伏马菌素吸附菌株的筛选及机理初探

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伏马菌素(Fumonisins,FBs)是一组主要由多育镰刀菌、串珠镰刀菌等产生的水溶性的真菌毒素。迄今为止,28种伏马菌素已经被分离鉴定,其中伏马菌素B1(FB1)和伏马菌素B2(FB2)在自然界中存在广泛,毒性最强。作为世界主要农作物,玉米是谷物食品和饲料的主要来源之一,因而存在于玉米及其相关食品中的伏马菌素污染已引起世界各国广泛关注,如何去除玉米及其相关制品中伏马菌素的技术和方法也日益受到人们的重视。然而,采用生物方法去除伏马菌素的报道尚不多见。本论文采用乳杆菌菌株与伏马菌素的共培养技术,通过ELISA和HPLC相结合方式检测菌体细胞吸附FB1和FB2的效果,评价了48株菌对FB1和FB2脱除能力,从中筛选出具有较高FB1和FB2吸附率的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)ZJ8和戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)X5。并在此基础上,探讨了不同物理因素和不同处理条件下乳杆菌吸附FB1和FB2的特性,分析了伏马菌素对乳杆菌生长的影响,探索了乳杆菌吸附FB1和FB2的机制,旨在为利用乳杆菌生物脱除伏马菌素方面的研究与应用提供参考与理论依据。主要结果如下:1、乳杆菌ZJ8和X5有很强的结合伏马菌素的能力,2株菌对FB1的吸附率分别为89.9%和86.0%,对FB2吸附率分别为95.0%和93.1%。乳杆菌吸附FB2的效果普遍高于吸附FB1的效果。菌株ZJ8和X5在吸附FB1和FB1方面无交互作用,无竞争性抑制,表明吸附FB1和FB1的结合位点不同。2、培养时间、pH和温度影响菌株吸附伏马菌素的效果。乳杆菌菌株ZJ8和X5结合FB1和FB2的效果随培养时间延长而增加。当pH为4时,2株菌对FB1和FB2的吸附率均达最大,碱性条件不利于菌株吸附伏马菌素。高温降低了菌株吸附伏马菌素的效果。进一步的,510μg/mL的附伏马菌不会显著影响2株乳杆菌的生长,同时菌体细胞在吸附FB1和FB2后其活性也不会受到影响。3、菌株对伏马菌素的吸附与菌体活力无关。强酸和TCA处理后菌株对FB1和FB2的吸附率显著提升,而SDS处理后菌株对FB2的吸附率吸附率显著提升,对FB1的吸附能力影响不大。溶菌酶处理后2株菌吸附FB1的能力显著下降,而吸附FB2的能力显著提升。胰蛋白酶处理后菌株表现差异性,处理后2株菌吸附FB1的能力都显著下降,但菌株ZJ8吸附FB2的能力无显著性变化,对菌株X5吸附吸附FB2的能力显著提升。4、细胞壁是菌株结合伏马菌素的主要部位。2株菌的细胞壁对FB1的吸附率分别达到96.8%和96%,对FB2的吸附率均达到100%。去除菌体细胞壁后,其原生质体对FB1的吸附率不到13%,对FB2的吸附率不到19%。而无细胞提取物对FB1和FB2的吸附率均不足5%。进一步地,2株乳杆菌胞壁成分中肽聚糖对FB1的吸附率分别为98.4%和97.8%,对FB2的吸附率达100%,表明菌体细胞壁上的肽聚糖是吸附伏马菌素B1和B2的最主要成分。综上,筛选到的2株乳杆菌具有很强的结合伏马菌素的能力,或许可以用作一种生物脱毒工具来去除伏马菌素。
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