黃曲霉毒素生物降解的研究進(jìn)展

小蜜蜂 · 發(fā)表于 2009-7-22 11:31:50

一、黃曲霉毒素的微生物直接降解
許多微生物，包括細(xì)菌、放射菌、酵母菌、霉菌和藻類都能降解黃曲霉毒素。但是降解機(jī)理是物理吸附還是生物降解作用一直存在較大爭(zhēng)議。據(jù)研究報(bào)道許多有關(guān)乳酸菌菌株的研究表明其解毒機(jī)理應(yīng)該是吸附作用而非降解作用。還有研究報(bào)道了乳酸菌、醋酸菌、面包酵母菌、釀酒酵母菌、米曲霉和枯草芽孢桿菌均對(duì)黃曲霉毒素有降解作用，但由于是用發(fā)酵液進(jìn)行解毒實(shí)驗(yàn)，所以無(wú)法確定其解毒機(jī)理是生物降解作用，還是菌體的吸附作用。
二、黃曲霉毒素的微生物代謝物的酶解降解
早在上世紀(jì)70年代末，研究者就發(fā)現(xiàn)了寄生曲霉能夠產(chǎn)生降解黃曲霉毒素B1的過氧化物酶，并報(bào)道過氧化物酶的量與黃曲霉毒素B1被降解的量之間存在著直接的關(guān)系。之后研究報(bào)道黑曲霉、寄生曲霉、綠色木霉以及少數(shù)其他真菌對(duì)黃曲霉毒素B1也有很好的降解能力。然而其中一些菌株在條件改變的情況下有可能產(chǎn)生黃曲霉毒素B1。
經(jīng)研究者研究指出生物降解反應(yīng)會(huì)通過酶解機(jī)制發(fā)生，并且這些酶的產(chǎn)物或副產(chǎn)物會(huì)與黃曲霉毒素反應(yīng)。由此推測(cè)過氧化物酶正是這一種酶，因?yàn)樗梢源呋瘹溥^氧化物的分解從而產(chǎn)生自由基，這些自由基會(huì)與黃曲霉毒素發(fā)生反應(yīng)。
黃曲霉毒素的生物酶降解作用機(jī)制在后來(lái)的研究人員的一系列工作中得到了進(jìn)一步的證實(shí)。首先是國(guó)內(nèi)劉大嶺研究小組做了比較多的工作，并取得了顯著成果。他們發(fā)現(xiàn)從真菌E-2中提取的粗酶液可使樣品中的黃曲霉毒素B1含量減少高達(dá)80%?；钚晕镔|(zhì)解毒作用的溫度、pH值及作用時(shí)間特征表明，粗酶液中起解毒作用的可能是某種酶（黃曲霉毒素解毒酶）。其次，陳儀本等研究發(fā)現(xiàn)，用黑曲霉制備的生物制劑BDA能夠降解花生油中的黃曲霉毒素，且這種活性物質(zhì)的解毒作用的高效性以及對(duì)溫度、水分、時(shí)間等效應(yīng)都具有生物酶的重要特征，這表明降解實(shí)質(zhì)是酶促反應(yīng)?？紤]到酶促反應(yīng)必須在水的存在下發(fā)生反應(yīng)，該研究小組選擇了谷殼培養(yǎng)法將解毒酶固定化，從而在解決了酶制劑在含水量低的環(huán)境下難以作用的難題。隨后，有研究報(bào)道橙色黃桿菌的粗蛋白提取物在水溶液中可以降解黃曲霉毒素B1，降解率能夠達(dá)到74.5%。而用蛋白酶K將粗蛋白提取物處理后發(fā)現(xiàn)解毒能力降低到34.5%，這表明蛋白對(duì)黃曲霉毒素的降解機(jī)理可能是酶促反應(yīng)。
研究者從假密環(huán)菌中分離出了一種可以脫除黃曲霉毒素B1毒性的黃曲霉毒素解毒酶，克隆得到其基因序列，成功轉(zhuǎn)化到畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)中，并對(duì)該酶的固定化技術(shù)進(jìn)行了研究。然而以上解毒酶的理想反應(yīng)條件都是中性pH值，高水分的體外反應(yīng)體系，適合植物油、醬油、啤酒及牛奶等，難以在子實(shí)、餅粕等低水分飼料原料中直接應(yīng)用。
