赭曲霉毒素A降解菌株的筛选及脱毒酰胺水解酶的基因克隆和表达

【背景】赭曲霉毒素A (ochratoxin A, OTA)是一种可以致癌的真菌毒素,其污染严重影响食品安全,危害人类健康。生物降解法去除OTA污染是近些年的研究热点,发掘高效的OTA降解脱毒酶资源具有重要的意义。【目的】筛选高效的OTA降解菌株并从中克隆降解基因,为生物脱毒方法的开发提供基因和酶资源。【方法】利用OTA为唯一碳源的筛选培养基从土壤中筛选纯化OTA降解菌株,通过16S rRNA基因序列分析确定其分类地位,利用高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)分析其降解产物。通过同源序列比对的方法克隆降解基因并与载体pET-29a(+)相连,然后在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。利用Ni²⁺亲和层析对表达产物进行纯化,研究其对OTA的降解活性和酶学特征。【结果】筛选到一株高效的OTA降解菌株,在12 h内能够完全降解1 μg/mL的OTA;初步鉴定该菌株属于Niastella,编号为JX-6;菌株JX-6通过酰胺键断裂途径降解OTA生成无毒的OTα;从菌株JX-6中鉴定了一个OTA酰胺水解酶,命名为NcOTase;NcOTase与已报道的OTA酰胺水解酶序列相似性较低,仅为31%–53%;纯化的NcOTase具有OTA水解活性,比酶活为60.3 U/mg,活性显著高于大部分已报道的OTA降解酶。【结论】NcOTase是一个高效的OTA降解脱毒酶,在去除食品和饲料中OTA污染方面具有很好的应用前景。     

赭曲霉毒素A的微生物脱毒研究进展

赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)是一类聚酮化合物,是由曲霉属(Aspergillus spp.)和青霉属(Penicilliumspp.)等霉菌产生的次级代谢产物,具有强烈毒性。近年来,国内外已有大量关于OTA生物脱毒的研究,主要是OTA脱毒功能菌株的筛选,包括细菌、霉菌和酵母菌等。此外,对不同微生物脱毒机理的探索也是研究热点。对上述两方面的研究进展进行归纳和讨论。     

生物酶降解真菌毒素的研究进展

真菌毒素是真菌在其生长代谢中产生的一种次级代谢物,已成为食品和饲料行业中广泛存在的污染源。降解真菌毒素是食品工业和农业中的一个重要课题。随着生物技术的发展,生物脱毒逐渐取代传统的物理、化学脱毒成为了真菌毒素降解的主流方法。目前,已经有很多的微生物被证实能够降解一些真菌毒素。本文中,笔者将针对一些常见的真菌毒素进行总结归纳,对其特征进行概述,并列举其相应的生物降解方法。另外,总结了一些与真菌毒素相关的新的酶或微生物,并对一些新的技术(如蛋白质工程等)在真菌毒素降解中的应用进行讨论。     

玉米中赭曲霉毒素A的辐照降解及辐解产物的毒性评价

目的：评价γ射线对赭曲霉毒素A降解的影响和辐射分解产物的特性。方法：对甲醇水溶液中的赭曲霉毒素A（OTA）进行60Coγ-射线辐照处理。结果：γ射线能有效地降解水溶液中的OTA，并可以检测出4种主要的辐解产物。在4 kGy的辐照剂量下，OTA（200 ng/mL）的辐照降解效率可达90%。一种辐解产物毒性低于OTA，其余产物均无毒性记录。 OTA可影响小鼠的生长状态，如体重增加和食物利用率，OTA的辐射降解产物大多不产生影响。本研究中，OTA可破坏小鼠血小板和淋巴细胞，增加小鼠血清AST、GLU、BUN，降低LDH。小鼠的某些内脏可被OTA破坏，如肝、肾、肺等，但OTA辐解产物对所有脏器均无影响。结论：OTA对小鼠有毒性作用，OTA降解的辐解产物无明显毒性作用。     

赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮-二联胶体金免疫层析试纸条的制备及应用

【背景】真菌毒素为真菌的有毒次级代谢产物,混合污染时毒性显著增强,可对人类和动物健康造成严重伤害。制备二联胶体金免疫层析试纸条,实现对常见真菌毒素混合污染的快速监测,具有重要意义。【目的】制备赭曲霉毒素A (Ochratoxin A,OTA)和玉米赤霉烯酮(Zeralenone,ZEN)金标单克隆抗体,基于免疫层析原理,采用竞争反应模式,建立二联胶体金免疫层析检测法用于污染样品中OTA和ZEN的同时快速检测。【方法】采用柠檬酸钠还原法制备胶体金颗粒,并标记获得两种真菌毒素金标单克隆抗体,通过优化相关条件,建立稳定的二联胶体金免疫层析检测方法,用于同时检测谷物和饲料样品中的OTA和ZEN。【结果】制备的OTA和ZEN二联胶体金试纸条对OTA和ZEN的检测限分别为0.625 ng/mL和1.25 ng/mL,且与谷物和饲料中其它真菌毒素(黄曲霉毒素B1、伏马毒素B1、桔青霉毒素、展青霉毒素和呕吐毒素)均无交叉反应,人工添加试验结果准确。对天然样本检测结果表明该方法与LC-MS/MS一致性良好。【结论】本研究制备的二联胶体金试纸条可用于实际样品中OTA和ZEN的同时快速筛查。     

几种常见真菌毒素脱毒方法的研究进展

真菌毒素是真菌在生长过程中所产生的一些次级代谢产物,广泛存在于谷物和饲料中,对人畜健康危害极大。常见的真菌毒素有:黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、T-2毒素、伏马菌素等。真菌毒素的脱毒主要是指破坏、除去以及减少粮食中毒素毒害的收获后处理。在现有的脱毒方法中,物理脱毒方法包括蒸煮、吸附、辐射等,化学脱毒方法包括添加化学物质和杀菌剂等,生物脱毒方法包括微生物吸附和微生物降解等。本文对常见真菌毒素的脱毒方法以及其它最新的脱毒方法进行了综述。     

真菌毒素玉米赤霉烯酮生物降解的研究进展

玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)及衍生物是一类主要由镰刀菌属的真菌产生的非甾体雌激素类真菌毒素,广泛存在于玉米、大麦、小麦和高粱等谷物饲料及其副产品中,严重危害牲畜及人类健康,迫切需要相关的技术对ZEN进行降解脱毒。传统的物理化学方法不能有效去除谷物中的毒素,并会破坏谷物的营养成分,影响食物口感,甚至造成二次污染,因此利用生物工程技术对ZEN及其衍生物进行脱毒是未来解决这一问题的主要方法。文中简要介绍了ZEN及衍生物和降解ZEN的微生物种类、降解特性,然后详细介绍了目前研究的ZEN降解酶种类、解析唯一的蛋白结构及其异源表达和应用情况,以期为通过分子酶工程和发酵工程等生物工程技术降低ZEN降解酶的成本提供指导,从而提高食品安全。     

丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛降解代谢分析

木质纤维素在预处理过程产生的降解产物对后续的酶水解和微生物发酵过程产生了强烈的抑制。因此,这些抑制物的脱除即所谓的"脱毒"步骤是正常进行后续酶解和发酵的前提条件。我们对本实验室筛选的丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛的代谢路径进行了研究。丝状真菌A.resinae ZN1转化糠醛的降解代谢途径可以简述为:糠醛首先快速地转化为毒性较低的糠醇;在有氧条件下,糠醇又再度生成不致对微生物产生危害的低浓度糠醛,糠醛继续氧化为糠酸。推测糠酸可能继续进入TCA循环,进而完成糠醛的完全降解。研究结果为将来加快丝状真菌A.resinae ZN1生物脱毒速率、改善木质纤维素生物转化的限速步骤提供了重要的实验依据。     

猪胰脏羧肽酶转酯功能和耐酸抗蛋白酶特性研究

羧肽酶(carboxypeptidase)是一类可水解肽链C末端氨基酸残基的蛋白酶,可用作饲料添加剂,促进畜禽生长。猪胰脏中含有一种羧肽酶A1(CPA1),该酶除能水解蛋白质外,还能分解油脂。CPA1在以酪蛋白和橄榄油为底物时,比活力分别为53.14 U/mg和22.4 U/mg;经过p H2.0酸性环境和胰蛋白酶处理后,其酶活残留率分别为95.65%和78.14%。结果表明,CPA1具有转酯功能和耐酸抗蛋白酶特性。     

