真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状_徐炜.pdf

2023年第42卷第1期食品与生物技术学报徐 炜，等：真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状综 述Studies on Mycotoxin Degrading Enzymes and Their Applications in Feed andFood IndustriesXU Wei1，ZHANG Yulei1，SHI Yan1，FANG Yuanyuan1，OUYANG Binbin1，ZHANG Wenli1，MU Wanmeng*1,2(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;2.International Joint Laboratory on Food Safety,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)Abstract：Mycotoxins are a group of secondary metabolites produced by fungi during their growth.Mycotoxins not only seriously affect the yield of food crops,but also pose big threat to human health.There are various physical treatments for mycotoxins including cleaning,peeling,exposure,irradiation,ion pulse and so on,however,these physical methods are difficult to ensure completeremoval of toxins.Also,the loss of nutrients in crops would be possibly caused during the physicaltreatment.Chemical methods can also eliminate mycotoxins to some extent,but the introduction ofchemical reagents and the potential indirect contamination can limit the further application inpractical field.With a continuous development of biotechnology,microbial enzymes have showngreat advantages in the degradation of mycotoxins due to the mild reaction conditions,highdegradation efficiency and low toxicity of degradation products.The discovery,identification and摘要：真菌毒素是一类由真菌在其生长过程中所产生的次级代谢产物。真菌毒素不仅严重影响了粮食作物的产量，而且也会对人的身体健康产生潜在的威胁。针对真菌毒素的物理处理方法有很多，包括清洗、去皮、曝晒、辐照、离子脉冲等，但物理方法很难保障对毒素的彻底清除，同时容易对作物中的营养成分产生一定的损伤。化学方法同样可以对真菌毒素进行一定程度的消除，但引入的化学试剂及潜在的间接污染限制了其在实际中的应用。随着生物技术的不断发展，生物酶法因其反应条件温和、降解程度较高及降解产物毒性较低等诸多优点在真菌毒素降解方面显示出巨大的优势。作者对目前已经报道的真菌毒素降解酶的挖掘、鉴定及其实际应用等多方面进行了综述。相信随着研究的不断深入，该类降解酶有望被进一步开发和使用在饲料和食品行业中。关键词：真菌毒素；生物降解；生物酶法；饲料领域；食品行业中图分类号：Q 814文章编号：1673-1689（2023）01-0001-17DOI：10.3969/j.issn.1673-1689.2023.01.001真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状徐 炜1，张玉磊1，施 妍1，方媛媛1，欧阳斌斌1，张文立1，沐万孟*1，2（1.