玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN),又称RAL或F-2毒素,属于非甾体霉菌毒素[1],主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)等镰刀菌属真菌产生,是一种具有二羟基苯甲酸内酯结构的强雌激素次级代谢物[2],具有耐热性。作为分布最广的镰刀菌毒素之一,ZEN常见于谷类作物和畜禽产品中[3],具有肝毒性、细胞毒性、免疫毒性和遗传毒性[4]等,国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)已将ZEN确定为第Ⅲ类致癌物[5]。

北温带主要粮食产区,如东亚、中北美、西欧等是受污染最严重的地区[6-7]。据报道,亚洲国家,如韩国,饲料和玉米粉中ZEN污染的发生率高达96.9%和88%[8],可见针对ZEN的治理刻不容缓。而去除ZEN的物理方法效果不显著、适应性有限;化学方法则会改变食品原有的风味、外形等,甚至造成化学残留。相较于前两者,基于生物学的降解技术能在不影响营养成分、外观风味的前提下将毒素转化为毒性较小的代谢产物[9],且通常更具有特异性、高效和绿色生产等优点[10]。研究表明,经降解酶处理后不仅可以温和高效地降低毒素含量,甚至还可能会提高产物的营养价值[11]。

迄今为止用于降解真菌毒素的酶主要为氧化还原酶和水解酶类[12],在已报道的ZEN降解酶中,研究最多的是内酯水解酶、漆酶和过氧化物酶。内酯水解酶可以催化ZEN内酯键水解再自发脱羧,产生无毒降解产物[13],最具代表性的为来自真菌粉红粘帚霉(Clonostachys rosea)的ZHD101。与ZHD101具有高度同源性的还有Zhd518、ZEN-JJM、Zlhy-6、Zhd11D和RmZHD等[14-16],对ZEN及其衍生物表现出高降解活性。漆酶(LCs)属于多铜氧化酶[17],以氧为电子受体催化多种酚类化合物氧化为苯氧自由基,分子氧被还原为水,以有效降解ZEN。报道的Ery4[18]、BsCotA[19]、Lac2[20]在不同介质条件下高效降解ZEN,Lac-W可在无氧化还原介质情况下催化ZEN和其他6种主要霉菌毒素的直接氧化[21]。但漆酶作用下产生的代谢产物可能无法检测到主要结构类似物的形成,且具有其他化学特性[22]。而过氧化物酶是一种氧化还原酶,可将H2O2作为辅因子短时间内高效降解ZEN[23]。如Prx[24]、BsDyP[25]、PoDyP4[26]等。

生物方法降解ZEN被认为是目前解决食品安全问题的重要策略之一,研究从小麦根际腐生土壤中筛选并分离出一株耐热耐碱的高效降解ZEN菌株,通过全基因组测序确定菌种,进行降解参数分析,降解活性组分验证并探究降解酶基因,希望可为ZEN降解酶异源表达及纯化并应用于生产实践奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采集安徽省、北京市、山东省、山西省、天津市等地小麦田土壤、河流沿岸淤泥及水样、其他腐生土壤、小麦、玉米等易被ZEN污染的样本,用于筛选ZEN降解菌。

ZEN,标准品(纯度>99%),北京美正检测技术有限公司;甲醇、乙腈,色谱级,北京汇海科仪科技有限公司;其他化学试剂均为分析纯。基础盐培养基(MSM)、Ca2+和Mg2+浓缩液,北京酷来博科技有限公司。

培养基配方。LB培养基(1 L):酵母提取物5 g,胰蛋白胨10 g,NaCl 10 g,固体培养基添加15 g琼脂粉。MSM培养基(1 L):Na2HPO4 2 800 mg、(NH4)2SO4 500 mg、CuCl2·2H2O 0.001 mg、H3BO3 0.03 mg、FeSO4·7H2O 0.2 mg、MnCl2·4H2O 0.003 mg、NiCl2·6H2O 0.002 mg、KH2PO4 1 000 mg、Na2EDTA 0.5 mg、CoCl2·6H2O 0.02 mg、ZnSO4·7H2O 0.01 mg、Na2MoO4·2H2O 0.003 mg至1 L去离子水中,将pH值调至7.2±0.1。2个培养基均于121 ℃高压蒸汽灭菌15 min。MSM培养基冷却至50 ℃时加入0.5 mL 2 000倍Ca2+和Mg2+浓缩液。

