可降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇的解淀粉芽孢杆菌 YK-19 的安全性评价及其益生菌特性：体外表征与小鼠体内安全性评价

《Food Bioscience》：Safety Evaluation and Probiotic Properties of Bacillus velezensis YK-19 Capable of Degrading Deoxynivalenol: In Vitro Characterization and In Vivo Safety Assessment in Mice

　　

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是一种热稳定的镰刀菌属真菌毒素，通过氧化应激、炎症和生长抑制威胁畜禽肠道健康。微生物解毒是一条有前景的途径，但大多数报道的菌株缺乏对益生菌功能、生物安全性和体内效益的系统评估。本研究旨在筛选一种安全、多功能的益生菌，能够高效降解DON并改善肠道健康。从猪肠道内容物中分离得到的芽孢杆菌velezensis YK-19，降解DON效率达93.79%。该菌株表现出优异的耐酸、耐胆汁盐、耐热及耐胃肠道条件能力，并具有生物膜形成、表面疏水性、自聚集/共聚集以及分泌多种消化酶的能力。在为期28天的小鼠灌胃安全研究中，YK-19给药与肠道组织中促炎细胞因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）基线表达降低和紧密连接基因（ZO-1、Claudin-1、E-cadherin）上调相关，提示在非挑战性条件下具有免疫调节活性。肠道微生物组分析证实YK-19维持了多样性和结构稳定性，未引起微生态失调。基因组分析显示碳水化合物代谢、转运系统及次级代谢产物生物合成基因富集。总之，芽孢杆菌velezensis YK-19是一种安全高效的DON降解益生菌候选菌株，为DON污染的预防和控制提供了理论基础。

饲料和食物作物中的真菌毒素污染是全球农业生产安全和动物健康面临的最严重威胁之一（Yang, Song, & Lim, 2020）。在镰刀菌属产生的多种真菌毒素中，脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）因其广泛存在和特别严重的危害而尤为突出（Sumarah, 2022）。DON在全球主要谷物作物（如小麦、玉米和大麦）中的检出率很高，其污染水平经常超过各国食品安全机构设定的最大限量（Y. Lin et al., 2025）。DON化学性质极为稳定，难以通过研磨、烹饪和发酵等传统加工技术降解，因此，从食品和饲料供应链中完全去除DON极具挑战性（Pascari, Ramos, Marín, & Sanchís, 2018）。

动物和人类摄入DON后会出现广泛的毒性效应，包括抑制蛋白质和核酸合成、诱导氧化应激、破坏肠道上皮屏障完整性、免疫抑制以及激活促炎信号通路（Alberge et al., 2024; Feng et al., 2024; J. Li et al., 2022）。在畜禽生产中，DON暴露会导致采食量下降、生长性能受损、生殖功能障碍以及对传染病的易感性增加，给畜牧业造成巨大的经济损失（Jia et al., 2023）。鉴于DON污染的广泛性和危害性，开发高效、安全且环境友好的解毒技术具有重要的现实意义。

目前，DON控制技术主要分为物理、化学和生物方法（Murtaza et al., 2024）。热处理、紫外线照射和矿物吸附剂吸附等物理方法解毒效果有限，还可能损害饲料营养价值或产生有害残留物（Y. Li, Gao, Wang, & Xu, 2023; Zhang et al., 2021）。由臭氧和过氧化氢等氧化剂介导的化学解毒技术受限于副产物毒性、法规限制以及对饲料适口性和营养成分的不利影响（Qiu, Chen, Zhang, Ding, & Lyu, 2022; C. Sun et al., 2023）。相比之下，生物解毒，特别是微生物生物转化，因其绿色和可持续优势而成为极具前景的替代方案（He, Lei, Yan, Sun, & Gu, 2025）。能够降解或将DON转化为毒性较低代谢产物的微生物，代表了开发饲料添加剂和生物防治剂的理想策略。

芽孢杆菌velezensis现已广泛被认为是一种植物生长促进根际细菌和生物防治菌株，其作为益生菌或功能性饲料添加剂的潜力日益受到关注（Keshmirshekan, de Souza Mesquita, & Ventura, 2024）。然而，尽管某些芽孢杆菌菌株已被证实能够降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇，但同时评估高效解毒能力、综合益生菌特性以及体内安全性的研究仍然稀缺。对于DON降解菌株要能在食品行业有效应用，它不仅需要实现高DON降解率，还必须展现出优异的生物安全性、耐酸和胆汁盐能力，并对宿主肠道健康和微生态结构产生积极影响。