食品科学与技术国家重点实验室，江南大学，江苏 无锡214122；2.江南大学 食品安全国际合作联合实验室，江苏 无锡214122）收稿日期：2022-05-14基金项目：国家重点研发计划项目（2019YFC1604602）。作者简介：徐 炜（1991），男，博士，副研究员，主要从事食品生物技术研究。Email：*通信作者：沐万孟（1981），男，博士，教授，博士研究生导师，主要从事食品生物技术研究。Email：综 述1XU Wei，et al：Studies on Mycotoxin Degrading Enzymes and TheirApplications in Feed and Food IndustriesJOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY Vol.42 Issue 1 2023Reviewapplication of mycotoxin-degrading enzymes which have been reported so far were thoroughlyreviewed in this manuscript.It is believed that with the further of research,the mycotoxin-degradingenzymes are expected to be further developed and employed in the feed and food industries.Keywords:mycotoxins,biological degradation,microbial enzyme,feed industry,food industry真菌毒素的发现要追溯到11世纪欧洲的“麦角中毒”事件。真菌毒素主要是由丝状真菌如镰刀菌属、曲霉属和青霉菌属产生的次生代谢物。真菌毒素一般理化性质稳定，结构难以破坏，可以通过食物链进行累计富集，从而危害到动物和人类的健康安全，产生一系列的生殖毒性、免疫毒性、遗传毒性和致癌毒性。例如玉米赤霉烯酮被证明具有肝毒性、血液毒性、生殖毒性、免疫毒性和遗传毒性。谷物、种子和水果中存在真菌毒素会造成巨大的经济损失，并对农业和食物链构成重大威胁，进而对人类健康构成威胁。据联合国粮食及农业组织（Foodand Agriculture Organization of the United Nations，FAO）的调查显示，世界上每年约有25%的农作物被真菌毒素污染，给全球造成了近千亿美元的经济损失1。早在2006年，欧盟（European Union，EU）就实施了食品真菌毒素法规委员会条例并且对食品中真菌毒素的最高含量进行了明确规定。因此，如何最大限度地减少真菌毒素一直是饲料和食品行业的一个重要且全球性的话题。物理方法可以去除一些真菌毒素，但必需营养素的非特异性结合禁止其进一步应用。由于潜在的毒性、较高的成本和可能的二次污染，化学方法也受到限制。近年来，生物脱毒相比于物理化学法愈加展现其强大的优势，其中的生物酶法脱毒更是吸引了广泛的关注。生物酶法在仅添加蛋白质及少量绿色因子的情况下，便能够高效降解真菌毒素，降解程度高，且最终产生的转化产物毒性更低。基于此，作者对呕吐毒素、玉米赤酶烯酮、黄曲霉毒素、伏马毒素、赭曲霉毒素、展青霉毒素6种常见真菌毒素的降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状进行了综述（见图1）。图1真菌毒素降解酶从“实验”走向“实际”Fig.1Mycotoxins degrading enzymes from laboratory to practice脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），又称呕吐毒素，因其会引起人类和动物的腹泻、呕吐和胃肠道炎症而得名。低剂量的DON摄入会造成动物的肠道屏障损伤和免疫刺激，高剂量摄入时会引起呕吐，导致饲料转化率降低等。能够产生呕吐毒素的菌属主要包括链孢菌属（Alternaria Nees）、曲霉属（Aspergillus）、枝孢菌属（Cladosporium）、镰刀菌属（Fusarium）和青霉属（Penicillium）2，其中镰刀菌呕吐毒素122023年第42卷第1期食品与生物技术学报徐 炜，等：真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状综 述属是最主要的菌属。