基本介紹
- 分布區域：自然界，毒素多的環境
- 中文學名：脫毒細菌
- 外文名：Detoxification bacteria
- 毒素舉例：赭麴黴毒素，黃麴黴毒素等
- 細菌舉例：枯草芽孢桿菌屬，乳酸桿菌屬等
- 作用機理：吸附、降解
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脫毒細菌脫毒機理
細菌脫毒機制大致分為兩種類型：通過吸附作用方式的脫毒和通過降解作用方式的脫毒。
與矽酸鹽、黏土、活性炭等物理吸附不同，細菌對毒素的吸附效率不受吸附劑的孔徑大小和接觸面積等化學結構的影響，它依靠自身吸附能力，如細胞壁糖、酸等的作用使菌體-毒素複合物達到穩定狀態，降低毒素的生物利用度，使其難以被機體吸收，進而排出體外。但這種吸附沒有特異性，僅將毒素吸附在吸附劑表面，且以非共價方式結合形成的菌體-毒素複合物的穩定性易受外界條件的影響，不能從根本上脫去毒性，仍殘留在食品中。
已發現多種細菌不同程度降解毒素的產生，這可能與細菌產生的胞外酶有關係，由於胞外酶的複雜性，這類酶詳細的結構功能研並不深入，有類似功能的酶統稱為細菌解毒酶，其對毒素降解的作用位點也有待於更精細的研究與挖掘。以黃麴黴毒素B1（AFB1）舉例，根據 AFB1降解的作用位點不同，AFB1的降解作用主要發生在 4個位置：1）香豆素結構中的內酯環部分，通過水解作用生成酚式化合物，使 AFB1轉化為毒性較小的化合物。2）呋喃環雙鍵，與核酸和蛋白質等的結合位點，與致癌性、致畸性和致突變性均有很大關係。該雙鍵與 H2O、氫原子等發生加成反應，降低 AFB1毒性。3）環戊烯酮環通過加成反應、取代反應影響 AFB1的毒性。4）苯環上的甲氧基，與羥基、氫原子、醛基發生取代反應，減弱其毒性。同時，AFB1的部分降解產物間可通過取代等反應發生相互轉化。
吸附機理套用
迄今為止，已經有多種具有吸附能力的細菌被發現。
自然界中有些微生物脫毒方式是與菌體本身的性質如細胞壁成分有關，細胞壁的某種成分或者是結構可以吸附 AFB1，如一些細菌有乳酸菌某些益生菌，是通過形成菌體-毒素複合體發揮作用的。
細菌如乳酸菌的脫毒機理主要是通過細胞壁中 N-乙醯胞壁酸及 N-乙醯葡萄糖胺為主要成分的肽聚糖對AFB1進行物理吸附。Hernandez-Mendoz等[20]篩選出乳酸菌類細菌乾酪乳桿菌(Lactobacillus casei L30)，當在最合適條件下，與毒素作用時，結果對 AFB1的吸附率為 49.2%，經分離檢測得到主要是細胞壁產生胞壁酸發揮主要作用，吸附的過程主要是通過形成穩定性良好的毒素—菌體複合物來吸附毒素，隨後進行反覆水洗實驗證明了這個脫毒該吸附過程達到一定程度，吸附作用會降低，出現回返的結果，表明乾酪乳桿菌對黃麴黴毒素B1的吸附作用時一個有限制且可逆的。
具有吸附能力的微生物的微生物很多，因為微生物脫毒方法的普遍套用，如今也成為研究的熱點話題，迄今為止，已經有多種吸附作用微生物被發現。S. Gratz 等研究發現益生菌 LGG(Lactobacillus rham nosus GG)主要是通過細胞壁的成分發揮作用，經過實驗研究表明，主要是因為細胞壁上的肽聚糖成分，它們能特異性結合AFB1，進過細胞實驗，有效抑制該毒素被腸道吸收，減緩 AFB1在 Caco-2 細胞中的運輸和新陳代謝。
降解機理套用
近年來，對於細菌對黃麴黴毒素B1的研究也很廣泛，主要研究益生菌的很多，主要停留在研究其機制方面。
中國農業科學院課題組研究從玉米，水稻和土壤樣品中檢測了43個用於AFB1還原活性的細菌分離物。在分離物L7中檢測到較高活性，鑑定為Bacillus shackletonii。在37℃，72小時後，L7使AFB1，AFB2和AFM1水平分別降低了92.1%，84.1%和90.4%。L7培養上清液比活細胞和細胞提取物降解更多的AFB1；在蛋白酶K和十二烷基硫酸鈉的存在下，降解活性從77.9%降至15.3%。將從煮沸的上清液中純化的熱穩定性酶命名為芽孢桿菌黃麴黴毒素降解酶（BADE）。用DEAE-Sepharose色譜法得到9.55倍純化的BADE，回收率為39.92%，活性為3.85×103 U·mg-1。BADE的分子量估計為22kDa，在70℃和pH8.0時表現出最高的活性，Cu可以提高BADE的活性，Zn，Mn，Mg和Li可以抑制這種活性。BADE是參與AFB1解毒的主要蛋白質。
江蘇大學課題組為使用含有香豆素作為唯一碳源的培養基，從土壤樣品中分離出能夠降解黃麴黴毒素B1的細菌菌株。通過16S rRNA基因序列分析，該菌株被鑑定為枯草芽孢桿菌JSW-1，進一步的表征表明，它可以抑制黃麴黴菌的生長，抑制率為58.3%，在30℃孵育72 h後可以降解67.2%的AFB1。分離株JSW-1的黃麴黴毒素B1降解活性主要歸因於無細胞上清液，並且發現該活性是熱穩定的，但對蛋白酶K處理敏感，表明細胞外蛋白質或酶是導致AFB1降解的原因。
對細菌降解 OTA 方面，研究顯示動物的胃腸道微生物通常能有效地降解 OTA，特別是在反芻動物中。Madhyastha等(1992)研究發現，非反芻動物腸道內的微生物也能影響 OTA 的生物降解率，OTA 的降解率可能與盲腸和大腸中微生物的多少有關。Hwang和Draughon (1994)篩選了 37 種細菌，得到了一株醋酸鈣不動桿菌(Acinetobacter calcoaceticus)，並且發現這株醋酸鈣不動桿菌能在乙醇無機鹽培養基中將 OTA降解為 OTα。Fuchs等(2008)篩選到 1株可以降解 OTA 的嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophi⁃lus) VM20，並且通過人類肝腫瘤細胞微核實驗對該菌株的脫毒效果進行了生物學驗證。Böhm 等(2000)報導，乳酸桿菌(Lactobacillus)、芽孢桿菌(Ba⁃cillus)、酵母菌(Saccharomyces)都具有一定的OTA降解能力，但降解產物的結構、毒性以及這些微生物在毒素污染飼料中的實際套用效果都有待進一步研究。