氧脂素对赭曲霉在大豆培养基质中合成赭曲霉毒素A的影响

【背景】赭曲霉毒素A (ochratoxin A,OTA)是曲霉属和青霉属等真菌的次级代谢产物,严重威胁农产品及食品安全,氧脂素羟基十八碳二烯酸(hydroxyoctadecaenoic acids,HODEs)被认为可能是曲霉属的群体感应信号分子,调节曲霉的生长发育和次级代谢物生成。【目的】主要研究HODEs对赭曲霉(Aspergillusochraceus)菌株AS3.4412产生OTA的影响,检测孢子密度、培养基类别以及内、外源HODEs作用下OTA产量的不同变化。【方法】分别在PDB、黄豆和黑豆培养基中进行赭曲霉的培养,采用高效液相色谱-荧光检测法测定OTA含量,采用高效液相色谱-质谱法测定氧脂素含量,根据变化规律寻找赭曲霉群体密度、氧脂素、OTA三者间的关系。【结果】低密度赭曲霉培养物(103 spores/mL)中9(S)-HODE/13(S)-HODE及OTA产量高于高密度赭曲霉(106 spores/mL);外源添加9(S)-HODE能促进OTA合成,13(S)-HODE可以抑制OTA合成;赭曲霉侵染抗氧化能力更高的黑豆产生更多的OTA。【结论】OTA的合成受到赭曲霉群体密度和氧脂素的影响,推测9(S)-HODE和13(S)-HODE是赭曲霉群体感应信号分子,并且二者在调节OTA合成中具有相反的作用。     

黄曲霉菌主要真菌毒素次级代谢与调控的研究进展

黄曲霉菌(Aspergillus flavus)是一种腐生型好氧真菌,其次级代谢产生的黄曲霉毒素(Aflatoxin,AFT)是一种强致癌性剧毒物质。黄曲霉菌侵染农作物导致相关农产品黄曲霉毒素的污染,危及食品安全及人和动物的健康。黄曲霉菌有8条染色体,基因组大小约37 Mb,含有13 000多个功能基因,55个次级代谢基因簇,其中只明确了AFT、环匹阿尼酸(Cyclopiazonic acid,CPA)和黄曲霉震颤素(Aflatrem)3个次级代谢基因簇的特征。次级代谢基因簇的表达受不同环境条件、次级代谢调控因子、酶活性、复杂的脂氧合物转导信号及群体密度效应的调控。LaeA和VeA是抑制AFT、CPA和黄曲霉震颤素等真菌毒素生物合成的次级代谢调控因子,抑制加氧酶类(Ppo和Lox)的表达则能促进真菌毒素的合成,而其氧化产物(脂氧合物)则是真菌-寄主互作的重要信号分子。群体密度和水解酶类也影响黄曲霉菌的次级代谢,群体密度高能降低黄曲霉毒素的生成量而增加分生孢子的形成;α-淀粉酶、果胶酶、蛋白酶等酶活性的改变可以影响黄曲霉菌分生孢子萌发、菌丝生长,以及真菌毒素的次级代谢。本文系统评述了黄曲霉主要真菌毒素的次级代谢与调控的研究进展。此外,对黄曲霉次级代谢物的研究也做了进一步的评述和讨论。     

食品中桔霉素控制方法的研究进展

桔霉素(Citrinin,CIT)是由青霉、曲霉和红曲霉属产生的一种具有肾毒性的真菌毒素。许多食品和饲料中均含有桔霉素,污染范围十分庞大。桔霉素可与其他真菌毒素发生协同作用,如展青霉素(Patulin,PAT)、赭曲霉毒素(Ochratoxin,OTA)等,从而增强其毒性作用,对人及动物健康造成更大的危害。现阶段常用的控制手段主要有物理、化学和生物方法,均取得了一定的成就。本文简单介绍了桔霉素的毒性及污染状况,对桔霉素控制方法的研究进展进行了综述。     