1.2 仪器与设备

1260型高效液相色谱仪,美国Agilent公司;Q Exactive Fous 组合型四极杆Orbitrap质谱仪,美国赛默飞公司;SCIENTZ-950型超声波细胞破碎仪,宁波新芝生物科技有限公司;5804 R型高速冷冻离心机,德国Eppendorf公司;2102型恒温振荡摇床,上海智诚公司;T100型 PCR仪,美国Bio-Rad公司。

1.3 实验方法

1.3.1 ZEN降解菌的筛选

参照Imade等[27]的方法,以ZEN为唯一碳源设计MSM培养基(含2 μg/mL ZEN),进行菌株的筛选与分离。

1)初筛。称取采集的样品各5 g,加入25 mL无菌水于37 ℃恒温摇床振荡3 h,室温静置1 h后取上悬浮液备用。按体积分数为5%接种量将上悬浮液添加到MSM(含2 μg/mL ZEN)培养基中,37 ℃、180 r/min 振荡培养2 d进行富集培养。加入等量的色谱级甲醇终止反应,经涡旋、离心后,上清液过0.22 μm滤膜至进样瓶, HPLC检测剩余ZEN含量,对照为含有同浓度ZEN的无菌新鲜培养基,并计算降解率。

2)分离及复筛。降解效果显著的混菌发酵液进行梯度稀释并涂布,在37 ℃恒温培养箱中培养 2 d。将形态各异且生长情况良好的单菌落挑至含有终浓度为 2 μg/mL ZEN的LB液体培养基中,37 ℃、180 r/min 摇床震荡培养24 h,加入等量的色谱级甲醇终止反应,后续步骤同初筛步骤,高效液相色谱(HPLC)检测剩余ZEN含量。有效菌液与ZEN共培养并传代3次,每个实验组设置3个重复,3次都具有良好降解能力的菌株画线至LB固体培养基上,37 ℃恒温培养1 d得到单一菌株并保存。

将筛选得到的具有降解ZEN特性的菌株命名为M-1;其分离自山东省宁津县采集的小麦根际腐生土壤。

1.3.2 ZEN降解率的测定

使用HPLC方法检测ZEN的降解率。

HPLC的检测条件。色谱柱 Agilent ZorbaxSB-C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)。流动相为V(乙腈)∶V(水)=70∶30;柱温:28 ℃;流速:1.0 mL/min;进样量:20 μL;FLD荧光检测器:(激发波长Ex:274 nm, 发射波长Em:440 nm)。

ZEN的降解率使用式(1)计算。

降解率

(1)

式(1),A0为阴性对照组ZEN的HPLC色谱峰面积;A为样品组ZEN的HPLC色谱峰面积。

1.3.3 降解菌的鉴定及生长曲线的绘制

参照《伯杰氏系统细菌学手册》和《常见细菌系统鉴定手册》,依靠革兰氏染色和16S rDNA测序结果进行ZEN降解菌形态及分子学鉴定。利用细菌16S rDNA通用引物27F(5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’)、1492R(5’-TACCTTGTTACGACTT-3’)进行PCR扩增,并送往生工生物(上海)股份有限公司测序,测序结果在NCBI上进行Blast比对,下载与菌株M-1具有高同源性的公认标准序列,利用MEGA 11建立系统发育树,分析菌株与相似种属间的进化关系。

1.3.4 降解活性组分的验证

参照Adegoke等[28]的方法,将培养24 h的发酵液于4 ℃、8 000 r/min条件下离心15 min,分离得到上清液和菌体沉淀。上清液经0.22 μm除菌滤膜处理后,获得上清液组。将菌体沉淀用PBS洗涤两次后重悬至原体积,获得重悬菌体组;取部分重悬菌体超声波细胞破碎15 min(输出功率325 W;工作/间歇时间为2 s/3 s),于4 ℃、8 000 r/min离心10 min,取上清液,为细胞内容物组;将重悬菌体于121 ℃高压灭菌15 min,获得灭活菌体组。上清液经100 ℃水浴加热15 min,作为沸水浴组;在上清液中分别加入终浓度为1 mg/mL的蛋白酶K和1%的SDS,作为蛋白酶K处理组和SDS处理组;同时加入终质量浓度为1 mg/mL的蛋白酶K和1%的SDS,作为双处理变性组。

在不同组分实验组中加入终质量浓度为 2 μg/mL 的ZEN,摇床培养48 h,每个样品做3组平行,以含有终质量浓度为2 μg/mL ZEN的LB作为空白对照,使用HPLC检测剩余ZEN含量,并计算降解率。

