《Food Bioscience》：A novel patulin-detoxifying ring-cleaving dioxygenase from
Bacillus amyloliquefaciens LJ1 and its application potential in pear juice
编辑推荐：
•从枯草芽孢杆菌中鉴定出一种新的伏桂酸降解双加氧酶。•BaRCD表现出高伏桂酸降解活性，且高度依赖Mg2+。•BaRCD通过内酯环开环催化伏桂酸脱毒。•BaRCD能高效去除梨汁中的伏桂酸。引言水果及水果制品中的真菌毒素污染已成为全球食品安全的重大问题。在这些污染物中，伏桂酸（
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从枯草芽孢杆菌中鉴定出一种新的伏桂酸降解双加氧酶。
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BaRCD表现出高伏桂酸降解活性，且高度依赖Mg2+。
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BaRCD通过内酯环开环催化伏桂酸脱毒。
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BaRCD能高效去除梨汁中的伏桂酸。
引言
水果及水果制品中的真菌毒素污染已成为全球食品安全的重大问题。在这些污染物中，伏桂酸（PAT）是一种主要由青霉菌属和曲霉菌属真菌产生的有毒次级代谢产物，常见于苹果、梨及其加工产品（Bartholomew等，2022年）。既往研究表明，PAT具有遗传毒性、免疫毒性和潜在的致癌性（Deef等，2023年）。因此，欧盟和美国食品药品监督管理局等监管机构已对果汁中PAT残留制定了严格的最高限量标准（Vitalini等，2025年）。南果梨是东北中国具有重大经济价值的一种特色水果。然而，其在采后贮藏和加工过程中极易受到真菌侵染并积累PAT（Li等，2026年）。因此，开发高效、安全且适用于食品的PAT脱毒策略具有重要的理论和实际意义。
目前，吸附、辐照和氧化等物理化学方法已被应用于PAT的去除（Zheng等，2024年）。然而，这些方法往往伴随营养损失、风味劣化以及二次污染的风险（Abbasi等，2019年）。相比之下，利用微生物或酶进行生物降解因其温和的反应条件、高特异性和环境友好性而被认为是一种更具前景的替代方案（Jiang等，2024年）。其主要机制通常分为两大类：生物吸附和生物转化。生物吸附通常依赖于灭活微生物生物质细胞壁中的多糖、蛋白质及其他官能团，通过静电相互作用、氢键作用和疏水相互作用结合PAT，从而降低体系中游离毒素的浓度（Wang等，2015年）。该方法具有操作简便和作用较快的优势。然而，由于其并未从根本上改变PAT的化学结构，当环境条件发生变化时可能发生解吸，从而产生毒素重新释放的风险（Ndiaye等，2022年）。相比之下，生物转化引起了更多的关注。该过程通常依赖于活微生物或其产生的特定酶催化PAT分子关键活性位点的反应，通过还原、水解或相关反应将其转化为毒性较低且稳定性较差的代谢产物（Adegoke等，2022年）。值得注意的是，大多数现有研究集中于将PAT转化为E-青霉酚的单链脱氢酶/还原酶，而能够直接裂解PAT核心毒性结构基团——即α,β-不饱和γ-内酯环——的酶鲜有报道。
内生细菌通过与宿主长期共生，进化出了适应植物微环境的代谢能力，是挖掘新型脱毒酶的重要来源（Ayilara等，2023年）。解淀粉芽孢杆菌不仅是一种常见的生物防治和植物促生菌，还在抗菌活性和真菌毒素降解方面显示出相当潜力（Luo等，2022年）。然而，其参与真菌毒素降解的关键基因和分子机制仍有待进一步阐明。
在我们之前的研究中，我们从南果梨中分离出一种内生菌株——解淀粉芽孢杆菌LJ1（Li等，2026年）。利用结合转录组学和全基因组测序分析的多组学策略，并结合PAT诱导下的差异表达分析，我们鉴定到一个编码假定的环裂解双加氧酶（BaRCD）的候选基因。基于此发现，本研究通过以下途径系统研究了BaRCD：(1) 计算机模拟分析，包括系统发育重建、基于AlphaFold2的结构预测和分子对接；(2) 纯化重组蛋白的体外表征，包括酶动力学和液相色谱-质谱分析降解产物；以及(3) 在梨汁中的应用验证。本研究为PAT的酶促裂解机制提供了新的分子层面见解，并展示了这种新型双加氧酶作为生物催化剂在食品工业真菌毒素控制中的潜力。
章节摘要
菌株与基因来源
本研究中使用的解淀粉芽孢杆菌LJ1此前从南果梨（满江红梨'南果梨'）组织中分离获得。在我们先前的工作中，该菌株已被证实具有PAT降解活性，并通过基于组学的筛选鉴定到一个候选BaRCD基因（NCBI GenBank：CP195073.1，表S1），被选为目标基因（Li等，2026年）。以大肠杆菌BL21（DE3）作为原核表达宿主。
原核表达载体的构建
pET-28a(+)-BaRCD质粒由
BaRCD的表达与纯化
为验证通过先前的组学筛选鉴定到的候选基因BaRCD能否直接参与PAT降解，首先对该基因进行了克隆、异源表达，并对重组蛋白进行了纯化。PCR扩增获得一条单一特异性条带，表明目标片段成功扩增，重组质粒构建正确（图1A）。SDS-PAGE分析进一步显示在约35 kDa处出现一条明显条带，该条带
结论
BaRCD被鉴定为来自解淀粉芽孢杆菌LJ1的功能独特的PAT降解酶，展现出良好的催化性能和应用相关特性。与许多依赖Fe2+或Mn2+的经典环裂解双加氧酶不同，BaRCD在Mg2+存在下表现出最高的PAT降解活性，提示其具有非经典的金属离子依赖性催化行为。其动力学参数，包括相对较低的Km值和高kcat/Km值，表明其对PAT具有高效的识别能力以及
CRediT作者贡献声明
叶淑红：稿件审阅与编辑、监督、资金获取、概念构思。丁嫣：方法论、调查研究。王苗：方法论、调查研究。孙柯宇：资源支持、调查研究。李子龙：原稿撰写、方法论、调查研究
未引用参考文献
Li等，2026年；Lobanov等，2008年。
数据可用性声明
支持本研究结果的可用数据可通过向通讯作者提出合理请求获得。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由国家自然科学基金（32171836）和2024年度辽宁省本科高校基本研究基金（LJ212410152067）资助。
李子龙|孙柯宇|王苗|丁嫣|叶淑红
