解淀粉芽孢杆菌HNGD-T8介导的耐热胞外酶对玉米粉中黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮的生物降解：一种可持续的食品安全策略

本研究针对谷物食品中常见的两种高毒性霉菌毒素——黄曲霉毒素B1(AFB1)和玉米赤霉烯酮(ZEN)的污染问题，从发酵茶中分离出解淀粉芽孢杆菌HNGD-T8，发现其胞外组分在80°C条件下能高效降解AFB1(99.57%)和ZEN(99.9%)，Mn2+可显著增强降解效果。通过UHPLC-MS/MS分析揭示毒素被分解为低毒代谢物，斑马鱼毒性实验证实降解产物毒性显著降低，在玉米粉体系中同时降解率达66.23%(AFB1)和78.07%(ZEN)，为食品基质中霉菌毒素防控提供了新型生物解决方案。

　　

在谷物食品生产和储存过程中，霉菌毒素污染始终是悬在食品安全领域的一把达摩克利斯之剑。其中，黄曲霉毒素B₁(Aflatoxin B₁, AFB₁)和玉米赤霉烯酮(Zearalenone, ZEN)作为两种毒性最强、分布最广的霉菌毒素，分别由曲霉属(Aspergillus)和镰刀菌属(Fusarium)产生，不仅具有致癌、致畸、免疫毒性等危害，更常协同出现在玉米等谷物中，产生"1+1>2"的毒效叠加效应。传统物理化学去毒方法往往治标不治本，要么影响食品营养品质，要么造成二次污染。面对这一困境，生物降解技术因其高效、专一、环保的特性逐渐成为研究热点，而寻找具有强降解能力且能适应食品加工环境的菌株，成为破解难题的关键。

在此背景下，来自河南工业大学食品科学与工程学院的Nazish Muzaffar等研究人员独辟蹊径，从中国传统发酵茶中筛选到一株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)HNGD-T8，系统探究了其胞外组分对AFB₁和ZEN的降解特性与机制，相关成果发表在《International Biodeterioration & Biodegradation》上。

研究人员采用多项关键技术开展研究：首先通过以香豆素为唯一碳源的选择性培养基从市售发酵茶样本中进行菌株初筛；利用高效液相色谱(HPLC)定量分析菌株对AFB₁和ZEN的降解效率；结合16S rRNA和gyrB基因测序进行菌株分子鉴定；采用超高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-MS/MS)解析毒素降解产物结构；通过斑马鱼幼虫模型评估降解产物的急性毒性；最后在真实食品体系（市售玉米粉）中验证降解效果。

3.1. 筛选和鉴定霉菌毒素降解菌

研究团队从发酵茶样本中分离到一株能在香豆素培养基上生长的菌株HNGD-T8，其发酵液对AFB₁(2.5 μg/mL)和ZEN(5 μg/mL)的72小时降解率分别达99.57%和99.91%。通过形态学观察、革兰氏染色（呈紫色阳性反应）、扫描电镜（显示杆状形态）以及16S rRNA和gyrB基因系统发育分析，最终鉴定为解淀粉芽孢杆菌。

3.2. 细胞组分分析及金属离子对降解的影响

细胞组分降解实验揭示，胞外 supernatant（上清液）降解效果最显著（AFB₁ 42.55%，ZEN 44.22%），远高于全菌培养液和细胞裂解液，表明活性成分为胞外分泌型。金属离子实验发现Mn²⁺能显著促进降解（AFB₁ 81.14%，ZEN 88.59%），而Ni²⁺和Fe²⁺则表现出抑制效应。

3.3. pH和不同处理对AFB₁和ZEN降解的影响

碱性条件更利于降解反应，AFB₁和ZEN的最适pH分别为8和9。经100°C煮沸10分钟后，上清液仍保持34.83%(AFB₁)和33.38%(ZEN)的降解能力，证明活性成分具有优异热稳定性。蛋白酶K和SDS处理显著降低降解率，说明活性物质本质为蛋白质类。

3.4. 锰离子浓度、毒素浓度及粗酶SDS-PAGE分析

Mn²⁺在10 mM浓度时促进效果达到峰值。底物浓度实验显示，随着AFB₁和ZEN浓度升高（1-10 μg/mL），降解率逐步下降，呈现底物抑制效应。同时降解实验中，72小时对AFB₁和ZEN的降解率分别达78.02%和93.74%。SDS-PEGE显示粗酶提取物在28.0 kDa和38.0 kDa处出现明显条带，提示潜在降解酶分子量。

3.5. 不同温度下AFB₁和ZEN降解动力学

温度升高显著加速降解进程，80°C条件下3小时即达到99.51%(AFB₁)和99.91%(ZEN)的降解率，展现出色的温度适应性，适用于食品加工中的高温环节。

3.6. 降解产物分析

UHPLC-MS/MS鉴定出AFB₁降解产物为m/z 229.16 (C₁₇H₁₂O₇)和328.21 (C₁₃H₁₀O₄)，ZEN降解产物为m/z 349 (C₁₈H₂₂O₇)和291.44 (C₁₇H₂₄O₄)，这些产物通过羟基化、甲基化等结构修饰，破坏了原有毒素的活性位点。

3.7. 斑马鱼幼虫毒性评估

斑马鱼胚胎暴露实验表明，原始AFB₁和ZEN引发心包水肿、卵黄囊扩大和脊柱弯曲等严重发育畸形，而降解产物处理组未观察到明显毒性效应，证实生物降解有效降低了毒素的生物学危害。

3.8. 玉米粉中的降解效果

在真实食品体系玉米粉中，HNGD-T8上清液72小时对AFB₁和ZEN的单一降解率分别为74.20%和59.57%，同时降解率分别为66.23%和78.07%，证明其在复杂食品基质中仍保持良好降解性能。

本研究系统论证了解淀粉芽孢杆菌HNGD-T8胞外组分在AFB₁和ZEN降解方面的卓越性能：其耐热特性（80°C仍保持高活性）、Mn²⁺增强效应、协同降解能力及在食品体系中的适用性，为霉菌毒素生物降解提供了新型解决方案。降解产物结构解析和毒理学评价从化学和生物学两个维度证明了降解过程的安全性和有效性。该研究不仅为食品工业开发新型生物防腐剂提供了候选菌株，也为应对霉菌毒素共污染问题提供了技术思路，对保障粮食安全、减少经济损失具有重要意义。未来研究可聚焦于纯化鉴定关键降解酶、解析降解分子机制以及开展大规模应用试验，推动该技术从实验室走向产业化应用。