乳酸菌对手性农药的对映体选择性降解行为研究

Lactic acid bacteria(LAB) was a kind of probiotics, which was widely distributed in food and environment, and also in human body. There were some studies on the dissipation of pesticide conducted by LAB, however, its ability to stereoselective degradation of chiral pesticides(CP) has not been evaluated. Six kinds of LAB which commonly used in fermenting, and five chiral pesticides which might be exist in milk by food chains were chosen in this research. LAB was transferred in different media which contained different kinds of CP, and the media was sampled at different times after fermenting. The concentrations of LAB and CP were determined, and the abilities of LAB to degrade different CP and the relation between concentration of LAB and dissipation of CP would be evaluated. The mechanism of stereodegradation of CP by LAB would be discussed based on the result of experiment. The stereoselective degradation and behavior of CP in the body of human being were simulated by vitro experiment in this study, and these data would provide guidance on the proper research of stereoselective degradation of CP by other kinds of probiotics.

乳酸菌是一类益生菌，在乳产品等食品和环境等自然界中分布广泛，也栖居于人和各种动物的消化道及其它器官内。它具有降解农药的能力，但对于乳酸菌对手性农药对映异构体的选择性降解行为目前尚未见相关报道。本项目拟选定常用于制作酸奶的6种乳酸菌，以可能通过产业链而残存于乳产品中的5种手性农药为研究对象，通过将乳酸菌接种至含有手性农药的培养基中培养、间隔时间采样分析，考察对映体浓度随培养时间的变换规律，明确不同类型乳酸菌对各种典型结构手性农药的对映体选择性降解行为及差异。通过乳酸菌的增值和生物特性与手性农药降解的相关性分析，初步探讨乳酸菌选择性降解手性农药的行为机理。本项目通过体外模拟试验可以预测人体内乳酸菌对农药等有毒有害物质可能产生的降解作用，为在对映体水平上评估手性农药在人体内的残留降解行为、作用机理及安全风险提供科学依据，同时为乳产品等食品和人体内农药残留的降解技术研发提供借鉴与参考。

手性农药对映体通常会表现出不同的毒性毒理、生物活性及降解代谢等行为，有时甚至表现出截然相反的生理效应。 因此，手性农药在对映体水平的风险评估对控制环境污染、保障人类健康具有重要意义。有研究表明，部分微生物对农药的降解有一定立体选择性降解作用。然而，作为食品加工中重要部分的乳酸菌对手性农药降解的研究尚未有报道。本项目根据计划书，选择可能存在于乳产品中的四种手性农药反式氯氰菊酯、马拉硫磷、三唑酮和三唑醇作为研究对象，研究了四种典型的乳酸菌：保加利亚杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum subsp. plantarum）和干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）对其的选择性降解。通过在添加有一定浓度农药溶液的MRS培养基中接种不同种类乳酸菌、不同接菌量，接菌后不同时间间隔采样的方式，测得四种农药对映异构体浓度随时间变化曲线。同时，通过OD600的测定，表明在乳酸菌在培养过程中在前24小时之内生长速度最快，36小时均已达到最大值，36小时后随着逐渐保持稳定，培养基在前24小时内pH从7降到5，之后维持在5不变。以此得到四种农药EF值随时间的变化曲线，并获得与乳酸菌增值、培养基pH之间的相互关系。结果显示，乳酸菌能够抑制反式氯氰菊酯的选择性降解，加速三唑酮的降解速率且对数生长期内有一定的立体选择性，对于马拉硫磷和三唑醇的降解影响较小。基于此，对于反式氯氰菊酯选择性降解被抑制的机理，通过在不同pH（3,5,7,9）值培养、测定的方式进行了更加深入的研究，证明该现象由于乳酸菌在生长过程中释放乳酸，培养基pH值的变化导致。本项目的研究结果为测定在酸奶酿制和储存过程乳产品中的手性农药选择性降解提供了数据支持，同时为乳产品中农药的风险评估提供准确的科学依据，为之后乳酸菌对手性农药在对映体水平的降解研究提供重要参考。