在畜禽长期适应真菌毒素污染饲料的进化过程中，其肠道微生物组中蕴藏着大量能够降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇的菌株。本研究从猪肠道内容物中分离出一株新菌株——芽孢杆菌velezensis YK-19。经筛选，该菌株表现出优异的DON降解性能，降解率高达93.79%。此外，系统地评估了该菌株的益生菌潜力，包括其耐模拟胃肠道条件能力和分泌多种酶的能力。利用小鼠模型，通过组织病理学检查、炎症细胞因子定量检测以及肠道微生物组组成分析，系统地评估了YK-19的体内安全性和耐受性。尽管YK-19在体外表现出强效的DON降解活性，但该动物实验仅用于在健康小鼠（未进行DON挑战）中进行安全性评估。这一实验设计旨在阐明YK-19在后续毒素挑战研究之前的基本安全特性。本研究旨在为芽孢杆菌velezensis YK-19作为新型安全高效益生菌应用于DON污染危害的预防和控制提供可靠的科学依据。

**DON降解菌株筛选**

将肠道内容物（1克）稀释后涂布于含1 μg/mL DON的LB琼脂平板上，通过反复划线纯化获得菌株YK-19。将该菌株在LB-DON液体培养基中于37 °C、220 r/min条件下培养48小时；采用ELISA法测定上清液中残余DON浓度（未接种对照），降解率计算公式为[(C0–C1)/C0]×100。

为评估环境影响，在1 μg/mL浓度下测试不同温度（27–47 °C）、pH（5–9）和培养时间（6–48小时）条件下的降解效果。

**DON降解菌株的分离与筛选**

从猪和鸡肠道内容物中分离出98株DON降解菌株，其中YK-19菌株降解率最高（93.79%），被选为后续研究对象（图1A）。温度优化实验（图1B）显示，37 °C时降解率最大。时间序列实验（图1C）表明，降解率随培养时间延长而增加，在48小时时趋于平稳。pH测试（图1D）显示，pH 8时活性最优，在酸性或强碱性条件下效率降低。

**讨论**

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是谷物及其副产品中最常见的镰刀菌毒素之一，由于其高热稳定性和对传统加工技术的抵抗力，对全球食品安全和畜禽生产构成持续威胁（Kotsiou, Terzidis, & Papageorgiou, 2025）。在畜禽生产中，饲料中的DON污染通常导致食欲下降、体重增长缓慢和免疫抑制，不利于生长性能（Adugna, Wang, Du, & Li,

**结论**

本研究证实芽孢杆菌velezensis YK-19是一种降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇的有前景的候选菌株。在体外条件下，该菌株的DON降解效率达到93.79%。此外，YK-19表现出优异的益生菌特性，包括强大的耐胃肠道应激能力、生物膜形成能力和良好的酶产生谱。在无DON挑战的健康小鼠中，YK-19口服灌胃是安全的，未对器官造成不良影响。

**作者贡献声明**

Maolong Li：资源支持。Ke Ding：撰写——审阅与编辑，监督，方法论，资金获取。Songbiao Chen：撰写——审阅与编辑，方法论。Ruibiao Wang：撰写——审阅与编辑，监督。Bo Wen：撰写——审阅与编辑。Xiaojing Xia：撰写——审阅与编辑。Lei Wang：撰写——审阅与编辑。Yanyan Jia：调查研究。Yanzhao Xu：撰写——审阅与编辑。Ke Shang：调查研究。Rongxian Guo：调查研究。Chengshui Liao：方法论。Yukai Lin：

**未引用参考文献**

Keshmirshekan et al., 2024; Li et al., 2025; Wang et al., 2025.

**伦理声明**

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究已获得河南科技学院实验动物福利与伦理委员会批准。（批准号：LL3C2026018）

**利益冲突声明**

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本报告中所述的工作。

**数据可用性**

本研究的基因组和基因序列数据已提交至NCBI GenBank和Sequence Read Archive（SRA）数据库。芽孢杆菌velezensis YK-19菌株的全基因组序列数据可通过BioProject登录号PRJNA1444699获取。YK-19菌株的部分16S rRNA基因序列可在GenBank登录号PZ213123下获取，部分gyrB基因序列可在登录号PZ236047下获取。所有序列数据……

**投稿声明**

作者声明：
所述工作尚未公开发表（作为预印本、摘要、讲座、学术论文或已注册报告除外，如适用）；
本文未在别处考虑发表；
本文的发表已获所有作者批准，并已（如需要）获得工作所在单位的有关当局批准；
如被接受，本文不会以相同形式，用英语或任何其他语言在别处发表。

**利益冲突声明**

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本报告中所述的工作。

**生成式AI使用声明**

作者在本手稿的写作过程中未使用生成式AI或AI辅助技术。

**竞争利益声明**

作者声明不存在任何与所提交工作相关的商业或协会利益冲突。

**致谢**

本研究由新乡市重大科技专项（项目编号：ZDYF202605）资助。

**作者信息**

Yukai Lin | Jingjing Zhao | Bo Wen | Songbiao Chen | Lei Wang | Xiaojing Xia | Yanzhao Xu | Yanyan Jia | Rongxian Guo | Ke Shang | Zuhua Yu | Chengshui Liao | Maolong Li | Ruibiao Wang | Ke Ding
河南科技学院动物科技学院，河南新乡 453003，中国