加工所揭示了芽孢杆菌中两种玉米赤霉烯酮高效降解酶的机制及安全特性

近日，中国农业科学院农产品加工研究所粮油减损与真菌毒素防控创新团队对贝莱斯芽孢杆菌中的两种玉米赤霉烯酮（ZEN）降解酶进行了探究，相关研究成果发表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（JCR一区，IF=5.7）。加工所与天津科技大学联合培养2022级硕士生魏子帆和加工所2023级博士生张心悦为论文共同第一作者，邢福国研究员为通讯作者。该研究得到了中国农业科学院农产品加工研究所农业科技创新计划（CAAS-ASTIP-G20255-IFST）和石家庄市农业科技项目（242500242A）的支持。

玉米赤霉烯酮是一种主要由禾谷镰刀菌等镰刀菌属真菌产生的非甾体霉菌毒素，常见于谷类作物和畜禽产品中，具有肝毒性、细胞毒性和免疫毒性等。同时，玉米赤霉烯酮耐120℃高温，常规物理吸附、化学试剂清除均存在不同的缺点。而基于生物学的降解技术能在不影响营养成分、外观风味的前提下，将毒素转化为毒性较小的代谢产物。

本研究前期得到一株具有降解玉米赤霉烯酮能力的贝莱斯芽孢杆菌B.26。在最适宜条件下（70℃、pH 10.0），该菌株能够在24小时内降解91.64%的玉米赤霉烯酮。此外，B.26菌株通过分泌的细胞培养上清液发挥降解作用，经基因组挖掘，两种关键酶——CotA和Prx被认为是降解过程的主力军。为进一步确认这两种酶的作用，科研人员通过分子克隆技术成功分离出CotA和Prx基因，并将其在大肠杆菌中进行重组表达。结果表明，CotA酶（62 kDa）在70℃、pH 8.0条件下，6小时对ZEN降解率超91%，且加入Na+、Cu2+等离子可显著提升其活性；Prx酶（22 kDa）在70℃、pH 11.0条件下，6小时对ZEN降解率达59.74%，表明两种酶在高温和碱性条件下均显示出较高的降解效率。研究还通过液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术，确认了两种酶的降解产物为低毒性的C17H24O4和C12H16O4，未生成α-ZEL等高风险雌激素代谢物，表明这两种酶在实际应用中不仅有效，而且安全。

该研究为解决玉米赤霉烯酮污染问题提供了新思路。通过生物技术手段去除真毒素具有广阔的应用前景，尤其是在食品和饲料行业。未来，随着技术的进一步优化和商业化应用，贝莱斯芽孢杆菌B.26及其降解酶有望成为降解和脱除真菌毒素污染的有力工具。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.5c03232

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