1.3.5 影响降解效果参数的测定

1)时间对降解效果影响的考察。处理好的发酵上清液在37 ℃、pH值为7.0、180 r/min条件下分别培养0、12、24、36、48、60、72 h。

2)温度对降解效果影响的考察。处理好的发酵上清液在pH值为7.0情况下,分别于28、32、37、45、50、55、60、65、70、75、80 ℃条件下于恒温摇床中180 r/min培养48 h。

3)pH值对降解效果影响的考察。将发酵上清液的pH值分别调至4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0,在37 ℃条件下180 r/min培养48 h。

待考察实验组均加入终质量浓度为2 μg/mL的ZEN,培养结束后HPLC测定剩余ZEN含量并计算降解率。对照为含有同浓度ZEN的LB培养基,每个样品设置3组平行。

1.3.6 金属离子对上清液降解效果影响的测定

取等体积的发酵上清液,分别加入终浓度为 10 mmol/L 的Fe3+、Zn2+、Na+、Cu2+、Li+、K+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+和EDTA。与此同时加入终质量浓度为2 μg/mL的ZEN,充分涡旋后振荡培养48 h。以不加金属离子处理的组别作为空白对照,HPLC检测ZEN残留量并计算其降解率,分析金属离子对ZEN降解酶活性的影响。

1.3.7 降解产物的分析检测

取过滤后的发酵上清液加入终浓度为10 μg/mL的ZEN,于60 ℃、180 r/min振荡培养48 h。加入等体积甲醇并进行样品处理,利用高分辨率质谱检测。

MS检测条件:Q Exactive Fous组合型四极杆Orbitrap质谱仪,ESI(-),AGC target 3e6,鞘气流速38单位,最大注入时间200 ms,辅助气流速15单位,吹扫气流速1单位,喷雾电压3.2 kV,离子传输管温度275 ℃,S形透镜射频级别60,辅助气离子源加热温度350 ℃,分辨率70 000,通过碰撞能量动态变化采集二级质谱图,在m/z为200～1 000全扫描,使用Xcalibur进行降解产物的定性分析。流动相为含体积分数为0.1%的甲酸水溶液(A)和乙腈(B),流速为0.3 mL/min。梯度洗脱程序为0 min, 95%流动相A; 4.0 min, 95%流动相A; 14.0 min, 70%流动相A; 28.0 min, 5%流动相A; 36.0 min, 5%流动相B; 36.5 min, 95%流动相A; 40.0 min, 95%流动相A。

1.3.8 全基因组测序及关键酶分析

按照细菌基因组DNA提取试剂盒操作说明提取基因组DNA,干冰保存并送往北京诺禾致源科技股份有限公司,采用二代框架图测序方法进行细菌全基因组测序。

参照Guo等 [29]的分析方法,分别在建立的数据库中将已知的ZEN降解酶氨基酸序列与M-1基因组蛋白序列进行BlastP同源比对,筛选可能编码ZEN降解酶的功能基因。使用Uniprot预测蛋白模型,Pubchem下载小分子3D结构,CB-Dock2进行分子对接,预测活性位点。

1.3.9 M-1对其他毒素的降解效果检测

在最优降解条件下,使用M-1检测其对1、2、5、10、20 μg/mL的黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)的降解效果。H2O2是过氧化物酶共底物,将不同浓度H2O2(10、20、35、50、100、200、500、700、1 000 mmol/L)分别接入含10 μg/mL ZEN和AFB1的上清液(pH值9.0)中,60 ℃摇床培养3 h后使用荧光定量快速检测卡测定毒素剩余含量。在上清液中加入适量H2O2,观察时间与降解率的关系。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2019和Origin 2021软件对数据进行整理及显著性分析。

2 结果与分析

2.1 ZEN降解菌的筛选结果

共采集160余份样品,其中包括土壤、水样、淤泥、谷物等。用无菌水振荡并在MSM培养基中富集3次,其中19份样品能使ZEN降解率达到50%以上。用无菌水将混菌发酵液梯度稀释后,依次涂布到LB平板上进行培养,挑取其中形态不同的单菌落进行降解效果的初步验证,共获得25株ZEN降解率超过50%的细菌。再进行复筛,3次转接培养重复实验后,筛选出6株ZEN降解率大于50%的菌株,其中3株降解菌的降解率大于70%,将其中一株分离自小麦根际土壤样品的菌株命名为M-1。