研究者從白腐真菌和褐腐真菌的代謝產(chǎn)物中分離出了胞外解毒酶，研究了該酶解毒反應(yīng)的最佳pH值和溫度，并將其純化。報(bào)道了4株具有降解黃曲霉毒素B1活性的菌。其中紅串紅球菌的胞外提出物在30℃分別與黃曲霉毒素B1混合4小時(shí)后，降解率在90％以上，8小時(shí)后基本檢測(cè)不到黃曲霉毒素B1殘留。他們還對(duì)胞外提取物在熱處理和蛋白酶K處理后進(jìn)行了解毒效果測(cè)定，發(fā)現(xiàn)降解率降低了。因此，他們認(rèn)為解毒機(jī)理是酶促反應(yīng)。
三、黃曲霉毒素的微生物菌體直接吸附、代謝解毒和酶解降解的聯(lián)合作用
經(jīng)研究報(bào)道紅串紅球菌的胞外粗提液與黃曲霉毒素B1作用72小時(shí)后降解率可達(dá)66.8%。而在紅串紅球菌菌細(xì)胞存在的情況下，72小時(shí)后黃曲霉毒素B1只有3%~6％的殘留。這是因?yàn)榫w對(duì)黃曲霉毒素具有吸附作用。
研究者使用14C標(biāo)記黃曲霉毒素B1與橙色黃桿菌反應(yīng)并對(duì)放射性物質(zhì)進(jìn)行追蹤和檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)無(wú)論活細(xì)胞還是死細(xì)胞均能夠吸附黃曲霉毒素B1，但活細(xì)胞的吸附作用遠(yuǎn)大于死細(xì)胞的吸附作用，并且只有活細(xì)胞釋放了被標(biāo)記了的CO2，這表明一定量的黃曲霉毒素B1被菌體細(xì)胞所代謝。這種方法也為研究黃曲霉毒素B1在動(dòng)物體內(nèi)的代謝途徑提供了參考。此外，他們還發(fā)現(xiàn)從橙色黃桿菌提出的粗蛋白物質(zhì)在水溶液中可以降解74.1%的黃曲霉毒素B1，而用熱處理失活的粗蛋白只能降解5.5%的黃曲霉毒素B1。用脫氧核糖核酸酶I處理粗蛋白后發(fā)現(xiàn)可以降解80.5%的黃曲霉毒素B1，這表明橙色黃桿菌對(duì)黃曲霉毒素的解毒并非由于與細(xì)菌DNA的非特異性結(jié)合。蛋白酶K處理后的粗蛋白可以降解34.5%的黃曲霉毒素B1，表明解毒機(jī)理有可能是酶促反應(yīng)。
四、結(jié)語(yǔ)
以上研究均證明了黃曲霉毒素是可以通過生物酶降解作用得以去除的，并且在溫和的條件下生物酶的解毒不會(huì)產(chǎn)生其他有毒的化學(xué)物質(zhì)，也不會(huì)損失或極少地?fù)p失飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。國(guó)內(nèi)研究者陳儀本（1998年）提出應(yīng)用生物學(xué)方法降解黃曲霉毒素的技術(shù)關(guān)鍵在于：①篩選出能產(chǎn)高活性黃曲霉毒素解毒物質(zhì)（主要是酶）。②在原料中創(chuàng)造一個(gè)有利于酶促反應(yīng)的含水微環(huán)境。
因此，篩選出能夠產(chǎn)高效降解黃曲霉毒素的酶的菌株以及通過酶工程、基因工程等手段獲得解毒作用條件更寬的解毒酶是未來(lái)研究的方向。