微生物降解玉米赤霉烯酮的研究进展

玉米赤霉烯酮（zearalenone,ZEN）是霉变谷物中常见的霉菌毒素之一,主要出现在霉变的玉米、小麦等谷物中,给畜禽和人类带来一定程度的健康危害,如生殖毒性、免疫毒性、肝毒性和肾毒性等。目前,解决玉米赤霉烯酮污染问题的方法包括物理、化学和生物3个途径。虽然传统的物理和化学脱毒方法已经运用在许多的饲料生产中,但同时也存在着二次污染的风险。生物降解法是一种利用微生物吸附和降解玉米赤霉烯酮的脱毒方法,具有安全环保、高效、特异性强和脱毒率高的特性,且不影响谷物的营养价值,已成为玉米赤霉烯酮降解研究的热点。本文主要介绍了近年来降解玉米赤霉烯酮的微生物种类,并将其归纳分类,从微生物的脱毒能力、脱毒方法和脱毒产物进行了叙述,综述了微生物脱毒的优点及前景,以期为微生物降解玉米赤霉烯酮的理论研究及实际应用提供新的视角。     

藤黄微球菌降解真菌毒素玉米赤霉烯酮的研究

目的研究并优化藤黄微球菌降解真菌毒素玉米赤霉烯酮(ZEN)的因素条件。方法采用HPLC的检测方法对藤黄微球菌降解真菌毒素玉米赤霉烯酮的影响因素(培养基、温度、pH、摇床转速、培养时间和金属离子等)进行优化研究。结果藤黄微球菌在0.05 mol/LMnCl2、初始pH为7.0的LB培养基中,37℃,180 r/min,连续培养120 h,能降解99%的ZEN毒素(初始浓度为2μg/ml)。结论藤黄微球菌降解真菌毒素ZEN的能力与培养基成分、pH和添加的金属离子种类密切相关。     

玉米赤霉烯酮产生菌在我国的分布及其特性

从全国29个省、自治区和直辖市分离到的镰刀菌中,随机抽取335株分别接种到大米培养基上,进行变温培养。用薄层扫描法定量检测培养物在不同温度阶段的玉米赤霉烯酮含量。检测结果表明,50.7%的受检菌株具有产生玉米赤霉烯酮的能力,分布广泛,产量范围为0.3—5143.8mg/kg大米.玉米赤霉烯酮产量与低温无必然相关性。125株菌株(占产生菌的73.5%)在常温下即可产生玉米赤霉烯酮。经低温处理后,它们之中仅有41.6%的菌株显著增加了产量。产生菌分属7个种:禾谷镰刀菌(F.graminearum)大刀镰刀菌(F.culmorum),燕麦镰刀菌(F.avenaceum),半裸镰刀菌(F.semitectum),木贼镰刀菌(F.equiseti),紧密镰刀菌(F.compactum)和克地镰刀菌(F.crookwellense)。其中,禾谷镰刀菌占85.3%。     

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。     

玉米赤霉烯酮生物合成和降解的研究进展

介绍了玉米赤霉烯酮及其6个衍生物的分子结构,以及玉米赤霉烯酮的生物合成途径。阐述了玉米赤霉烯酮生物合成的基因序列群以及基因簇的表达方式。论述了玉米赤霉烯酮钝化和降解过程, 探讨了玉米赤霉烯酮水解酶在基因工程中的应用研究, 并为今后玉米赤霉烯酮生物工程降解研究提出了建议。     

γ射线紫外线镰刀菌产生玉米赤霉烯酮毒素的影响

锭刀菌(Fusarium)经γ射线、紫外线辐射诱变后,接种于大米培养基中.经10℃低温产毒培养.采用薄层层析方法定性定量分析培养物中的镀刀菌毒素—玉米赤霉烯酮(zearalenone简称ZEA).结果表明:不同菌株对诱变剂的反应不同.产毒菌株NF5232、NF5946在较大剂量γ射线处理后,ZEA产量显著增加,但其产生的色素量下降.或者用紫外线处理,仍然产生ZEA.不产毒菌株NF6127、NF6123、NP6138和HD—002,经γ射线或紫外线处理后仍不产生ZEA.由此可知镰刀菌产生ZEA毒素的能力是相对稳定的,其产毒机制是由菌株本身的遗传特性决定的,一定剂量的γ射线可使低产毒菌株变为高产毒菌株.     