M-1与ZEN(2 μg/mL)共培养24 h后,其降解率可达73.78%,HPLC检测结果见图1。由图1可知,ZEN检测峰出现在6.838 min,与菌液培养后ZEN特征吸收峰面积显著降低,证明菌株M-1对ZEN具有良好的降解效果。

2.2 降解菌株的鉴定结果

降解菌株的鉴定结果见图2。由图2可知,M-1菌株在LB固体培养基上呈现乳白色圆形菌落,边缘整齐,表面光滑,凸起不透明。经革兰氏染色证明该菌属于革兰氏阴性菌,光学显微镜观察到菌体呈球杆状,成对或链式排列。系统发育进化分析发现菌株M-1与不动杆菌属4-4的16S rDNA同源性高达99.86%,可初步确定筛选出的ZEN降解菌为不动杆菌属,暂无法确定到种。

2.3 降解活性组分验证结果

M-1降解活性组分验证结果见图3。由图3(a)可知,在37 ℃、pH 7.0条件下培养48 h后,不动杆菌M-1的上清液和菌体对ZEN(2 μg/mL)降解率都较高,分别为66.82%和67.68%。但灭活菌体组几乎没有降解效果,可排除菌体的吸附作用。细胞内容物对ZEN的降解率很低,可排除是胞内物质发挥降解作用。

由图3(b)可知,上清液经沸水浴、蛋白酶K和SDS处理后降解效果显著降低,且叠加使用后抑制效果更加显著,指示活性物质位于胞外。综上,不动杆菌M-1降解ZEN是基于细胞外酶的作用。

2.4 影响降解效果的参数分析结果

对时间、温度、pH值等可能影响ZEN降解率的因素进行探究,结果见图4。由图4(a)可知,不动杆菌M-1与ZEN(2 μg/mL)37 ℃共培养,对ZEN的降解效果随着时间的延长而不断提高。至48 h时,随着底物的消耗降解率开始趋于平缓,此时降解率为63.90%。由图4(b)可知,当温度为28～80 ℃时,M-1 对ZEN的降解率趋势为先上升后下降,在温度为55～60 ℃时,M-1产生的有效降解物质活性较高,且在60 ℃时达到最高降解率,为88.55%,具有一定耐热性,为食品、饲料加工过程中可能出现的高温处理提供可能。由图4(c)可知,pH值在4.0～11.0时,ZEN的降解率同样呈先升高后降低趋势,pH值为9.0时达到最高降解率,为72.68%,证明在碱性条件下降解ZEN的相关物质活性较高。由图4(d)可知,在pH值为9.0、60 ℃的最优条件下将上清液与ZEN共培养48 h,毒素浓度为2～50 μg/mL时, M-1仍具有很强的降解效果,但随浓度增加呈下降趋势。其中2～10 μg/mL时降解率都高于90%,且ZEN浓度为10 μg/mL时降解率最高为90.85%,20～50 μg/mL降解率均在60%左右。

2.5 金属离子对上清液降解效果的影响

不动杆菌M-1的上清液对金属离子非常敏感,不同金属离子对上清液降解效果的影响见图5。由图5可知,仅Mn2+显著提高了上清液对ZEN的降解率,可达89.92%。其他金属离子均起显著抑制作用,且平均下降了30.00%。EDTA的引入也使ZEN降解率下降了42.50%,这是由于EDTA会与金属离子发生螯合作用,抑制金属蛋白酶的活性。因此,上清液对金属离子较为敏感,对降解活性影响较大,再次推测降解反应是基于酶的作用。

2.6 降解产物分析

ZEN的提取离子色谱和降解产物的质谱见图6。由图6(a)可知,ZEN在20.84 min时出现分子峰,为特异性m/z=317.14[M-H]-的分子。由图6(b)可知,虽然仍有少量ZEN存在于降解后样品中,但分子峰较对照组相比急剧下降,可看出M-1对ZEN降解较完全,由图6(d)可知,降解产物未发现α-ZEL、β-ZEL和α-ZAL、β-ZAL等有毒物质。由图6(e)可知,在17.65 min左右发现与阳性对照和阴性对照的差异峰,质荷比为 397.1[M-H]-, 比ZEN m/z多80 Da,猜测可能是硫酸盐化化合物;此外因为受内酯键的影响,C-14的酚羟基比C-16的更易与硫酸盐发生共轭反应,且二级质谱图中基峰m/z=299.13[M-H]-和碎片离子m/z=175.04[M-H]-分别与Yang等 [30]报道的ZEN碎片离子和一致,指示其结构与ZEN相关,猜测产物为已报道的低毒性硫酸盐化降解产物玉米赤霉烯酮-4-硫酸酯(C18H22O8S)[31]。另外,尽管ZEN的硫酸盐偶联物显示出一定的雌激素性[32],但比ZEN雌激素活性低很多且其在降解后样品中的含量非常低,初步判定降解途径较安全,但由于谱库限制具体结构仍需进一步确定。

