张玲玲，杨彩梅，张　旭，刘金松，曾新福（.浙江农林大学，杭州　3300；.浙江万方生物科技有限公司，浙江安吉　33300）

微生物降解黄曲霉毒素的研究进展

张玲玲1，杨彩梅2*，张旭2，刘金松2，曾新福2
（1.浙江农林大学，杭州311300；2.浙江万方生物科技有限公司，浙江安吉313300）

摘要：黄曲霉毒素是一组由黄曲霉、寄生曲霉等多种真菌产生的次级代谢产物，具有强烈的毒性，可以引起动物肝脏肿大、病变甚至癌变，对人和家畜的健康产生极大的威胁。运用安全、高效的微生物方法降解黄曲霉毒素是目前黄曲霉毒素研究的热点。文章对黄曲霉毒素的一般特性、污染现状以及微生物方法降解黄曲霉毒素的机理和应用现状等进行综述。

关键词：微生物；降解；黄曲霉毒素

1　黄曲霉毒素的一般特性

黄曲霉毒素（AFT）是一组由黄曲霉、寄生曲霉、特异曲霉等多种真菌产生的次级代谢产物，具有相似的化学结构和理化性质，其基本结构为双呋喃环和香豆素。根据紫外线照射下发出的荧光颜色不同，黄曲霉毒素主要可以分为两类：蓝色荧光的B类和绿色荧光的G类，B类包括B1、B2、B2α，G类包括G1、G2；还包括一些衍生物如黄曲霉毒素M1、M2、P1、Q、H1、GM、毒醇等。其中，黄曲霉毒素B1（AFB1）被认为是毒性最强、危害最大、分布最广的一种。

动物体内黄曲霉毒素主要通过肝脏的羟化、脱甲基、环氧化反应来降解，因此黄曲霉毒素主要影响动物的肝功能，引起肝脏肿大、病变甚至癌变，同时，动物食入被污染的饲料后，黄曲霉毒素在肝脏、肾脏和肌肉组织中蓄积，降低动物免疫力，引发一系列疾病，从而降低动物的生产性能，甚至通过食物链的传递进入人体，使人产生急性或慢性中毒的症状，影响人体健康。

2　黄曲霉毒素的污染现状

黄曲霉毒素的污染及其程度受到各种因素的影响，包括粮食的种类和数量、地理位置、季节气候、粮食收割后的储藏条件等。有调查显示，世界各国的粮食在不同程度上都有受到黄曲霉毒素的污染，特别是热带和亚热带地区。Gao等发现，广东省湿热的气候条件尤其适合黄曲霉毒素的生长与繁殖，因而使得黄曲霉毒素的污染相对较严重[ 1 ]。王若军等对饲料样品109份进行霉菌毒素检测，发现玉米中霉菌毒素的检出率为83.9%，配合饲料中黄曲霉毒素B1的检出率达100%[ 2 ]。王喜萍从广西省采集谷物样品17个进行黄曲霉毒素检测，发现样品中黄曲霉毒素B1的检出率达到58%，玉米、花生受到的影响比小麦、大麦等大的多[ 3 ]。2006年从四川、广西、浙江、湖北、广东5个省份采集玉米和花生样本进行黄曲霉毒素的检测，发现黄曲霉毒素的检出率分别达到70%和24%。马美蓉对金华市郊不同规模奶牛场的饲料原料以及自配料中的黄曲霉毒素进行检测，发现青贮玉米、稻草、豆腐渣等黄曲霉毒素超标，占总样品的15.63%[ 4 ]。2012年，黄广明等对饲料原料样品476份进行黄曲霉毒素检测，发现一些花生粕样品的黄曲霉毒素污染比较严重，最高达108.8 μg·kg-1，玉米、小麦、含可溶固形物的干酒糟等原料未超标[ 5 ]。但2012年下半年，黄广明等抽取了来自我国16个省市的饲料及饲料原料样品573份检测黄曲霉毒素，发现黄曲霉毒素B1的污染并不严重，玉米和粕类超标率分别为3.1%和5.4%，说明黄曲霉度毒素的污染状况受到季节的影响较大[ 6 ]。Bansal等对加拿大市场上的大米所含黄曲霉毒素B1进行抽样调查，发现有56%的样品中检测出黄曲霉毒素B1[ 7 ]。Marnissi等对摩洛哥北部中心地区的传统奶牛场所产的原料奶进行检测，发现8%的样品中黄曲霉毒素M1的含量超过欧盟标准[ 8 ]。据报道，黄曲霉毒素M1在进行包括巴氏消毒、奶酪成熟等乳制品加工过程中不仅没有被消除，反而被放大，说明黄曲霉毒素的污染状况还受到加工方式的影响[ 9-10]。