玉米赤霉烯酮产生菌在我国的分布及其特性*

从全国29个省、自治区和直辖市分离到的镰刀菌中,随机抽取335株分别接种到大米培养基上,进行变温培养。用薄层扫描法定量检测培养物在不同温度阶段的玉米赤霉烯酮含 量。检测结果表明,50.7％的受检菌株具有产生玉米赤霉烯酮的能力,分布广泛,产量范围为0.3—5143.8mg/kg大米．玉米赤霉烯酮产置与低温无必然相关性。 125株菌株(占产生菌的73.5％)在常温下即可产生玉米赤霉烯酮。经低温处理后,它们之中仅有41.6％的菌株显著增加了产量。产生菌分属7个种：禾谷镰刀菌(F．Grammearum)大刀镰刀菌(F．Culmorum),燕麦镰刀菌(F．Avenaceum),半裸镰刀菌(F．Semitectum),木贼镰刀菌(F. equiseti),紧密 镰刀菌(F．Compactum)和克地镰刀菌(F. crookwellense)。其中,禾谷镰刀菌占85.3％。     

Investigation on the “In vitro” degradation of zearalenone in rumen fluid

Ruminal zearalenone (ZEA) degradation in “in vitro” digestion was examined in different variants using the Hohenheimer Gas Test. First, the mycotoxin degradation was measured using squeezed rumen fluid from solid digesta of the dorsal sack and free rumen fluid from the ventral sack, respectively. Then free rumen, fluid of the ventral sac was used with addition of concentrate and mixtures of concentrate with sun-flower oil and starch, respectively. Within 24 hours ZEA was degraded down to 63% and 49% of the initial concentration when incubated with solid and fluid rumen digesta, respectively. Using additives and rumen fluid concentrate for incubation, concentrate, concentrate with oil and concentrate with starch, respectively, a reduction of ZEA to 46, 56 and 37% of the initial toxin concentration was observed. Presented at the 26^th Mykotoxin-Workshop in Herrsching, Germany, May 17–19 2004 Financial support: German Academic Exchange Service (approval of a grant) and Famy Foundation     

桦褶孔菌漆酶固定化及其对染料的降解

采用壳聚糖交联法和海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化桦褶孔菌产生的漆酶,探讨最佳固定化条件,固定化漆酶的温度,pH稳定性及操作稳定性,并以两种固定化酶分别对4种染料进行了降解.结果表明:(1)壳聚糖交联法固定化漆酶的最佳条件为:壳聚糖2.5%,戊二醛7%,交联时间2h,固定化时间5h,给酶量1g壳聚糖小球:1mL酶液(1U/mL),固定化效率56%;(2)海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化漆酶的最佳条件为:海藻酸钠浓度4%,壳聚糖浓度0.7%,氯化钙浓度5%,戊二醛浓度0.6%,给酶量4mL 4%海藻酸钠:1mL酶液(1U/mL),固定化效率高达86%;(3)固定化的漆酶相比游离漆酶有更好的温度和pH稳定性;(4)比较两种固定化漆酶,海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化酶的温度及酸度稳定性要优于壳聚糖固定化酶,但可重复操作性要弱于后者,两者重复使用8次后的剩余酶活比率分别为71%及64%;(5)两种固定化酶对所选的4种不同结构的合成染料均有较好的降解效果,其中壳聚糖固定化酶对茜素红的降解效果及重复使用性极佳,重复降解40mg/L的茜素红10次,降解率仍保持在100%.     

1株聚乙烯醇降解菌的分离鉴定及其降解性能

筛选聚乙烯醇（PVA）降解性能优良且适合驯化的菌种是PVA生物降解的关键环节。为了获取PVA高效降解菌种,采用选择性培养基从某化工厂回流池污泥中筛选菌株,并对菌株的生长及PVA降解过程、培养液pH值、温度、摇床转速、装液量进行测定。结果表明：筛选的1株聚乙烯醇高效降解菌MH 007,基于16S rRNA基因序列的系统发育多样性分析鉴定该菌为Sphingopyxis terrae的一个菌株。该菌PVA降解率可达97.2%,摇床动态培养过程中降解PVA的最佳条件为pH 7.2、温度30 ℃、摇床转速120 r/min和30%的装样量。     

玉米赤霉烯酮降解酶多拷贝毕赤酵母菌株的构建及高效表达

通过密码子优化、体外多拷贝构建实现玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)降解酶基因(zlhy-6)在毕赤酵母GS115菌株中的高效表达。按酵母密码子偏好性优化zlhy-6基因的密码子,与α因子信号肽编码序列一起合成,插入到pAO815质粒中,通过酶切酶连构建含1–6个表达盒的表达质粒,将其转入毕赤酵母GS115菌中,获得ZEN降解酶重组菌株。重组蛋白分子量为28.9 kDa,与预期一致。重组菌用甲醇诱导3 d,蛋白浓度达最高,之后下降;在pH 5.0、4.5条件下诱导培养,表达量最高;每天添加0.8%的甲醇、接种量10%表达水平最高;4拷贝的转化子表达水平最高,三角瓶发酵3 d,酶活性达到10 U/mL。在1 g玉米渣中添加0.1–0.5 mL发酵上清液,水解24 h,玉米渣中ZEN的降解率为44.08%–75.51%。研究结果为ZEN降解酶工业生产及在食品饲料中的应用奠定了基础。     