基于纳米颗粒的赭曲霉毒素A高灵敏酶联免疫检测方法的建立及应用

赭曲霉毒素(ochratoxins)主要是由青霉菌Penicillium和曲霉菌Aspergillus产生的有毒次级代谢产物,常见于发霉或发酵的农产品中,其中赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)毒性最强且最为普遍。OTA是粮食作物和饲料的重要污染物,在加工、储存或运输过程中均可产生,具有肾毒性和免疫毒性,可通过蓄积作用发挥毒性效应,对人类和动物健康造成严重威胁。本研究通过将OTA单克隆抗体包被于纳米磁珠(magnetic nanoparticles,MNPs)表面,获得具有免疫活性的磁珠抗体复合物(MNPs-Anti OTA),并制备生物素标记的偶联抗原OTA-BSA-Bio,后续采用链酶亲和素标记的纳米金颗粒(Strep-HRP-AuNPs)催化底物进行信号检测,最终建立了OTA高灵敏检测方法(MNPs-bs-AuNPs-ELISA)。在最优条件下,经计算该方法检测下限(IC10)为0.01ng/mL,检测区间(IC20-IC80)为0.02-0.73ng/mL,半数抑制率(IC50)为0.13ng/mL。与OTA类似物OTB、OTC交叉反应性为4.3%和8.1%,对其他常见真菌毒素AFB1、ZEN、FB1、DON、CIT和PAT均无交叉反应。玉米、面粉和大豆样本中的加标回收率可达85.6%-115.7%,对天然样本中OTA含量的检测结果表明,该方法与LC-MS/MS相关性良好。本研究建立的MNPs-bs-AuNPs-ELISA可满足谷物及饲料样本中OTA的快速、高灵敏度定量检测,成本较低,具有很好的应用前景。     

玉米赤霉烯酮脱毒菌PA26-7的分离鉴定及其应用效果评价

【背景】玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是广泛污染粮谷类作物的一种雌激素类真菌毒素,不仅给农业经济带来巨大损失,还能通过食物链对人和动物健康造成危害。【目的】从微生态制剂中筛选获得能够高效降解玉米赤霉烯酮的菌株,优化其脱毒条件,测定其在饲料中的实际脱毒效果及对饲料中植酸、维生素含量变化的影响。【方法】从微生态制剂中分离出玉米赤霉烯酮降解菌,通过细胞计数试剂盒-8 (cell counting kit-8, CCK-8)测定菌株降解玉米赤霉烯酮产物的细胞毒性和雌激素活性,通过高效液相色谱法测定分离株在培养基和饲料中的解毒效果,以及分离株在霉变的豆粕、麸皮和成品饲料中固态发酵前后维生素的含量变化,通过三氯化铁比色法测定饲料脱毒前后植酸的含量变化。【结果】从微生态制剂中筛选出一株通过分泌胞外酶高效降解玉米赤霉烯酮的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) PA26-7,该菌株在培养基起始pH 4.0-8.0、培养温度25-60℃条件下均可降解玉米赤霉烯酮,产物的细胞毒性和雌激素活性均较ZEN弱。PA26-7经固态发酵72h后,饲料原料(豆粕和麸皮)及霉变的成品鸡...     

赭曲霉毒素A的产生、毒性机制与生物合成研究进展

赭曲霉毒素A(ochratoxin A, OTA)是曲霉属和青霉属等真菌的次生代谢物,广泛污染谷物、葡萄、坚果等农产品和饲料,造成严重的经济损失。此外,OTA的肝肾毒性和三致作用(致畸、致癌、致突变)已经得到越来越多的数据支撑,证实其对人类健康存在巨大威胁。OTA及其衍生物的理化性质已经有较为全面的研究,但是其合成过程及调控机理尚不明确。本文整理了赭曲霉毒素A的理化性质及产毒菌株,总结了OTA污染及致病情况的最新研究进展和各国的限量标准,最后分析了OTA的合成机制,讨论了未来OTA理论及应用层面的研究方向,为赭曲霉毒素A的风险评估提供数据支持,同时为OTA生物合成和调控机制提供理论参考。     

真菌毒素的微生物脱毒技术

尽管可采用不同的物理或化学方法去除粮食或饲料中污染的真菌毒素 ,然而 ,具有实用价值的方法却很少。最新研究认为最佳的脱毒方法是通过筛选微生物 ,在温和条件下降解真菌毒素 ,无须使用有害的化学试剂、不影响适口性且无营养价值的重大流失。文中综述了该领域的最新研究进展.     

