玉米赤霉烯酮降解酶发酵工艺优化及其降解产物分析

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中文摘要：玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN)是一种真菌毒素，是镰刀菌的次级代谢产物，在自然界中广泛存在，具有雌激素效应，早期从霉变的玉米中得到。这种真菌毒素对人和动物特别是猪表现出很强的生殖毒性，因此多种降解玉米赤霉烯酮的方法被人们所探索。本文对降解ZEN的菌株ZENL09进行鉴定，优化了ZENL09产玉米赤霉烯酮降解酶的发酵工艺条件，分析了酶法降解玉米赤霉烯酮的产物，探讨了降解产物的细胞毒性。具体内容如下： (1)研究发现，菌株ZENL09的发酵上清液对玉米赤霉烯酮有较好的降解效果，其降解率为53.59%。通过对该菌株形态的观察、理化特性分析，测定其16SrRNA序列，在NCBI上的BLAST对比，初步鉴定菌株ZENL09为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。 (2)优化了该菌株产玉米赤霉烯酮降解酶的发酵工艺条件，其最优发酵条件为：发酵周期24h，接种量3%，摇床转速200r/min，装液量25mL/250mL，发酵温度为33℃，发酵培养基初始pH8.0；最优发酵培养基为：蔗糖20(g/L)，蛋白胨26.67(g/L)，酵母粉13.33(g/L)。在最优的发酵工艺条件下，ZENL09的发酵上清液对ZEN的降解率达到了88%。 (3)ZENL09的发酵上清液用蛋白酶K及沸水浴处理后发现ZEN的降解率明显降低，证明ZENL09发酵上清液对ZEN的降解是酶的作用。将发酵上清液用3KD和10KD超滤管离心浓缩后，得到的截留部分都有降解率，且降解率无明显差异，说明能够降解ZEN的酶存在于被10KD超滤管离心浓缩后的截留部分且降解酶的分子量大于10,000Da。再将截留部分进行SDS-PAGE试验，发现电泳图中有两条明显的条带，推测ZEN降解酶的分子量大小为25.0KDa或66.2KDa。 (4)系统研究了不同流动相对HPLC分析ZENL09的发酵上清液降解ZEN的产物的影响，最后确定最适流动相为：乙腈/水=35/65(v/v)，在该流动相条件下，找到了保留时间为9.5min时的产物峰。采用高分辨液质联用仪对产物进行分析，确定降解产物的相对分子量为256，再将降解产物用串联质谱打碎分析，初步推测了降解产物可能的结构。 (5)研究了降解产物对HepG2细胞的毒性，发现降解产物对HepG2细胞的毒性与ZEN相比降低了很多。

作者：

刘盼

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关键词：

玉米赤霉烯酮生物降解发酵工艺优化降解产物细胞毒性

授予学位：

硕士

学科专业：

食品工程

导师：

蔡俊

学位年度：

2018

学位授予单位：

湖北工业大学

语种：

中文

中图分类号：