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    1. 微生物及生物酶對脫氧雪腐鐮刀菌烯醇生物轉化——生物轉化作用類型(1)

      時間:20211-23    點擊:261

          脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)是由鐮刀菌屬(Fusarium spp.)產生的有毒次級代謝產物,主要污染玉米、小麥等禾谷類作物,嚴重威脅人類及畜禽的健康。利用微生物或生物酶生物轉化DON具有催化效率高、特異性強及對環境無污染等特點,對基質中DON的生物消減具有良好的效果。本文從DON生物轉化的作用類型,對DON發生生物轉化的微生物和生物酶、轉化產物毒性,以及生物轉化在動物生產中的應用等方面研究進行系統闡述。 

          我國《飼料衛生標準》(GB13078-2017)規定犢牛、羔羊泌乳期精料補充料及豬配合飼料中DON含量不可超過1mg/kg,植物性飼料原料中DON限量值5 mg/kg。 我國《食品安全國家標準》(GB2761-2017)規定人類玉米(粉)、大麥、小麥(粉)和麥片中DON的限量值為1 mg/kg。美國食品和藥物管理局(FDA)規定食品中DON的安全標準為1 mg/kg,而歐盟限定谷物及其副產品中的DON限量標準為0.75 mg/kg。

          生物轉化是指霉菌毒素被微生物或生物酶(來源于微生物、植物或動物體)催化后化學結構發生改變的代謝過程,生物轉化可通過破壞霉菌毒素的毒性基團使其毒性降低(生物解毒),也可使霉菌毒素的結構性質發生變化從而使其毒性增加(生物活化)。生物轉化后的產物毒性增加或降低需進行細胞或動物體的毒性評價來驗證。試驗證實DON經生物轉化后,絕大多數產物毒性降低或消除,因此,生物轉化法是一種非常有前途的飼料和食品中DON脫毒的方法。

          研究表明,C12、C13位的環氧結構和C3-OH基團是DON的主要毒性基團,因此,這2個基團是DON生物轉化中主要的研究靶點。目前報道的對DON發生生物轉化的生物材料主要有來源于自然界和動物體內的微生物以及微生物和植物產生的生物酶,其轉化DON的作用方式可歸為8

          (1)C12,13位上的環氧基去環氧化作用,產物為去環氧DONdeepoxy-deoxynivalenol,DOM-1);

          (2)C3位上的羥基氧化作用,產物為3-酮基-DON3-kato-deoxynivalenol,3-kato-DON);

          (3)C3位上的羥基差向異構化作用,產物為3-異構化-DON3-epi-deoxynivale-nol,3-epi-DON);

          (4)C16位上甲基羥基化作用,產物為16-羥基-DON16-hydroxy-deoxynivalenol,16-HDON);

          (5)C3位上羥基糖基化作用,產物為DON-3-O-葡萄糖(DON-3-O-glucoside,D3G);

          (6)乙;饔,C3位上羥基乙;a物為3-乙酰-DON3-acetyl-deoxynivale-nol,3-Ac-DON),C15位上羥基乙;a物為15-乙酰-DON15-acetyl-deoxynivalenol,15-Ac-DON);

          (7)谷胱甘肽化作用,C12,13位上的環氧基谷胱甘肽化作用產物為DON-谷胱甘肽(deoxynivalenol- glutathione, DON-GSH);

          (8)硫酸鹽化作用C3位上羥基硫酸鹽化產物為DON-3硫酸鹽(deoxynivalenol-3-sulfate,DON-3-S,C15位上羥基硫酸鹽化產物為DON-1 5-硫酸鹽(deoxynival-enol-1 5-sulfate ,DON-1 5-S)。  

       DOM-1:去環氧DON;3-keto-DON:3-酮基-DON;3-epi-DON:3-異構化-DON;16-HDON:16-羥基-DON;D3G:DON-3-O-葡萄糖苷;3-Ac-DON:3-乙酰-DON;15-Ac-DON:15-乙酰-DON; DON-GSH:DON-谷胱甘肽;  DON-3-S:DON-3-硫酸鹽;   DON-15-S:DON-15-硫酸鹽

      圖2  DON的生物轉化途徑

       Fig.2  Biotransformation pathway of  DON 

          文獻研究發現具有DON生物轉化作用的酶:



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