Zearalenon in Lebensmitteln

The research project “Methods of Analysis and occurrence of important Fusarium toxins (deoxynivalenol and zearalenone) as well as the intake of these toxins by the German consumer” supported by the Federal Ministry of Consumer Protection, Food and Agriculture (BMVEL) is processed by the institutions mentioned above. This work represents a comprehensive summary of the contamination of food by zearalenone (ZEA).     

一种来源于Phialophora attae的玉米赤霉烯酮内酯水解酶ZHD11F的酶学表征和结构特点

玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是一种雌激素类真菌毒素,可以与动物的雌激素受体竞争性结合,导致动物生殖系统内的激素紊乱。ZEN内酯水解酶(ZEN lactone hydrolase,ZHD)可以水解ZEN中的内酯键,进而使其转化为无雌激素毒性的产物。【目的】利用生物信息学分析以及酶学性质探索,鉴定出一个具有新特性的ZEN内酯水解酶。【方法】构建pET28a-zhd11f表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达ZHD11F,利用Ni-NTA纯化得到ZHD11F,对其酶学性质进行分析,并通过结构模拟和分子动力学分析阐明ZHD11F低温活性的机制。【结果】ZHD11F以ZEN为底物,比酶活为40.04 U/mg,最适反应温度与pH值分别为35 °C和8.0,在pH 6.0–9.5的范围内具有超过60%的酶活力,在35 °C以下具有较好的热稳定性,能够耐受多种金属离子。ZHD11F在10 °C和20 °C时,其活性分别保持20%和40%。更多的loop区增加了结构的柔韧性是该酶稳定性较差、在低温活性比较高的主要原因。【结论】Phialophora attae是瓶霉属的一种真菌,目前此真菌来源的酶极少被鉴定。关于本研究将Phialophora attae来源的ZEN内酯水解酶ZHD11F,在大肠杆菌中成功可溶性表达并得到纯酶,表征分析显示该酶是目前报道的第一个低温ZEN内酯水解酶,为研究此类酶的耐冷机制、广温度范围提供了候选,同时拓展了Phialophora attae来源酶的功能研究。     

苯胺降解菌的筛选、降解特性及其发酵优化

【背景】近年来,苯胺类化合物加重了生态环境的污染,而生物法处理苯胺类废水具有较大发展潜力与广阔的应用前景。【目的】从长期受苯胺类化合物污染的活性污泥中分离获得一株能高效降解苯胺的菌株,优化其培养基及降解条件,为苯胺生物修复提供菌株与基因资源。【方法】采用平板法从富集驯化的菌株中筛选出以苯胺为唯一碳氮源和能源的高效降解菌,通过16S rRNA基因测序鉴定菌种,利用单因素筛选实验对降解条件进行优化,通过正交试验优化培养条件。【结果】筛选到一株苯胺降解菌BA-6,经鉴定为微杆菌属(Microbacterium)。菌株BA-6对初始浓度为600mg/L苯胺的日降解率可达98%以上。其高效降解的温度范围是30–37℃,pH范围是6.5–7.5。底物利用实验表明,菌株BA-6具有降解多种苯胺类化合物的能力。发酵培养基优化实验获得一种发酵培养基,活菌量高达3.06×10¹⁰CFU/mL。【结论】苯胺降解菌BA-6对苯胺有较强的降解能力和环境调节能力,在修复苯胺类化合物的生态污染方面有一定的应用前景。     

一株氯嘧磺隆降解菌分离鉴定及降解条件优化

为解决氯嘧磺隆残留对土壤、水体污染及后茬敏感作物药害问题,为污染土壤微生物修复提供降解菌种资源,文中采用富集培养、逐级驯化等方法,从氯嘧磺隆污染土壤中分离到1株高效氯嘧磺隆降解菌T9DB-01,经形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.。采用单因素实验探究温度、pH值、底物浓度、装液量和接种量对菌株T9DB-01降解氯嘧磺隆的影响,采用正交试验及验证,优化菌株T9DB-01对氯嘧磺隆降解条件。结果表明,在30℃,pH 8.0,底物浓度200 mg/L,装液量100 mL/250 mL,接种量4%的条件下,5 d后降解率达到93.7%。该降解菌株对氯嘧磺隆污染土壤原位生物修复具有一定的应用潜力。