DON通常在农作物采后和储存过程中产生，常出现于世界各地被污染的食品和饲料中，尤其在玉米中的发生率较高。由于很难在农作物生长环节中完全避免DON的产生，因此近年来人们围绕作物加工和储存环节开展了一系列有关DON解毒的工作。目前，利用微生物吸附、降解或使用酶法降解对DON进行生物解毒，具有巨大的应用潜力。其中，酶法降解DON因反应条件温和、降解率高等优点备受关注。研究报道，DON中主要的致毒基团是C3位的羟基和C12C13位的环氧结构（见图2）3-4。因此酶法消除DON的主要作用位点是C3羟基以及C12C13位的环氧基团5。图2呕吐毒素的结构简式及相应的酶解基团Fig.2Chemical structure of DON and the correspondingdegradation groups1.1C12C13环氧结构的DON降解有关DON的C12C13环氧结构的降解或修饰作 用 的 降 解 酶 鲜 有 报 道。其 中，来 自 米 曲 霉（Aspergillus oryzae）As-W.6的培养液被发现含有一种脂肪酶，且纯化后的脂肪酶可以将不同浓度的DON降解70%6。高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）分析结果显示，降解产物比DON的相对分子质量减少了13.9，表明生成了一种新的物质。尽管对C12C13环氧结构进行降解的酶报道很少，但作用于该位置的DON降解菌却很多。如Fuchs等发现从牛瘤胃分离的细菌菌株BBSH 797可以将DON降解为DOM-1；不但如此，与DON结构类似的6种不同的A型毛霉烯族毒素液均能被该菌株降解7。Gao等从鸡肠道中鉴定出一株新的毛霉烯氧化细菌Eggerthella sp.DII-9。在温度2045 和pH 510时，该菌生长状态良好，并能够将DON转化为DOM-1，且同样对之前提到的DON同族毒素具有光谱降解效果8。该团队还筛选得到一株革兰氏阳性无孢子菌Slackia sp.D-G6，该菌株不仅可以将DON降解为DOM-1，还可以高效的产生雌激素，能有效预防雌激素依赖以及年龄相关的疾病9。1.2C3位羟基的DON降解针对DON的C3位羟基有两种降解的途径。一种是氧化C3位羟基，生成相应的酮基，即3-酮-DON（3-keto-DON）；另一种是将C3位羟基异构化，形成3-羟基-DON（3-epi-DON）。He等从麦田中分离到一株能够降解DON的细菌菌株鞘氨醇单胞菌S3-4（Sphingomonas S3-4）10。通过与其他可降解DON菌株的基因组序列进行比较分析，结合鞘氨醇单胞菌S3-4基因组BAC文库的功能筛选，发现鞘氨醇单胞菌S3-4菌株中主要是一个羟酮还原酶家族 成 员AKR18A1负 责 将DON氧 化 为3-keto-DON。随后该酶成功在大肠杆菌（Escherichia coli）中实现重组表达，重组后的AKR18A1降解DON的最适pH为9.5，在此条件下该酶的最大反应速率为（25.70.8）nmol/（minmg）。该酶在pH 1011时可以保持70%的相对酶活力，显示出良好的碱稳定性。AKR18A1的降解反应依赖辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（NADP+），但是在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）存在的情况下，AKR18A1也能够催化3-keto-DON的逆反应生成DON。随后，He等发现德沃斯氏菌D6-9（Devosia mutans D6-9）能够将DON分解为3-keto-DON和3-epi-DON。通过对德沃斯氏菌D6-9进行基因组分析，共确定了3个与DON异构化反应有关的基因，其编码的蛋白质一个是醌依赖的DON脱氢酶QDDH，负责将DON氧化为3-keto-DON11，以及另外两个分别为NADPH依赖的aldo/keto还原酶AKR13B2和AKR6D1，负责将3-keto-DON转化为3-epi-DON。利用大肠杆菌获得重组蛋白质QDDH、AKR13B2和AKR6D1，并对小麦籽粒中的DON进行降解，可以观察到6 h内DON被完全降解成3-keto-DON和3-epi-DON。Carere等通过对DON降解菌德沃斯氏菌17-2-E-8（Devosia mutans 17-2-E-8）的RNA进行测序和比较，推测该菌株中可能同时存在两种DON降解酶。