2.7 全基因组测序及生物信息学分析

2.7.1 基因组基本特征

菌株M-1基因组序列长度为3 966 418 bp,全基因组GC含量为39.05%,编码基因数量为3 720个,编码密度86.96%,编码基因平均大小为927 bp。非编码RNA共计92个,含tRNA 73个,16S-23S-5S rRNA18个,sRNA 1个;基因岛9个,前噬菌体6个,CRISPR 1个。

2.7.2 基于全基因组的物种鉴定

NR数据库将菌株M-1注释为皮氏不动杆菌,使用皮氏不动杆菌管家基因fusA(ID:11638307)与M-1进行序列比对,比对出的序列同源性高达99.82%,将其再进行BLAST比对,建立系统发育树,见图7。确定M-1为皮氏不动杆菌。

2.7.3 降解ZEN的功能基因分析

研究使用来自粉红粘帚霉的内酯水解酶ZHD101(ALI16790.1)、枯草芽孢杆菌168的漆酶BSCotA(QJR45088.1)和不动杆菌属SM04的过氧化物酶A4-Prx(AER08012.1)的氨基酸序列作为查找序列,与M-1的蛋白序列进行BLASTP同源比对,筛选到3个与A4-Prx具有一定同源性的可能编码ZEN降解酶的功能基因(见表1)。由表1可知,gene2985编码烷基过氧化物还原酶ahpC;gene2328编码1-Cys硫氧还蛋白过氧化物酶;gene0713编码硫氧还蛋白过氧化物酶bcp。其中gene2985与A4-Prx比对一致度高达100%,比对长度为191 bp,符合比对的长度为187 bp。将这3条基因列为候选基因,后续将采用异源表达等方法对这些基因进行进一步挖掘和验证。

预测的降解酶蛋白模型见图8。由图8可知,ZEN主要通过形成氢键和疏水力与ahpC相互作用,结合能为-27.20 kJ/mol。形成了2个氢键,1个由配体C-3与受体残基CYS-166形成,1个由配体的C-14羟基与受体残基GLN-132结合形成。此外,ZEN与受体的ALA-133、ALA-154、ALA-155、VAL-158和LYS-151发生疏水相互作用。

2.8 其他毒素的降解效果及底物作用

H2O2对ZEN降解效果的影响见图9。由图9(a)可知,加入的H2O2浓度在500 mmol/L时,ZEN降解率上升趋势开始趋于平缓,此时降解率为98.75%。

由图9(b)可知,加入500 mmol/L H2O2后,2 h内即可达到不引入H2O2时48 h的降解效果,H2O2的加入极大地缩短了M-1对ZEN的降解作用时间,这进一步提升了NADH依赖型过氧化物酶为主要脱毒酶的可能性。

验证M-1对其他真菌毒素的降解效果见图10。 由图10(a)可知,在最优降解条件下,皮氏不动杆菌M-1对AFB1的降解率随着浓度的增加而降低,但都大于90%。在AFB1质量浓度为2 μg/mL时,降解率为97.51%;为20 μg/mL时,降解率降为93.43%。由图10(b)可知,在加入的H2O2浓度在200 mmol/L时,10 μg/mL AFB1降解率可达到99.97%,随后再增加H2O2浓度对降解率影响不大。由图10(c)可知,加入200 mmol/L H2O2后,15 min内即可降解99.81%的AFB1。

同一样品可能同时含有多种霉菌毒素,获得能同时降解多种霉菌毒素的高性能菌株势必将成为未来研究的重点[33]。据报道,不动杆菌具有降解天然和外源污染物的能力,皮氏不动杆菌S12可在37 ℃降解78.32%的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)[34],Acinetobacter nosocomialis M2在60 ℃可完全降解AFB1[28],皮氏不动杆菌AP19在30 ℃可降解80%的赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)[35]等。研究筛选出的皮氏不动杆菌M-1对ZEN和AFB1均表现出高降解活性,后续将继续探究其对其他真菌毒素及多种毒素联合存在环境下的降解能力[36]。但不动杆菌属不属于一般公认安全(generally recognized as safe, GRAS)的生物,不能直接应用于食品或饲料中,可将其用作某些被污染环境的缓解剂或修复剂。或克隆编码ZEN降解酶的基因,使其在GRAS生物体中异源表达,以构建具有同种降解效果的食品级基因工程菌株[34]。

