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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------微生物轉化作用方式(2)

      時間:2021-12-21    點擊:301

      DON的C12,13環氧基團被認為是導致DON毒性必不可少的基團。 動物的腸道和瘤胃微生物可代謝DON形成去環氧化合物DOM-1,在暴露于DON的豬、牛和羊的血漿或排泄物中均發現。

      早在1997年,Binder等在奶牛瘤胃液中通過富集培養程序分離到1株真桿菌屬(Eubacterium sp.)菌株BBSH797,該菌可在厭氧條件下轉化DON及6種A型單端孢霉烯族毒素。隨后Fuchs等采用氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS )和液相色譜-離子束接口-質譜聯用技術(LC-PB-MS)確定DOM-1是菌株BBSH797降解DON的產物。從雞腸道中分離到的伊格爾茲氏菌屬(Eggerthella sp.)菌株DII-9、芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)菌株LS100、梭菌屬(Clostridium sp.)菌株WJ06和史雷克氏菌屬(Slackia sp.)菌株D-G9均可在厭氧條件下將DON轉化為DOM-1。

      由于從動物胃腸道中分離到的細菌需在嚴格厭氧條件下才能發揮將DON轉化為DOM-1的作用,這在一定程度上限制了其在實際生產中的應用。為了擴大菌種資源,一些來自土壤的微生物混合物可在有氧條件下對DON進行去環氧化作用。He等在麥田土壤中分離到具有DON去環氧功能的混合菌群PGC-3,經16S rDNA測序發現該菌群由10個屬構成,其中脫亞硫酸桿菌屬(Desulfito bacterium sp.)在去環氧化過程中可能發揮了重要的作用,之后對該混合菌群進行分離純培養,得到脫亞硫酸桿菌屬細菌PGC-3-9,可將DON完全轉化為DOM-1。

      DON的C3位上的羥基被認為在DON的毒性中發揮了重要的作用,羥基可被多種微生物氧化從而產生3-keto-DON。具有C3位羥基氧化作用的菌株大多分離于土壤中。Shima等通過土壤細菌富集培養程序獲得菌株根瘤農桿菌(Agrobacterium-Rhizobium)E3-39可氧化DON C3位上的-OH基團產生3-keto-DON。Wang等從麥田土壤中分離到菌株德沃斯氏菌(Devosiainsulae)A16可在有氧條件下將DON轉化為3-keto-DON。除德沃斯氏A16外,德沃斯氏菌(Devosia sp.)ANSB714也可高效轉化DON生成3-keto-DON。He等在麥田土壤中分離到的鞘氨醇單胞菌(Sphingpmonas sp.)S3-4可將DON氧化為3-keto-DON,但在該反應體系中3-keto-DON僅為中間產物,最終產物為3-epi-DON。除在土壤中分離DON轉化菌外,Zhang等在海水中篩選到1株能夠將DON轉化為3-keto-DON的耐鹽海桿菌(Pelagibacterium halotolerans)ANSP101。

      DON的C3位羥基經異構化后生成3-epi-DON,3-epi-DON是DON的差向異構體。Ikunaga等從麥田土壤中首次分離到具有DON差向異構化能力的菌株類諾卡氏菌屬(Nocardioides sp.)菌株WSN05-2。 Wang等從麥田土壤中分離到菌株Paradevosia shaoguanensis DDB001可將DON轉化為3-epi-DON。具有DON差向異構化能力的菌株 大多分離于土壤中。除此之外,Qu等從母乳中分離到鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)SHA113也可將DON轉化為3-epi-DON。 據報道,分別從麥田土壤和苜蓿土壤中分離得到的鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas sp.)S3-4、德沃斯氏菌(Devosia sp.)D6-9和德沃斯氏菌(Devosia sp.)17-2E-8均可通過兩步反應將DON轉化為3-epi-DON,DON首先被氧化為3-keto-DON,3-keto-DON進一步被還原為3-epi-DON。但在菌株WSN05-2、DDB001和SHS113的催化過程中,均沒有檢測到3-epi-DON的存在,原因可能是菌株將DON氧化為中間產物3-keto-DON后,中間產物迅速被還原為 3-epi-DON,使得中間產物3-keto-DON不積累,因此沒有檢測到3-keto-DON;也可能是存在其他轉化途徑,即DON可直接被差向異構為3-epi-DON。

      C16甲基的羥基化作用是指DON的C16甲基經羥基化生成16-HDON的過程。目前有1株鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas sp.)KSM1被報道具有C16羥基化作用,該菌株分離自日本湖泊的淡水樣品,在需氧條件下可同時催化DON和雪腐鐮刀菌烯醇(nivalenol,NIV 生物轉化,其中DON被轉化為 16-HDON。

      C3羥基的糖基化作用是指DON的C3位羥基經糖基化后生成D3G的過程。植物自身為降低DON產生的毒性可通過自身防御機制形成DON功能化共軛形式,其中C3位羥基糖基化和乙;侵参锓烙鶛C制對DON的解毒形式。作為解毒方式之一,DON可在植物體內經酶的作用進行生物轉化形成D3G。研究還發現,一些霉菌也可對DON發生類似的轉化作用。Tina等將木霉(Trichoderma)與禾谷鐮刀菌(F.graminearum)混合培養,結果表明木霉對禾谷鐮刀菌的菌絲生長和霉菌毒素的產生均有明顯的抑制作用,且在反應體系中檢測到 D3G,推測霉菌菌株在與禾谷鐮刀菌競爭時產生類似植物的自我保護機制將DON轉化為D3G。

      動物試驗結果均表明具有DON生物轉化能力的真桿菌屬菌株BBSH797 、芽孢桿菌屬(Bacillus sp)菌株LS100、梭菌屬(Clostridium sp.)菌株WJ06和德沃斯氏菌屬(Devosia sp.)等菌株能夠顯著降低DON對試驗動物帶來的毒性作用。李笑櫻對從土壤中篩選到的德沃斯氏菌ANSB714進行毒理學和安全性評價,確認該菌株無毒,之后在小鼠和生長育肥豬上的飼養試驗結果均表明菌株ANSB714可明顯緩解飼料中DON對動物的毒副作用。青年母豬飼養試驗結果表明,在含DON和ZEN霉變飼料中添加由DON轉化菌德沃斯氏菌ANSB714和ZEN轉化菌枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)ANSB01G組成的霉菌毒素生物降解劑,可減少2種毒素對母豬生長性能、免疫功能及生殖器官和組織產生的不利影響。將黃曲霉毒素B1(AFB1)轉化菌枯草芽孢桿菌ANSB060、ZEN轉化菌枯草芽孢桿菌ANSB01G和DON轉化菌德沃斯氏菌ANSB714復配成霉菌毒素生物降解劑(mycotoxin biodegradation agent,MBA),試驗結果證實MBA可緩解自然霉變飼料(含AFB1、ZEN和DON)對小鼠造成的毒性作用,消除小鼠腎臟中DON的殘留。梭菌屬細菌WJ06的添加可緩解采食DON污染飼料引起的生長豬生長性能下降,肝臟、腎臟器官指數增加,腸道屏障的完整性受損等毒性作用,且梭菌屬細菌WJ06還可調節生長豬的腸道微生態環境。Li等探究了DON轉化菌芽孢桿菌LS100處理后的DON污染飼料對豬的作用效果,結果表明芽孢桿菌LS100可消除DON對豬的毒副作用,且單獨添加芽孢桿菌LS100對豬消化吸收能力無影響,表明芽孢桿菌LS100是一種安全的微生物。



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