Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Giải độc Deoxynivalenol bằng một chủng Pichia kudriavzevii mới thông qua phân hủy enzym và hấp phụ bởi thành tế bào
Applied Biochemistry and Biotechnology - Trang 1-13 - 2023
Tóm tắt
Deoxynivalenol (DON) là một mycotoxin đe dọa nghiêm trọng đến ngành thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Dung dịch nước ngô (CSL) là một sản phẩm phụ có tính acid thuộc ngành công nghiệp tinh bột ngô, và DON được tập trung trong CSL khi nguyên liệu bị ô nhiễm. Trong nghiên cứu này, một chủng Pichia kudriavzevii có khả năng loại bỏ DON từ CSL đã được phân lập và đặc trưng hóa. Chủng P. kudriavzevii E4-205 cho thấy hoạt động khử độc trong khoảng pH 4.0~7.0 và nhiệt độ từ 25 đến 42 °C, và 39.4% DON đã được giảm bằng cách ủ chủng này trong dịch siêunat CSL pha loãng 2 lần (5 μg/mL DON) trong 48 giờ ở pH 5.0 và 30 °C. Các nghiên cứu cơ chế tiếp theo cho thấy P. kudriavzevii E4-205 có khả năng hấp phụ DON qua thành tế bào và phân hủy DON thông qua các enzyme nội bào với NADH là đồng yếu tố. Sản phẩm phân hủy đã được xác định là 3,7,8,15-tetrahydroxyscirpene bằng phương pháp sắc ký lỏng-coupled khối phổ. Sự hấp phụ DON bởi các tế bào đã bị bất hoạt đã được đặc trưng, và quá trình hấp phụ tuân theo động học bậc nhất giả. Nghiên cứu này đã phát hiện ra một cơ chế mới mà vi sinh vật phân hủy DON và có thể giúp phát triển các phương pháp khử độc sinh học cho DON.
Từ khóa
#Deoxynivalenol #mycotoxin #Pichia kudriavzevii #hấp phụ #phân hủy enzym #dòng nước ngô.Tài liệu tham khảo
de Souza, A. F., Borsato, D., Lofrano, A. D., de Oliyeira, A. S., Ono, M. A., Bordini, J. G., Hirozawa, M. T., Yabe, M. J. S., & Ono, E. Y. S. (2015). In vitro removal of deoxynivalenol by a mixture of organic and inorganic adsorbents. World Mycotoxin Journal, 8, 113–119.
Yi, Y., Fan, K., Wang, J., Fu, Q., Zhou, X., Zhang, Y., & Zhang, H. (2021). Primary research on sampling scheme for analyzing mycotoxin distribution in wheat and rice fields. Journal of the Science of Food and Agriculture, 101, 4980–4986.
Wall-Martinez, H. A., Pascari, X., Bigorda, A., Ramos, A. J., Marin, S., & Sanchis, V. (2019). The fate of Fusarium mycotoxins (deoxynivalenol and zearalenone) through wort fermenting by Saccharomyces yeasts (S. cerevisiae and S. pastorianus). Food Research International, 126, 108587.
Hassan, Y. I., & Zhou, T. (2018). Promising detoxification strategies to mitigate mycotoxins in food and feed. Toxins, 10, 116.
Mishra, S., Srivastava, S., Dewangan, J., Divakar, A., & Rath, S. K. (2020). Global occurrence of deoxynivalenol in food commodities and exposure risk assessment in humans in the last decade: A survey. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 60, 1346–1374.
Park, J., Kim, D. H., Moon, J. Y., An, J. A., Kim, Y. W., Chung, S. H., & Lee, C. (2018). Distribution analysis of twelve mycotoxins in corn and corn-derived products by LC-MS/MS to evaluate the carry-over ratio during wet-milling. Toxins, 10, 319.
Chlebicz, A., & Slizewska, K. (2020). In vitro detoxification of aflatoxin B-1, deoxynivalenol, fumonisins, T-2 toxin and zearalenone by probiotic bacteria from genus Lactobacillus and Saccharomyces cerevisiae yeast. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 12, 289–301.
Feizollahi, E., & Roopesh, M. S. (2021). Mechanisms of deoxynivalenol (DON) degradation during different treatments: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 14, 1–22.
Davoudi, M. H., Shahidi, F., Tabatabaei, Y. F., Sarabi, J. M., & Eshaghi, Z. (2019). Biological detoxification of Monascus purpureus pigments by heat-treated Saccharomyces cerevisiae. Journal of the Science of Food and Agriculture, 99, 4439–4444.
Jia, R., Cao, L. R., Liu, W. B., & Shen, Z. Y. (2021). Detoxification of deoxynivalenol by Bacillus subtilis ASAG 216 and characterization the degradation process. European Food Research and Technology, 247, 67–76.