一种是吡咯喹啉醌（PQQ）依赖的脱氢酶DepA，可以将DON降解为3-keto-DON。另外一种蛋白酶则负责将3-keto-DON进一步还原为3-epi-DON12。随后，又在Devosia mutans 17-2-E-8中纯化出了DepB，证实了DepB是一种NADPH依赖的脱氢酶，3XU Wei，et al：Studies on Mycotoxin Degrading Enzymes and TheirApplications in Feed and Food IndustriesJOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY Vol.42 Issue 1 2023Review该酶的最适温度为30，最适pH为7.5，且在pH为78时能够保持较高的降解率13。Qin等 通 过 对 耐 盐 远 洋 杆 菌ANSP101（Pelagibacterium halotolerans ANSP101）、德沃斯氏菌17-2-E-8和德沃斯氏菌IFO13580三株菌进行基因组分析，发现一种来自耐盐远洋杆菌ANSP101的喹诺酮类蛋白质，并命名为脱氧雪腐镰刀菌烯醇脱氢酶（DDH）14。DDH可以在氢受体吩嗪甲硫酸酯（PMS）或二氯酚苯酚（DCPIP）为辅因子的前体下将DON氧化成3-keto-DON。通过与德沃斯氏菌17-2-E-8和德沃斯氏菌D6-9的醌依赖脱氢酶DepA序列比对，发现了DDH中两个显著影响DON降解的关键氨基酸残基，分别为第478位的丝氨酸和第480位的谷氨酸。徐建宏等研究了DON降解菌Devosia sp.DDS-1产生的3-乙酰-DON（3-AC-DON）氧化酶的酶学特性。该酶的最适温度为35，最适pH为7.0，且在pH为79时可以保持80%的相对酶活力。同时，结果表明大多数金属离子在浓度为0.22.0 mmol/L时，对3-AC-DON氧化酶有促进作用，而乙二胺四乙酸（EDTA）对该酶活性有抑制作用15。不同微生物来源的DON降解酶及性质比较如表1所示10-15。表1不同微生物来源的DON降解酶及其性质比较Table 1Comparison of DON degradation enzymes from different microorganisms and their properties微生物来源名称酶种类识别底物底物质量浓度/(g/mL)降解产物降解条件反应时间/h降解率/%参考文献SphingomonasS3-4AKR18A1羟酮还原酶DON1003-keto-DON辅因子NADP+、55、pH 9.5NRNR10Devosia mutansD6-9QDDH脱氢酶DON5003-keto-DON外 源PQQ、40、pH 6699.311AKR13B2、AKR6D1羟酮还原酶3-keto-DON3-epi-DON辅因子NADPH、35、pH 6.5Devosia mutans17-2-E-8DepA脱氢酶DON503-keto-DON1 mmol/L Ca2+、100mol/L PQQ、室温、pH 7.5129912DepB羟酮还原酶3-keto-DON1003-epi-DON400 mol/L NADPH或NADH、35、pH7.5NRNR13PelagibacteriumhalotoleransANSP101DDH脱氢酶DON503-keto-DON500 mol/L PMS或DCPIPNRNR14TDDHDDH突变体（M516E）DON503-keto-DON500 mol/L PMS或DCPIP或PQQNRNRDevosia sp.DDS-13-AC-DON氧化酶氧化酶DON13-AC-DONMn2+或Zn2+等金属离子、乙酰辅酶A、35、pH 7.0458.11153-AC-DON3-keto-DON68.39注：NR代表未被报道。玉米赤酶烯酮2玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）是一类由镰刀菌属（Fusarium）产生的真菌毒素，广泛分布于种植玉米、小麦、大麦和高粱的农田及粮食副产品中，会导致农作物的大量减产16-17。ZEN具有一个二羟基苯甲酸内酯结构，并且根据其内酯环结构中C1和C6位的官能团差异，ZEN还拥有另外5种结构衍 生 物，分 别 包 括/-玉 米 赤 霉 烯 醇（/-zearalenol，/-ZOL）、/-玉 米 赤 霉 醇（/-zearalanol，/-ZAL）和 玉 米 赤 霉 酮（zearalanone，ZAN），其中-ZOL和-ZAL具有比ZEN更高的毒性。