吸附玉米赤霉烯酮乳酸菌的筛选和黑水虻对呕吐毒素的耐受及积累量

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玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是由镰刀菌产生的毒素之一,常导致小麦、大麦、大米、小米和燕麦等谷物,以及花生、大豆以及牧草等农作物的污染。误食受毒素污染的谷物和其他农产品而中毒,将对人和动物的生殖功能、免疫机能、肝脏和肾脏器官、遗传物质等造成损害,同时造成巨大的经济损失。目前,国内外已筛选出一些能够降解玉米赤霉烯酮的微生物,但是降解产物是否安全仍有待研究。呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)对饲粮的污染也十分普遍,人和动物食用受呕吐毒素污染的饲粮,将使人和动物的肠胃功能紊乱,如腹泻、呕吐以及拒食等,对人和动物的免疫系统、消化系统、中枢系统、细胞信号传导等造成严重的危害。本研究以华南农业大学食品学院应用微生物实验室保藏的14株乳酸菌菌种、猪粪中分离的5株乳酸菌为出发菌株,通过菌体与ZEN进行反应,筛选出一株高效、安全吸附ZEN的菌株,并通过单因素试验对吸附条件进行探讨;分别提取菌体的组成成分,研究其吸附机理,为控制谷物受玉米赤霉烯酮的污染提供参考。同时,本文研究了黑水虻对呕吐毒素的耐受性与积累量,以探究黑水虻在处理受呕吐毒素污染的饲料上的应用价值,以及黑水虻幼虫作为饲料、食物用蛋白质源的安全性。通过添加不同呕吐毒素(0.1,1,2.5,5,10,20/mg·kg-1)的饲料饲养黑水虻,利用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)方法检测饲养15天后黑水虻的虫体、食物及排泄物——虫沙中的呕吐毒素及其衍生物含量,以无添加呕吐毒素、只添加溶剂组为对照组。试验结果表明,首先,我们获得了一株高效吸附ZEN的菌株,为植物乳杆菌。先将菌浓度为2.5×109CFU/ml的菌悬液,于121℃,30 min灭活处理;之后在150 r/min摇床2 h、温度37℃,p H为2的条件下进行吸附,结果吸附率最高达85.78%。另外,提取植物乳杆菌菌体的细胞壁、肽聚糖、磷壁酸、菌体总蛋白4种组成成分,分别吸附ZEN毒素,结果表明,植物乳杆菌菌体总蛋白对ZEN的吸附率达82.76%,其吸附作用呈浓度依赖性;通过植物乳杆菌菌体总蛋白与ZEN混合温育1、2、3、4、5 h,发现植物乳杆菌菌体总蛋白的相对吸附率为58.34%-82.80%。黑水虻幼虫过腹处理含呕吐毒素饲料的试验结果表明,呕吐毒素不影响黑水虻幼虫的存活率和体重(p>0.05),幼虫体内检测不到DON及其衍生物;虫沙中的DON含量低,DON并没有被转化成毒性更强的衍生物3-AC-DON或15-AC-DON。以上结果说明,黑水虻幼虫对呕吐毒素具有很高的耐受性,且不会在幼虫体内积累,物质守恒分析结果表明部分呕吐毒素被降解。本研究利用植物乳杆菌去除玉米赤霉烯酮,突破了常规物理或化学脱毒方法对谷物营养成分的破坏等局限性,同时不会对环境造成污染,为玉米赤霉烯酮的去毒、微生物脱毒剂的开发和应用提供了有效的参考,为实际应用提供技术支持。利用黑水虻处理受呕吐毒素污染的饲料,即可减少饲料及原料受DON污染后带来的经济损失,人和动物又可充分利用黑水虻幼虫这一丰富的昆虫蛋白源,一举两得。
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