3 结 论

从山东省宁津县采集的小麦根际腐生土壤中分离筛选到1株ZEN高效降解菌,经形态学、16S rDNA测序和全基因组测序鉴定M-1为皮氏不动杆菌,发酵上清液为降解ZEN的主要活性来源。在60 ℃、pH值为9.0的最优降解条件下孵育48 h对ZEN(10 μg/mL)的降解率高达90.85%。质谱分析初步推断ZEN降解产物为玉米赤霉烯酮-4-硫酸酯,且未检测到其他常见的有毒衍生物。加入H2O2作为底物时,可在 2 h内降解98.75%的ZEN(10 μg/mL),同时对AFB1也表现出高降解活性。M-1具有的耐热耐碱性,这证明其拥有适应特殊条件下生产加工的潜力。研究旨在探索粮食作物中ZEN消减的潜在策略,以期为食品及饲料安全的提升提供理论参考,并为开发环境友好型ZEN生物解毒技术积累初步依据。

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Characteristics and Mechanism of Zearalenone Degradation by Acinetobacter pittii

REN Xiaoxu1,2, ZHANG Xinyue2, PENG Wenjing1,2, YANG Bolei2, DU Haolan2,JIN Jing2,*, XING Fuguo2,*

(1.College of Food Science and Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China;2.Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract： Zearalenone (ZEN) is one of the most widely distributed Fusarium toxins that can contaminate a variety of agricultural products, such as maize. A strain with high degradation efficiency of ZEN was isolated from wheat inter-root humus soil with ZEN as the sole carbon source. Through morphological observation, 16S rDNA sequencing and whole genome sequencing, it was identified as Acinetobacter pittii M-1. Through degradation activity verification, it was found that the detoxifying enzymes with degradation activity to ZEN were mainly concentrated in the fermentation supernatant. It was found that the optimal degradation temperature and pH for M-1 were 60 ℃ and 9, respectively. Under these conditions, the degradation rate for 10 μg/mL of ZEN reached as high as 90.85% within 48 h. Mn2+ could significantly enhance the detoxification activity of the fermentation supernatant. Under the optimal conditions, M-1 achieved a degradation of 89.92% for 2 μg/mL of ZEN. Based on the Q exactive focus quadrupole orbitrap mass spectrometry, the structure identification of ZEN degradation products was preliminarily completed, and the ZEN degradation product was identified as zearalenone 4-sulfate, which had significantly lower toxicity than ZEN. Based on the M-1 whole genome sequence, screening of genes encoding ZEN detoxification enzyme was carried out, and the coding gene in M-1 was preliminarily identified as ahpC, and the detoxification enzyme was NADH-dependent peroxiredoxin. In addition, it was found that H2O2 intervention could significantly improve the degradation efficiency of ZEN in M-1, and further increased the possibility of detoxification enzyme as NADH-dependent peroxiredoxin. This research indicated the ability of Acinetobacter pittii to degrade ZEN, which provided novel microbial resources for ZEN detoxification in grains. Furthermore, it established a foundational framework for high-efficiency expression and industrial application of ZEN-detoxifying enzymes derived from Acinetobacter pittii.

Keywords： zearalenone; biodegradation; Acinetobacter pittii; degradation product; degradative enzymes

文章编号：2095-6002(2025)03-0078-11

doi：10.12301/spxb202400136

引用格式：任晓旭,张心悦,彭文静,等.皮氏不动杆菌对玉米赤霉烯酮的降解特性及其机制[J]. 食品科学技术学报,2025,43(3):78-88. REN Xiaoxu, ZHANG Xinyue, PENG Wenjing, et al. Characteristics and mechanism of zearalenone degradation by Acinetobacter pittii[J]. Journal of Food Science and Technology, 2025,43(3):78-88.

中图分类号： TS213.4

文献标志码： A

收稿日期： 2024-03-05

基金项目： 国家重点研发计划项目(2021YFD1300301)。

Foundation: National Key Research and Development Program of China (2021YFD1300301).

第一作者： 任晓旭,女,硕士研究生,研究方向为食品工程。

*通信作者： 靳 婧,女,助理研究员,博士,主要从事毒理学方面的研究;邢福国,男,研究员,博士,主要从事生物化学与分子生物学方面的研究。

(责任编辑：李 宁)