随着食物链的不断累积，ZEN及其衍生物不仅会造成严重的农作物污染，而且严重威胁到人类的身体健康，构成了世界性食品安全问题18-19。作为一种真菌毒素，ZEN已经被证明具有肝毒性、血液毒性、免疫毒性和遗传毒性。Gao等通过小鼠实验表明接触ZEN会破坏通过激素相关基因调节的生殖42023年第42卷第1期食品与生物技术学报徐 炜，等：真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状综 述激素和睾丸发育的系统20。目前围绕ZEN的降解思路主要是利用内酯酶或漆酶破坏ZEN的内酯结构，辅以C6酮基和C2或C4羟基的氧化或修饰（见图3）。图3玉米赤酶烯酮的结构简式及相应的酶解基团Fig.3Chemical structure of ZEN and the correspondingdepradation groups2.1内酯酶对ZEN的降解2002年，有研究者在粉红粘帚霉（Clonostachysrosea）IFO 7063中发现了一段能够降解ZEN的关键基因，并成功纯化到了该基因编码的目的蛋白质。然后，基于纯化蛋白质的序列，将该基因克隆到大肠杆菌中，并命名为ZHD10121。随后，ZHD101分别在裂殖酵母（Schizwosaccharomyces pombe）和毕赤酵母中成功实现异源表达，并且检测到了ZEN降解活性。这是首次报道的ZEN降解酶，并且该基因序列早在2002年已经被申请专利保护。随后，将增强型绿色荧光蛋白质（EGFP）基因与ZHD101融合并在大肠杆菌中表达，并观测到表达后的重组蛋白质（EGFP：ZHD101）与改造前的ZHD101降解效果接近。同时，在不同的pH条件下，EGFP：ZHD101的荧光强度和反应速度表现出良好的相关性，为实现实时检测ZHD101体内降解ZEN的效率提供了一定的研究思路22。Yang等通过将编码ZHD101的基因克隆到大肠杆菌和乳酸杆菌穿梭载体pNZ3004中，然后通过电穿孔获得重组质粒pNZ-ZHD101，将重组质粒导入到从肉鸡胃肠道分离的益生菌乳酸杆菌中，结果发现转化后的菌株获得了降解ZEN的能力23。值得注意的是，重组ZHD101在生产过程中并没有对细胞生长、耐酸性和胆盐耐受性产生明显的副作用。随着研究的不断深入，其他微生物中也陆续发现了潜在的ZEN内酯酶。如Zhang等从红粘帚霉（Gliocladium roseum）克隆得到了一种内酯酶可以高效地降解ZEN，命名为ZENG24。重组ZENG的最适pH为7.0，最适温度为38，同时ZENG对ZEN、-ZOL和-ZAL都有较高的降解率。Hui等挖 掘 出 了 一 种ZHD101同 源 的 蛋 白 质，称 为CbZHD。序列比对表明，CbZHD具有与ZHD101相同的催化三联体“S-H-E”，而催化三联体主要用于和ZEN之间的相互作用。CbZHD的最适温度和最适pH分别为35 和8.025。Zhang等发现了3种新的 具 有 降 解ZEN能 力 的 内 酯 酶CLA、EXO和TRI，分别与ZHD101有着61%、63%和97%的氨基 酸同源性 26。Bi等 鉴 定 了 一 种 红 面 包 霉 菌（Neurospora crassa）来源的内酯酶ZENC，具有较高的酶活力。除此之外还将ZENC应用于3种不同的动物饲料中。结果表明，当分别在酒糟、玉米副产物和玉米皮中添加800 U的ZENC时，ZEN的浓度分别降低了70.9%、88.9%和94.7%27。Yu等分离了一种新的内酯酶ZHD607，并通过结构和序列比对分析，得到了活性分别是ZHD607的2.9倍和3.4倍的突变体28。Wang等纯化重组了一种与ZHD101有65%的氨基酸同源性的内酯酶ZHD518，可以降解ZEN及其衍生物等多种真菌毒素29。随后，对其进行了酶学性质的鉴定和活性位点改造，并设计定点突变株N156H，该突变体对-ZOL的降解活性提高至原始酶的3.3倍。2.2其他酶对ZEN的降解Wang等首次研究了枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）来源的BsCotA漆酶降解ZEN和AFB1的能力30。在以丁香酸甲酯作为介质时，该酶对ZEN和AFB1降解率分别为98%和100%。Loi等在体外实验中评估了杏鲍菇（Pleurotus eryngii）来源的漆酶（Ery4）和漆酶介体系统（LMSs）对多种毒素的降解作用31。其中，AFB1和ZEN在一起降解时，P.eryngii Ery4对这两种毒素的降解率分别为86%和100%。