3　微生物降解黄曲霉毒素的方法

黄曲霉毒素的传统去毒方法有物理法和化学法。物理法又包括加热法、辐照法、溶剂萃取法、吸附剂法等。物理方法的应用较多，但其缺点是不能真正去除黄曲霉毒素。化学法是根据黄曲霉毒素易被强碱和氧化剂分解的原理来解毒，因而可以分为碱处理法和氧化法。碱处理法一般使用氢氧化钠或氨等处理，氧化法一般使用次氯酸钠、臭氧、过氧化氢、氯气处理，但都存在破坏饲料口感、有残留、效果不稳定等问题。

微生物方法降解黄曲霉毒素是利用微生物、微生物产生的代谢产物或微生物分泌的蛋白酶分解破坏黄曲霉毒素分子的毒性基团或分子结构，产生无毒无害的降解产物的过程。与传统的物理法和化学法相比，微生物法降解黄曲霉毒素具有安全、高效、环保，降解产物无毒无害，不破坏营养物质成分，不影响饲料口感等优点，而且微生物生长迅速、可大量繁殖、易培养、可大规模生产，因此用微生物方法降解黄曲霉毒素将会成为未来研究的热点。

4　微生物降解黄曲霉毒素的机理

黄曲霉毒素的基本结构包括双呋喃环和香豆素（氧杂萘邻酮），其中双呋喃环是基本毒性结构，香豆素是致癌结构。如黄曲霉毒素B1是二氢呋喃氧杂萘邻酮，含有一个双呋喃环和一个氧杂萘邻酮。分子结构中双呋喃环末端有双键者毒性较强，例如黄曲霉毒素B1和G1；不具有双呋喃环双键的黄曲霉毒素毒性较低，如B2、G2、M2。有研究表明，黄曲霉毒素B1新陈代谢形成的8, 9-环氧化物可以与DNA和蛋白质形成共价加合物，诱导肝癌的发生。环氧化物水解酶可以催化黄曲霉毒素B1-8, 9-环氧化合物形成黄曲霉毒素B1-二氢二醇，失去和DNA结合的位点从而失活，实现去毒[11]。黄曲霉毒素B1也可以在黄曲霉毒素B1去毒酶谷胱甘肽巯基转移酶的作用下形成黄曲霉毒素B1-硫醇尿酸，随尿液排出。

微生物降解黄曲霉毒素是通过破坏黄曲霉毒素的毒性基团从而达到去毒的目的。有研究发现，绿色木霉、不明毛霉、黑曲霉可以降解黄曲霉毒素B1，将其降解成黄曲霉毒醇（AFL），其毒性比黄曲霉毒素B1低18倍；经微生物作用也可以将其降解成黄曲霉毒素B2α，其毒性比黄曲霉毒素B1低200 倍[12]。研究发现，黄曲霉毒素B1的内酯环结构与其荧光特性、生物活性密切相关，内酯环断裂后可产生一种非荧光化合物——黄曲霉毒素D1，可降低其毒性和致突变性。此外，黄曲霉毒素B1的双呋喃环末端双键易发生环氧化发应，与黄曲霉毒素B1的毒性、致癌性、致突变性有关。因此，改变黄曲霉毒素B1的内酯环结构以及双呋喃环末端双键结构可达到去毒目的。刘大岭等研究假蜜环菌的胞内多酶体系可以将黄曲霉毒素B1转化为环氧化物，进而水解成黄曲霉毒素B1-8, 9-二氢二醇，最后进一步水解打开双呋喃环，从而实现去毒[13]。Taylor等从耻垢分歧杆菌分离纯化得到的过氧化氢酶可以降解黄曲霉毒素B1的α，β-不饱合酯的还原，从而激活黄曲霉毒素B1自发水解形成一种新的无毒的降解产物[14]。曹红等研究发现，一种食用真菌的氧化还原酶能特异性作用于黄曲霉毒素，可以作用B1双呋喃环的8, 9双键，使其断裂开环，从而将黄曲霉毒素转化为无毒的产物[15]。

5　微生物降解黄曲霉毒素的应用现状

目前，已发现许多细菌、真菌及其代谢产生的酶能够降解黄曲霉毒素，细菌包括橙色黄杆菌、分歧杆菌、橙红色黏球菌、红串红球菌等，真菌包括根霉菌、茎点霉菌、黑曲霉等。

Farzaneh等发现枯草芽孢杆菌UTBSP1对黄曲霉毒素的降解率达95%，并且这种降解反应受到胞外酶的酶促反应调控[16]。黄曲霉毒素被降解后失去荧光特性，从而实现黄曲霉毒素的去毒。孙玲玉等在泰山土壤中筛选到一株能够降解黄曲霉毒素B1的枯草芽孢杆菌，降解率达90.28%，而且发现这株枯草芽孢杆菌发酵后的上清液对黄曲霉毒素B1的降解活性最高[17]。