木质纤维素预处理抑制物产生及脱除方法的研究进展

利用纤维素酶将木质纤维素降解成可发酵性糖,然后发酵生产氢气、乙醇、丁醇等生物燃料及高附加值产品,是当今全球研究的热点。预处理是生物质转化过程中至关重要的步骤,而预处理过程中产生的抑制物对木质纤维素后续的酶解和发酵微生物有负面影响。因此了解预处理方法及其过程中产生的抑制物及脱除方法是能否高效转化生物质的基础。文中首先介绍了木质纤维素常用的两类预处理方法即化学法和物理化学法。随后阐述了不同抑制物的产生及其抑制机制,并重点介绍了多种脱毒方法。最后展望了脱除木质纤维素预处理抑制物的研究趋势:应用交联聚乙烯亚胺和金属有机骨架化合物等新型材料脱除抑制物或通过基因工程、代谢工程技术等构建抑制物耐受性菌株等。     

农产品中主要真菌毒素微生物及微生物酶解毒研究与发展趋势

真菌毒素是一类丝状真菌次级代谢产物，为高毒性天然污染物，在农产品生产和贮运过程中难以完全消除，污染率高、危害性大，已成为农产品安全主要风险因子之一。农产品中主要真菌毒素生物解毒研究对污染原料再利用、动物健康养殖和食品安全具有重要意义。研究表明，微生物菌株或微生物酶对真菌毒素可进行高效地降解转化或生物吸附。近十年，主要真菌毒素生物解毒研究已逐渐成为真菌毒素污染控制领域的关注重点，但关于生物降解机制的研究仍处于初步发展阶段，很多微生物菌种的降解转化机制仍不清楚。本文将从农产品中主要真菌毒素生物降解菌种、生物解毒酶及作用方式等方面进行总结，以期为生物解毒深入研究及产业化技术发展提供思路。     

甘草药材上的污染真菌类群及其产毒素特性

对药材市场上霉变甘草样品的污染真菌进行分析,共得到4属7种真菌,包括Penicillium、Aspergillus、Fusarium、Mucor属,其中Penicillium polonicum、Aspergillus parasiticus以及P.crustosum是优势真菌。采用高效液相色谱-质谱联用技术对优势菌菌株产黄曲霉毒素及赭曲霉毒素A的特性进行检测。结果表明A.parasiticus主要产生黄曲霉毒素(AFG2、AFG1、AFB2、AFB1)和赭曲霉毒素A(OTA);而Penicillium polonicum主要产生赭曲霉毒素A(OTA)。     

基于量子点标记的赭曲霉毒素A快速、高灵敏荧光免疫层析检测方法的建立及应用

赭曲霉毒素A（ochratoxin A,OTA）具有肾毒性、致畸性、致癌性和免疫毒性,广泛存在于各种粮食作物及其副产品中,是食品和饲料原料的重要污染物,可在人类及动物体内蓄积,在已知发现的真菌毒素中,重要性和危害性仅次于黄曲霉毒素。本研究通过采用量子点荧光微球（quantum dots,QDs）标记OTA单克隆抗体,并基于免疫层析原理,优化、建立了OTA高灵敏荧光免疫层析检测方法（FICGA）,15min即可实现对农产品中OTA污染的快速定量检测。该方法检测下限（IC₁₀）达到0.04ng/mL,检测区间（IC₂₀-IC₈₀）为0.05-0.59ng/mL,半数抑制率（IC₅₀）为0.18ng/mL。与OTA类似物OTB、OTC交叉反应性为7.3%和11.9%,对其他常见真菌毒素AFB₁、ZEN、FB₁和DON均无交叉反应。在玉米、面粉和大豆样本中的加标回收率可达83.2%-117.8%,与LC-MS/MS同时对天然样本中OTA含量的检测结果表明,两种方法相关性良好。本研究建立的FICGA快速、灵敏,可满足基层单位和现场的快速检测需求,具有很好的应用前景。