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粮食与饲料中的真菌毒素污染一直是全球食品安全与畜牧业发展面临的严峻难题。其中黄曲霉毒素 B1 (AFB1) 具有强肝毒性与致癌性玉米赤霉烯酮 (ZEN) 则会引发类雌激素中毒效应二者常常共同污染玉米等主要粮食作物给人类健康和畜禽养殖带来巨大风险。传统物理、化学脱毒方法不仅难以同时去除两种毒素还容易破坏食品营养、产生二次污染而多数生物降解酶又只能针对单一毒素发挥作用且游离酶稳定性差、无法重复使用难以满足工业化应用需求。针对这些行业痛点中国农业科学院饲料研究所王金全研究团队开展深入研究相关成果发表于Toxins期刊为真菌毒素生物脱毒提供了全新解决方案。研究内容本次研究中团队成功从枯草芽孢杆菌 ZJ‑2019‑1中克隆出 CotA 漆酶基因并在大肠杆菌中实现高效可溶性表达获得了纯度良好的重组 CotA 漆酶 (rCotA)。为让这款新型酶制剂发挥最佳效果团队系统优化了其反应条件最终确定在 pH 7.0、70 ℃的环境下rCotA 能在24小时内实现对 AFB1 超 93%、对 ZEN 近99%的降解效率展现出极强的同步降解能力。图1. rCotA的表达优化、纯化与表征为进一步提升降解速度团队筛选了多种天然介体发现乙酰丁香酮和丁香醛能显著增强 rCotA 的催化活性其中乙酰丁香酮‑rCotA 体系仅需1小时就能完全降解 AFB1 和 ZEN大幅缩短了脱毒时间。同时为解决游离酶稳定性不足、难以回收的问题研究人员采用壳聚糖微球对 rCotA 进行固定化处理经过改性的固定化酶不仅在纯体系中对 ZEN 的降解率大幅提升在自然污染的玉米粉中也表现优异ZEN 降解效率远超游离酶。更具应用价值的是这款固定化酶在重复使用12次后依然能保留近40%‑50%的活性具备良好的工业复用潜力。图2. 游离且固定的 rCotA 降解 AFB1 和 ZEN以及固定酶的可重复利用性此外细胞毒性实验证实经 rCotA 降解后的产物对小鼠巨噬细胞无明显毒性解毒效果安全可靠分子对接分析也从分子层面揭示了 rCotA 通过氢键与两种毒素结合进而实现同步降解的作用机制为该酶的后续优化与应用奠定了坚实理论基础。研究结论这项研究成功开发出一种可同步高效降解 AFB1 和 ZEN 的新型 CotA 漆酶明确了其最优降解条件与高效介体体系通过固定化技术有效提升了酶的稳定性、降解效率与重复利用率且降解产物安全无毒完全契合食品饲料绿色脱毒的发展需求。该成果不仅为真菌毒素污染治理提供了全新的酶制剂资源也为粮食与饲料工业化脱毒提供了可行技术路径对保障全球食品安全、减少畜牧业经济损失具有重要的现实意义与应用价值。文章链接期刊Toxins期刊主页主编Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。2025 Impact Factor4.02025 CiteScore8.3Time to First Decision18 DaysAcceptance to Publication3.6 Days本文转自MDPI生物与生命科学仅供学习交流 中国农科院饲料所——CotA 漆酶同步降解 AFB1 与 ZEN，为粮食饲料安全保驾护航 | MDPI Toxins
粮食与饲料中的真菌毒素污染一直是全球食品安全与畜牧业发展面临的严峻难题。其中黄曲霉毒素 B1 (AFB1) 具有强肝毒性与致癌性玉米赤霉烯酮 (ZEN) 则会引发类雌激素中毒效应二者常常共同污染玉米等主要粮食作物给人类健康和畜禽养殖带来巨大风险。传统物理、化学脱毒方法不仅难以同时去除两种毒素还容易破坏食品营养、产生二次污染而多数生物降解酶又只能针对单一毒素发挥作用且游离酶稳定性差、无法重复使用难以满足工业化应用需求。针对这些行业痛点中国农业科学院饲料研究所王金全研究团队开展深入研究相关成果发表于Toxins期刊为真菌毒素生物脱毒提供了全新解决方案。研究内容本次研究中团队成功从枯草芽孢杆菌 ZJ‑2019‑1中克隆出 CotA 漆酶基因并在大肠杆菌中实现高效可溶性表达获得了纯度良好的重组 CotA 漆酶 (rCotA)。为让这款新型酶制剂发挥最佳效果团队系统优化了其反应条件最终确定在 pH 7.0、70 ℃的环境下rCotA 能在24小时内实现对 AFB1 超 93%、对 ZEN 近99%的降解效率展现出极强的同步降解能力。图1. rCotA的表达优化、纯化与表征为进一步提升降解速度团队筛选了多种天然介体发现乙酰丁香酮和丁香醛能显著增强 rCotA 的催化活性其中乙酰丁香酮‑rCotA 体系仅需1小时就能完全降解 AFB1 和 ZEN大幅缩短了脱毒时间。同时为解决游离酶稳定性不足、难以回收的问题研究人员采用壳聚糖微球对 rCotA 进行固定化处理经过改性的固定化酶不仅在纯体系中对 ZEN 的降解率大幅提升在自然污染的玉米粉中也表现优异ZEN 降解效率远超游离酶。更具应用价值的是这款固定化酶在重复使用12次后依然能保留近40%‑50%的活性具备良好的工业复用潜力。图2. 游离且固定的 rCotA 降解 AFB1 和 ZEN以及固定酶的可重复利用性此外细胞毒性实验证实经 rCotA 降解后的产物对小鼠巨噬细胞无明显毒性解毒效果安全可靠分子对接分析也从分子层面揭示了 rCotA 通过氢键与两种毒素结合进而实现同步降解的作用机制为该酶的后续优化与应用奠定了坚实理论基础。研究结论这项研究成功开发出一种可同步高效降解 AFB1 和 ZEN 的新型 CotA 漆酶明确了其最优降解条件与高效介体体系通过固定化技术有效提升了酶的稳定性、降解效率与重复利用率且降解产物安全无毒完全契合食品饲料绿色脱毒的发展需求。该成果不仅为真菌毒素污染治理提供了全新的酶制剂资源也为粮食与饲料工业化脱毒提供了可行技术路径对保障全球食品安全、减少畜牧业经济损失具有重要的现实意义与应用价值。文章链接期刊Toxins期刊主页主编Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。2025 Impact Factor4.02025 CiteScore8.3Time to First Decision18 DaysAcceptance to Publication3.6 Days本文转自MDPI生物与生命科学仅供学习交流