程伟等将乳酪杆菌、产朊假丝酵母和枯草芽孢杆菌的干粉与米曲霉所产的降解黄曲霉毒素B1的粗酶液混合制成霉菌毒素解毒液，可以有效降低鸡只的腹泻率和死亡率，提高肉鸡营养物质的代谢率，降低十二指肠中大肠杆菌的数量，提高回肠和盲肠中乳酸菌的数量[18]。有研究发现，德氏乳杆菌发酵的酱油中黄曲霉毒素含量比未接种的低，如果同时接种米曲霉，黄曲霉毒素含量更低。Halttunen等发现，当多种黄曲霉毒素同时存在时[19]，由多种乳酸菌组成的复合菌剂要比单一菌株的吸附效果好[20]。霍婷等采用硫酸铵沉淀法对嗜麦芽窄食单胞菌发酵液进行酶的提取，并对酶的提取条件进行优化，发现嗜麦芽窄食单胞菌培养后提纯得到的粗酶液对黄曲霉毒素的降解率达81.23%[21]。Fan等从鱼肠道中筛选出了一株枯草芽孢杆菌ANSB060，经研究发现，该菌对黄曲霉毒素污染的饲粮饲喂的肉仔鸡的生长性能和肉品质具有保护作用，并能显著降低黄曲霉毒素在肝脏中的残留（P<0.05）[22]。王会娟等通过筛选得到2株高产漆酶平菇菌株，可有效降解黄曲霉毒素[23]。Guan等和Zhao等从不同来源的样品中进行筛选，得到解毒酶活性最高的橙红色黏球菌，对黄曲霉毒素的降解率达80.7%，进一步对蛋白质进行分离纯化得到纯酶[24-25]。王宁等试验表明，在最佳发酵条件下橙红色黏球菌对黄曲霉毒素B1的降解率高达到78.2%[26]。王德培等从青贮玉米秸秆饲料中分离得到一株降解淀粉芽孢杆菌BI2，发现BI2菌株生长36 h后的上清液能够明显抑制黄曲霉孢子萌发及其菌丝的生长，而且经120℃高温处理20 min后，该上清液对黄曲霉的抑制效果基本没有影响[27]。刘大岭等发现，假蜜环菌及其胞内多酶体系可以通过破坏黄曲霉毒素B1双呋喃环达到去除毒素的目的[13]。Taylor等从耻垢分歧杆菌分离纯化得到的过氧化氢酶可以降解黄曲霉毒素B1[14]。吉小凤等从肉鸡肠道粪便中筛选出具有黄曲霉毒素去毒能力的菌株发酵乳杆菌LAB- 10，对浓度为14 μg·L-1的黄曲霉毒素B1在48 h后的降解率为63.4%[28]。Cho⁃urasia等从玉米根系土壤中分离出了4种真菌和一种细菌，分别为黑曲霉、互隔交链孢霉、总状毛霉、米根霉和枯草芽孢杆菌，使其分别与产毒的黄曲霉混合，在30℃培养5~10 d，发现黄曲霉与两倍的黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌混合后的降解率分别达到82%、80%和83%[29]。Zhou等发现，无毒的黄曲霉毒素菌株GD-3与有毒的黄曲霉毒素菌株GD-5按一定比例混合可以减少33%~99%的毒素[30]。

6　小结

利用微生物降解黄曲霉毒素的方法具有安全、高效、环保、无毒无害等优点，为黄曲霉毒素的防治提供了新思路。但工业生产上还存在微生物酶产量低、活性不稳定，作用条件苛刻等问题。因此，筛选出高效产酶菌株，提高酶的提纯率以及黄曲霉毒素B1降解代谢产物的毒性分析等方面的研究具有广阔的前景，有利于饲料的生产与贮存，养殖业与食品加工业的可持续发展。

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Research Progress on the Microbial Degradation of Aflatoxins

ZHANG Lingling1, YANG Caimei2*, ZHANG Xu2, LIU Jinsong2, ZENG Xinfu2
（1. Zhejiang A & F University, Hangzhou 311300, China; 2. Zhejiang Wanfang Biotechnology Co., Ltd., Anji 313300, Zhejiang China）

Abstract:Aflatoxin is a group of secondary metabolites by the Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus and other fungi, with a strong toxicity, which can cause liver enlargement, disease and even cancer. It produced a great threat to humans and animal health. The use of safe and efficient method of microbial degradation of aflatoxin is cur⁃rently a hot research. The general characteristics and pollution status, as well as degradation mechanism and the ap⁃plication status of aflatoxins were reviewed in this paper.

Key words:microorganism; degradation; aflatoxins

作者简介：张玲玲（1992-），女，浙江湖州人，研究方向动物科学。*通讯作者：副教授。

基金项目：浙江农林大学人才项目（2034020001）

收稿日期：2015-05-04

中图分类号：Q939.94；S861.3

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2015）07-0018-04