短芽孢杆菌906后生元对黄曲霉毒素B1的降解作用：潜在机制与安全性评估

《Food Bioscience》：Degradation of aflatoxin B1 by Bacillus velezensis 906 postbiotics: potential mechanism and safety evaluation

　　

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  优化后的后生元在Cu²⁺或Fe²⁺存在下实现了88.5%的AFB₁降解率。
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  后生元攻击AFB₁的呋喃环和内酯环，生成C₁₇H₁₂O₅和C₁₆H₁₂O₅。
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  后生元将花生粕中的AFB₁降至安全标准以下。
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  后生元减轻了小鼠的肝损伤和炎症。
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  后生元促进了有益肠道微生物的定殖。

引言

黄曲霉毒素（AFTs）是主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的有毒次级代谢产物（Gemede, 2025）。其中，黄曲霉毒素B₁（AFB₁）具有最高的毒性和最广泛的全球分布，被归类为一类肝癌致癌物，主要靶向肝脏（Jallow等, 2021; Cao等, 2022）。即使长期低剂量暴露也可诱发氧化应激、免疫抑制和生长障碍（Kibugu等, 2024）。全球范围内，60%-80%的农作物受到真菌毒素污染，约25%超出安全限值，每年造成数十亿美元的经济损失（Eskola等, 2020）。欧洲快速预警系统报告的进口产品真菌毒素相关拒收中，AFB₁占49.15%（Eissa等, 2026）。随着全球气候变暖的持续，升高的温度和湿度有利于真菌生长和毒素产生，威胁全球饲料和食品安全（Kos等, 2023）。

花生（Arachis hypogaea）是全球第四大油料作物，极易受到真菌毒素污染（Mohamed等, 2024）。花生油的污染率接近50%，而花生粕由于油脂加工过程中的浓缩效应以及通过动物源产品的食物链生物蓄积，含量更高（Fakhri等, 2023）。为解决这一问题，研究人员积极采用物理（吸附、超声和等离子体处理）和化学（臭氧处理、氨化和酸碱中和）脱除方法（Ameen & Al-Masri, 2023）。然而，物理方法往往导致营养和风味损失，甚至毒素脱附，而化学方法存在毒性残留和设备腐蚀的风险（Kumar等, 2022）。相比之下，生物方法因其高效、温和、特异性强、经济环保而成为研究重点（Liu等, 2024）。

众多微生物能够降解黄曲霉毒素，但其应用潜力各异。乳酸菌和酵母主要通过可逆且不稳定的物理吸附进行解毒（Lemmetty等, 2025）。桑黄、粗毛纤孔菌和平菇等真菌通过分泌胞外酶（如漆酶、锰过氧化物酶）降解毒素。但反应周期长、培养成本高以及对菌丝吸附的依赖限制了其快速工业化应用（Kumar等, 2022）。相比之下，芽孢杆菌菌株因其强大的酶生产能力、耐逆性、高安全性以及低发酵成本而尤为具有前景（Xu等, 2026）。具体而言，B. velezensis是一种具有抗菌、促生长和毒素降解特性的益生菌，主要通过胞外代谢物（后生元）对AFB₁进行解毒，避免了活菌制剂的储存和定殖限制（Li等, 2024）。

后生元作为益生菌的功能延伸，被定义为具有健康益处的非活微生物制剂或益生菌发酵产生的代谢物（Salminen等, 2021）。这些包括灭活的细胞成分（如细胞壁多糖和肽聚糖）和代谢物（如短链脂肪酸（SCFAs）、酶、脂肽和有机酸）（Islam等, 2024）。源自B. velezensis 906的后生元的代谢组学分析鉴定出有机酸、有机杂环化合物、脂质样分子和有机含氧化合物为主要成分（Z. Liu等, 2026）。与益生菌相比，后生元具有明确的化学结构、增强的稳定性和安全性，从而避免了潜在转位、抗生素耐药、活力丧失和个体差异等风险。在真菌毒素降解方面，后生元酶可不可逆地破坏AFB₁的毒性结构，将其转化为低毒或无毒产物。此外，细胞壁多糖可吸附残余毒素，实现双重效果（Hamed等, 2025）。

利用益生菌和后生元进行生物修复是一种实用且经济的策略。我们之前的工作（Li等, 2024）表明，B. velezensis 906的后生元通过破坏细胞壁和细胞膜对黄曲霉发挥抗真菌作用，抑制孢子萌发并诱导菌丝畸变，同时还表现出显著的AFB₁降解活性。本研究旨在通过表征和优化降解条件、鉴定降解产物和途径、验证其在霉变花生粕中的解毒效果以及评估小鼠体内安全性，来评价B. velezensis 906后生元的AFB₁降解活性。总体而言，这些工作为B. velezensis 906及其后生元在真菌毒素生物修复中的应用提供了理论和实践基础。

章节摘要

菌株和材料

Bacillus velezensis 906（CCTCC NO M2012095）从大米中分离获得，与黄曲霉3357共同保存。AFB₁标准品（纯度≥99%）购自阿拉丁生化科技股份有限公司。花生粕采自山东省青岛市。没食子酸和芦丁标准品购自麦克林生物技术有限公司。甲醇和乙腈（UPLC级）购自Sigma-Aldrich。常规有机试剂、氯化金属试剂和抑制剂来自中国国药

活性降解成分的鉴定

为鉴定B. velezensis 906降解AFB₁的主要来源，比较了益生菌、后生元和细菌悬液的活性（图1A）。益生菌和后生元的降解率分别为76.1%和71.7%，而细菌细胞仅去除36%。这表明降解主要归因于分泌的代谢物，活细胞的去除作用有限（Lemmetty等, 2025）。亚细胞定位（图1B）进一步证实了

结论

总之，本研究鉴定出B. velezensis 906的后生元是AFB₁降解的关键贡献者，具有蛋白质特性。在优化条件（5%接种量、pH 8.0、32°C、150 r/min、24 h）下，降解率达到77.6%，在Cu²⁺或Fe²⁺存在下进一步升至88.5%。UPLC-MS/MS分析揭示了两种主要产物，初步鉴定为C₁₇H₁₂O₅和C₁₆H₁₂O₅。所提出的降解途径可能涉及内酯羰基的断裂

CRediT作者贡献声明

左西峰：初稿撰写，数据管理。李可盈：审阅与编辑，形式分析。潘清燕：验证，监督。刘哲：可视化，软件。王丹娟：验证，项目管理。郭爱玲：资金获取，概念设计

伦理声明

本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经华中农业大学科学伦理委员会批准。（批准编号：HZAUMO-2025-0044）

资金支持

本工作得到国家自然科学基金（项目编号：22476059）的资助。

未引用参考文献

Li等, 2026；Li等, 2023；Wang等, 2025；Zhang等, 2025。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

左西峰|李可盈|潘清燕|刘哲|王丹娟|郭爱玲