Yu等克隆了来自不动杆菌SM04中的一个过氧化还原酶（Prx）基因，并成功在大肠杆菌BL21中实现了重组表达32。重组的Prx在H2O2存在时可以有效降解ZEN，同时对ZEN的最适降解pH和降解温度分别为9.0和70。将该酶与H2O2共处理6 h后，可以降解90%的ZEN。Qin等鉴定出了一种来自热羧链霉菌（Streptomyces thermocarboxydus）的多铜氧化酶（StMCO）33。StMCO在与乙酰丁香酮或ABTS等介体物质共存时对ZEN和AFB1有较高的降解率。同时，在没有介质的情况下，StMCO也可以微弱地降解ZEN和黄曲霉毒素AFB1。不同微生物来源的ZEN降解酶及性质比较如表2所示16，21，24-33。5XU Wei，et al：Studies on Mycotoxin Degrading Enzymes and TheirApplications in Feed and Food IndustriesJOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY Vol.42 Issue 1 2023Review表2不同微生物来源的ZEN降解酶及其性质比较Table 2Comparison of ZEN degradation enzymes from different microorganisms and their properties微生物来源名称酶种类识别底物底物质量浓度/(g/mL)降解产物或效果降解条件比活力/（U/mg）降解率/%参考文献Clonostachys roseaZHD101内酯酶ZEN2NR37、pH 9.5、2 hNR10021Bacillus subtilis SCK6BsDyP过氧化物酶ZEN1NR1 mmol/L MnSO4、0.1 mmol/L H2O2、30、pH 4.0、48 hNR8516StreptomycesthermocarboxydusStMCO多铜氧化酶ZEN113-OH-ZEN-quinone1 mmol/L乙 酰 丁香 酮、5mmol/LCuSO4、30、pH7.0、24 hNR99.933Acinetobacter sp.SM04Prx过氧化还原酶ZEN20PRX的反 应混合物对MCF-7细胞没 有 增殖或抑制增殖作用20 mmol/L H2O2、30、pH 9.0（最适温度为70）、6 hNR9032Pleurotus eryngiiEry4漆酶ZEN0.5NR10 mmol/L TEMPO、ABTS或SA等 介体，25、72 hNR99.931Bacillus subtilisBsCotA漆酶ZEN5BsCotA的反 应混合物 对 水 螅的生 存 无 明 显影响1 mmol/L丁 香 酸甲 酯、30、pH7.0、0.5 hNR9830RhinocladiellamackenzieiZHD518内酯酶ZEN40NRCu2+或Ni2+抑制酶活 力,Hg2+几 乎 消除酶活力207.0 2.1NR29Phialophora americanaZHD607内酯酶ZEN50NR35、pH 8.04 940 28.06NR28Neurospora crassaOR74AZENC内酯酶ZEN20NR45、pH 8.0、0.25h，部分金属离子会抑制酶活力NR99.927TrichodermaaggressivumTRI239.8NRExophiala aquamarinaEXO40、pH 9.0459.0NRExophiala aquamarineCBS 119918CLA内酯酶ZEN20NR40、pH 7.0114.8NR26Cladophialophorabantiana CBS 173.52CbZHD内酯酶ZEN59.52NR35、pH 8.00.688NR25-ZOL55Gliocladium roseumZENG内酯酶ZEN1080NR38、pH 7.0、3 hNR7024注：NR代表未被报道。62023年第42卷第1期食品与生物技术学报徐 炜，等：真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状综 述黄曲霉毒素3AFs是由黄曲霉属菌（Aspergillus section Flavi）产生的次级代谢物34，在农产品加工、运输和储存以及食品加工过程中广泛存在。早在2002年，AFs就被国际癌症研究机构（IARC）归纳成一类致癌物。AFs的存在不仅污染了多种食品和饲料产品35，而且造成严重的食品安全问题和巨大的经济损失36。