方向。
研究團(tuán)隊(duì)首先建立“能量計(jì)算-靜電優(yōu)化-進(jìn)化共識(shí)-結(jié)構(gòu)強(qiáng)化”的混合計(jì)算框架，通過(guò)ETSS、FoldX、Consensus Finder和PROSS等工具并結(jié)合二硫鍵設(shè)計(jì)篩選關(guān)鍵突變位點(diǎn)，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證出最佳突變體R76Q/T217C-G242C。該突變體較親本酶實(shí)現(xiàn)三重突破：55 ℃處理5分鐘殘留活性71%（提升10倍）、pH 5.0條件下活性超75%（提升25倍以上）、40℃功能半衰期延長(zhǎng)121 min。更重要的是，在霉變白酒糟（酸性復(fù)雜基質(zhì)）中，該突變體可去除95%的天然ZEN，遠(yuǎn)優(yōu)于親本酶69%的降解效率，充分驗(yàn)證了其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所博士研究生李嵐雪為論文的第一作者，涂濤研究員為論文的通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院重大任務(wù)等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.147005
