锰过氧化物酶的酵母异源表达及其降解黄曲霉毒素研究

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黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)是一种天然的高毒性次级代谢产物,广泛存在于自然界,易污染花生、玉米、大米等谷物,被世界卫生组织的癌症研究机构(IARC)划定为Ⅰ类致癌物。AFB1对人和家畜的健康安全都产生了极大的威胁,因此研究AFB1的降解脱毒对食品和饲料加工工业具有重要意义。锰过氧化物酶(Manganese peroxidase,MnP)能够裂解AFB1呋喃环上的8,9位双键,将AFB1氧化生成AFB1-8,9环氧化物,经Mn P氧化产生的环氧化物会自发水解为AFB1-8,9-二氢二醇,从而达到对AFB1降解脱毒的目的。本文在食品级乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)中实现了三种不同来源的锰过氧化物酶的分泌表达,并对降解AFB1效果最优的重组菌的诱导条件和反应条件进行优化,从而实现直接利用其发酵液高效降解AFB1。具体研究如下:1、本研究实现了将三种不同来源的Mn P在食品级乳酸克鲁维酵母中的分泌表达,成功构建了重组酵母GG799(p KLAC1-Phsmnp)、GG799(p KLAC1-Plomnp)和GG799(p KLAC1-Phcmnp),发现构建成功的三个重组菌发酵液对AFB1降解率分别为35.55±3.30%,40.02±1.77%和50.52±3.69%,其中重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)发酵液对AFB1的降解效果最好,和另外两个重组菌对AFB1的降解存在显著差异。2、本研究对重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)诱导表达条件进行了优化,最优的诱导表达条件为:诱导温度为30°C,氯高铁血红素(Hemin)浓度为1.0 mmol/L,诱导时间为96 h,Mn SO4浓度为1.0 mmol/L,转速为200 rpm,初始培养基p H为6.5,半乳糖浓度为50.0 g/L。在该条件下诱导表达,重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)发酵液对AFB1的降解率为67.40±0.74%,与优化前相比,降解率提高了16.88%。3、本研究对重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)发酵液降解AFB1反应条件进行了优化,最优的反应条件为:反应体系中pH为4.5,反应温度为40°C,Mn SO4浓度为1.2mmol/L,葡萄糖添加量为2.5 mmol/L,反应时间为40 h,发酵液中PhcMnP含量为3.0g/L,葡萄糖氧化酶添加量为1.5 U/mL。在该条件下进行降解反应,发现重组菌GG799(pKLAC1-Phcmnp)发酵液对AFB1的降解率为75.71±1.21%,与优化前相比,降解率提高了8.31%。4、本研究还对重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)发酵液降解AFB1后生成的产物进行分析。发现大量m/z 346.681的[M+H]+离子,推测认为是分子式为C17H14O8的化合物,即AFB1-8,9二氢二醇。5、本文还研究了重组菌GG799(p KLAC1-Phcmnp)发酵液降解花生样品中AFB1的降解效果,发现其对不同程度AFB1污染的花生样品降解率均达到74.5%以上。6、本文构建的重组菌GG799(pKLAC1-Phcmnp)连续传代6次,前5代菌株发酵液对AFB1的降解效果与原始菌株发酵液对AFB1的降解效果无显著性差异(P>0.05),且降解率均达到72.0%以上,因此,本文构建的基因工程菌稳定性较好。
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