在众多AFs中（见图4），AFB1被研究得最为广泛，因此作者将主要围绕AFB1的几种生物降解酶进行介绍。图4二氢吡喃环型黄曲霉毒素及环戊烯型黄曲霉毒素的结构简式及相应的酶解基团Fig.4Chemical structure of ciclopentenone and difuro-coumarolactoneandthefunctionalgroupcorresponding degradation groups3.1漆酶对AFB1的降解Alberts等首次探究了白腐真菌来源的漆酶（LSs）应用不同介质降解AFB1的情况37。用1 U/mL的商品制剂处理，30 反应3 d后，底物AFB1的降解率为87.34%。Loi等利用从平菇中纯化到的漆酶Lac2去直接氧化AFB1，发现单独存在Lac2的情况下，最终的降解率为23%。当在体系中添加乙酰丁香酮（AS）和2，2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）等氧化还原介体物质时，Lac2对AFB1的降解率可以大幅提高。其中，添加1 mmol/L的AS或ABTS后AFB1的降解率分别从23%提升至42%和45%。值得注意的是，当丁香醛（SA）添加量为1 mmol/L时，Lac2的降解率与没有添加介体物质相比，降低了13%。继续提高介体物质的浓度，当添加10 mmol/L的ABTS、AS和SA后，Lac2对AFB1的降解率又分别提高到了81%、90%和72%38。Guo等分 离 了 地 衣 芽 孢 杆 菌（Bacillus licheniformis）ANSB821来源的漆酶CotA。通过研究发现，CotA可以在没有介体的情况下实现对AFB1的高效降解，在pH 8.0和37 下，酶解3 h和12 h对AFB1的降解率分别为66%和96%，同时降解产物被鉴定为AFQ1和epi-AFQ139。3.2其他酶对AFB1的降解刘大岭等首次报道了一种名为ADTZ的黄曲霉毒素降解酶40-41。随着研究不断深入，ADTZ被证明为氧化酶，并更名为AFO42。1 mg/mL的AFO在28、30 min内 可 以 完 全 降 解150 ng的AFB1。Wang等在原毛平革菌（Phanerochaete sordida）中分离出一种锰过氧化物酶（MnP），当AFB1质量浓度为0.3 g/mL时，该酶可以在24 h内将AFB1降解至14%43。Yehia等同样报道了MnP对AFB1的降解，通过在白腐食用菌平菇培养滤液中纯化分离到的MnP，与底物AFB1反应48 h后可以达到90%的降解率44。Xia等在食品级宿主乳克鲁维酵母菌GG7993中构建了3种不同来源的重组MnP，并通过 优 化 找 出 了 其 中 降 解AFB1效 率 较 高 的PHCMNP。含有该酶的重组菌株GG799（pKLAC1Phcmnp）培养上清液可以对花生样品AFB1的降解率达90%以上45。Yang等将变色栓菌（Trametes versicolor）来源的AFB1降解酶（TV-AFB1D）基因整合到巴斯德毕赤酵母GS115（Pichia pastoris GS115）基因组上，并通过优化最适作用条件对AFB1的降解达到75.9%46。Xu等从玉米、水稻和土壤样本中富集到的43个细菌中成功筛选得到一株具有高效降解AFB1能力的菌株，即沙氏芽孢杆菌L7（Bacillus shackletonii L7）47。通过分离纯化，鉴定出沙门氏菌L7中含有的AFB1降解酶BADH，该酶的最适温度高达70。同时发现Cu2+能够显著促进BADE活性，而Zn2+、Mn2+、Mg2+、Li+等离子则会强烈抑制BADE的活性47。Shu等 分 离 到 一 株 芽 孢 杆 菌（Bacillus velezensisDY3108），并发现其对AFB1具有很高的降解率7XU Wei，et al：Studies on Mycotoxin Degrading Enzymes and TheirApplications in Feed and Food IndustriesJOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY Vol.42 Issue 1 2023Review表3不同微生物来源的AFB1降解酶及其性质比较Table 3Comparison of AFT degradation enzymes from different microorganisms and their