啤酒酵母对饲料中玉米赤霉烯酮生物吸附机制的研究

玉米赤霉烯酮（ZEN）是一种强烈致畸作用的生殖系统毒素，畜禽食用后会产生生长速度下降、免疫抑制、繁殖障碍等后果，给畜牧业带来严重威胁。本研究拟应用啤酒酵母对饲料中ZEN生物吸附的机制进行研究。通过平衡体系吸附及动力学连续流实验，对啤酒酵母对ZEN生物吸附体系中的pH、酵母加入量、温度、起始ZEN浓度、接触时间等影响因素进行研究，建立生物吸附动力学过程和等温吸附平衡模型，初步了解啤酒酵母的生物吸附性能；其次，分别对啤酒酵母的活性及非活性组分与ZEN的生物吸附机制及吸附容量进行研究：探讨两种酵母细胞壁的主要成分β-葡聚糖和β-甘露寡糖对ZEN吸附的机理；用14C标记的ZEN研究酵母活细胞对ZEN生物吸附和生物转化机制，以期从机理上对啤酒酵母对饲料中ZEN的脱毒机制进行解释。

本项目针对饲料中霉菌毒素污染日益严重的问题而设置，探讨啤酒酵母对ZEN生物吸附方式进行脱毒的机制。研究内容包括啤酒酵母对ZEN的生物吸附性能研究、非活性酵母对ZEN的吸附机理研究和活细胞酵母对ZEN的生理代谢机制研究。（1）非活性酵母细胞壁对ZEN的吸附效果因酵母细胞壁的组成不同而不同，酵母细胞壁组分β-葡聚糖及甘露聚糖对玉米赤霉烯酮的吸附效果显著低于酵母细胞壁产品，通过羧基化酵母葡聚糖制备交联-羧甲基复合变性葡聚糖（CCMG），提高对ZEN的吸附能力，其最大吸附量为15.64 μg/mg CCMG。而甘露寡糖对ZEN具有明显的吸附作用，在溶液中当浓度18 mg/mL甘露寡糖对浓度为0.816 ng/mL的ZEN吸附率最高可达95.72%；在24~42°C范围内随温度的增加吸附性逐渐降低；甘露寡糖在5 min对玉米赤霉烯酮的吸附超过90%；溶液的pH影响吸附效果，且吸附率pH7>pH2.01>pH5.6。（2）建立了高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测测定甘露寡糖的方法。以NaOH作为主要淋洗液，NaAc作为辅佐淋洗液，以CarboPac PA20 阴离子交换柱分离检测甘露糖及甘露寡糖（2-6）。以柱温为30 ℃、淋洗液流速为0.4 mL/min梯度淋洗的方法25 min内快速分离出六种糖。甘露糖至甘露四糖的检出限均能达到10 μg/kg，甘露戊糖、甘露六糖检出限略高，分别为41 μg/kg和14 μg/kg。各糖均有较宽的线性范围，相关系数均>0.998。3次测定样品的相对标准偏差均在3.2%以下。（3）通过ZEN诱导培养酵母菌，筛选到2株具有降解ZEN能力的菌株。筛选到的酵母菌具有群体感应现象，即当酵母菌数量达到一定水平，对ZEN的吸附效果较好。可能是酵母菌在诱导生长过程中，自身合成并释放一种信息分子，细胞外的信息分子浓度能随酵母菌密度的增加而增加，达到一个临界浓度时产生群体效应，信息分子可能会启动酵母菌体中相关基因的表达，从而调控酵母菌产生降解或吸附ZEN的生物行为。（4）目前已筛选到降解ZEN能力的白腐菌菌株8株，并对其降解酶基因进行测序（KR611865, KT310158，KT310159，KT310160，KT310161，KT310162，KT310163，KT310163，KT310164），为获得高产降解ZEN酶的菌株奠定良好基础。