properties微生物来源名称酶种类识别底物底物含量降解产物或效果降解条件反应时间/h降解率/%参考文献Bacillus subtilis SCK6BsDyP过氧化物酶AFB11 g/mLNR1 mmol/L MnSO4、0.1 mmol/L的H2O2、30、pH 4.0487816MycobacteriumsmegmatisMSMEG5998还原酶AFB110 mmol/LNR22、pH 7.488051Pseudomonasaeruginosa M19PADENRAFB12.5 g/mLNR50 mmol/L Cu2+、65、pH 6.0NR8050Bacillus shackletoniiL7BADENRAFB10.1 g/mLNR10 mmol/L Cu2+可 增 强活性，70、pH 7.07247.547Trametes versicolorTV-AFB1DNRAFB1NRNR体积分数8%甲醇、28、pH 7.01275.946NRPHCMNP锰过氧化物酶AFB150.0、500.0、2 000.0 g/kg（花生样品）AFB1-8,9-二氢二醇1 mmol/L MnSO4、足量H2O2、40、pH 4.5409045Pleurotus ostreatusMnP锰过氧化物酶AFB10.31 g/mLNR1 mmol/L MnSO4、30、pH 4.5489044Phanerochaete sordidaYK-624MnP锰过氧化物酶AFB10.3 g/mL黄曲霉毒素1-8，9-二氢二醇1 mmol/L MnSO4、30、pH 4.5248643Armillariella tabescensAFO氧化酶AFB10.05 g/mL破坏了内酯结构PBS缓冲液0.02 mol/L、28、pH 6.00.599.942Bacillus licheniformisANSB821CotA漆酶AFB12.01 g/mlAFQ1和epi-AFQ137、pH 8.0129639AFM10.05 g/mL100Pleurotus pulmonarius(ITEM 17144)Lac2漆酶AFB11 g/mLNR5 U/mL酶和介质、25、pH 5.0729038Trametes versicolor云芝漆酶（商用酶）漆酶AFB11.40 g/mLNR30、pH 6.57287.3437StreptomycesthermocarboxydusStMCO多铜氧化酶AFB11 g/mLAFQ11 mmol/L乙酰丁香酮、5 mmol/L CuSO4、30、pH 7.02499.8533（91.5%），且发挥降解功能的主要成分是该菌的无细胞上清液48。用该上清液处理AFB1的最适温度和pH分别为80 和8.0。Xie等从泛菌（Pantoea sp.T6）中分离出一种外膜蛋白质PADE，发现PADE可以降解AFB1，反应的最适温度为40，最适pH为7.0 49。Song等 研 究 了 铜 绿 假 单 胞 菌M19（Pseudomonas aeruginosa M19）对黄曲霉毒素B1的生物降 解，并 鉴 定 出 降 解AFB1的 关 键 蛋 白 质PADE50。Li等报道了一种F420H2依赖的还原酶MSMEG5998可以降解AFB1，并且发现将该蛋白质的硫氧还蛋白质（Trx）连接可以大幅增强酶的降解活性，Trx连接的酶在8 h内对AFB1的降解率超过80%51。Loi等鉴定了一种过氧化物酶Rh_DypB，该酶可以高效降解AFB1，在低酶量和低H2O2作用下即可催化AFB1羟基化为AFQ152。不同微生物来源的AFB1降解酶及其性质如表3所示16，33,37-39,42-47,50-53。82023年第42卷第1期食品与生物技术学报徐 炜，等：真菌毒素降解酶及其在饲料与食品行业中的研究现状综 述展青霉毒素（patulin，PAT），又称棒曲霉毒素，主 要 是 由 青 霉 属（Penicillium）和 曲 霉 属（Aspergillus）等真菌产生的一种耐热的真菌毒素（见图5），常见于植物中，且主要污染的农作物是苹果。毒性研究表明，PAT对小鼠具有致畸、致癌和免疫毒性。除此以外，PAT还会影响人类的免疫、神经和胃肠道系统54。它是苹果和苹果衍生产品（如果汁、苹果酒、果酱和其他儿童食品）中最常见的真菌毒素。生化研究表明，生物合成途径由大约10个步骤组成。其中涉及的基因包括特征酶、调节因子和转运蛋白基因55。因为其污染范围广和有动物毒性的特点，挖掘PAT相关的降解酶来保障苹果及其他果蔬作物的安全性具有重要的研究价值。图5展青酶毒素的结构简式及相应的酶解基团Fig.5Chemical s