Wang, G., Wang, Y. X., Ji, F., Xu, L. M., Yu, M. Z., Shi, J. R., & Xu, J. H. (2019). Biodegradation of deoxynivalenol and its derivatives by Devosia insulae A16. Food Chemistry, 276, 436–442.
Pfliegler, W. P., Pusztahelyi, T., & Pocsi, I. (2015). Mycotoxins - Prevention and decontamination by yeasts. Journal of Basic Microbiology, 55, 805–818.
Zhang, C., Yu, X., Xu, H., Cui, G., & Chen, L. (2021). Action of Bacillus natto 16 on deoxynivalenol (DON) from wheat flour. Journal of Applied Microbiology, 131, 2317–2324.
Wang, S. W., Hou, Q. Q., Guo, Q. Q., Zhang, J., Sun, Y. M., Wei, H., & Shen, L. X. (2020). Isolation and characterization of a deoxynivalenol-degrading bacterium Bacillus licheniformis YB9 with the capability of modulating intestinal microbial flora of mice. Toxins, 12, 184.
Ikunaga, Y., Sato, I., Grond, S., Numaziri, N., Yoshida, S., Yamaya, H., Hiradate, S., Hasegawa, M., Toshima, H., Koitabashi, M., Ito, M., Karlovsky, P., & Tsushima, S. (2011). Nocardioides sp. strain WSN05-2, isolated from a wheat field, degrades deoxynivalenol, producing the novel intermediate 3-epi-deoxynivalenol. Applied Microbiology and Biotechnology, 89, 419–427.
Zhang, J., Qin, X. J., Guo, Y. P., Zhang, Q. Q., Ma, Q. G., Ji, C., & Zhao, L. H. (2020). Enzymatic degradation of deoxynivalenol by a novel bacterium, Pelagibacterium halotolerans ANSP101. Food and Chemical Toxicology, 140, 111276.
Nathanail, A. V., Gibson, B., Han, L., Peltonen, K., Ollilainen, V., Jestoi, M., & Laitila, A. (2016). The lager yeast Saccharomyces pastorianus removes and transforms Fusarium trichothecene mycotoxins during fermentation of brewer's wort. Food Chemistry, 203, 448–455.
Azizi, S. A., Sharifi, A., Mirmohammadi, D., Baluch, G. H., & Rezaei, J. (2016). Effects of feeding different levels of corn steep liquor on the performance of fattening lambs. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 100, 109–117.
Liu, P., Zhao, J. B., Guo, P. T., Lu, W. Q., Geng, Z. Y., Levesque, C. L., Johnston, L. J., Wang, C. L., Liu, L., Zhang, J., Ma, N., Qiao, S. Y., & Ma, X. (2017). Dietary corn bran fermented by Bacillus subtilis MA139 decreased gut cellulolytic bacteria and microbiota diversity in finishing pigs. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 7, 526.
Iqbal, S. Z., Razis, A. F. A., Usman, S., Ali, N. B., & Asi, M. R. (2021). Variation of deoxynivalenol levels in corn and its products available in retail markets of Punjab, Pakistan, and estimation of risk assessment. Toxins, 13, 296.
Liu, J., Liu, J., Shi, F., Ma, C., Li, T., Chen, C., Wasim, M., Zhu, K., Sun, H., & Tian, Z. (2022). A facile pore size controlling strategy to construct rigid/flexible silica aerogels for super heat insulation and VOCs adsorption. Chemical Engineering Journal, 450, 138196.
Campagnollo, F. B., Franco, L. T., Rottinghaus, G. E., Kobashigawa, E., Ledoux, D. R., Dakovic, A., & Oliveira, C. A. F. (2015). In vitro evaluation of the ability of beer fermentation residue containing Saccharomyces cerevisiae to bind mycotoxins. Food Research International, 77, 643–648.
Lazo-Velez, M. A., Serna-Saldivar, S. O., Rosales-Medina, M. F., Tinoco-Alvear, M., & Briones-Garcia, M. (2018). Application of Saccharomyces cerevisiae var. boulardii in food processing: A review. Journal of Applied Microbiology, 125, 943–951.
Bruinenberg, P. G., & Castex, M. (2021). Evaluation of a yeast hydrolysate from a novel strain of Saccharomyces cerevisiae for mycotoxin mitigation using in vitro and in vivo models. Toxins, 14.
Papp, L. A., Horváth, E., Peles, F., Pócsi, I., & Miklós, I. (2021). Insight into yeast–mycotoxin relations. Agriculture, 11, 129.
Qu, R., Jiang, C., Wu, W., Pang, B., Lei, S., Lian, Z., Shao, D., Jin, M., & Shi, J. (2019). Conversion of DON to 3-epi-DON in vitro and toxicity reduction of DON in vivo by Lactobacillus rhamnosus. Food & Function, 10, 2785–2796.
Sato, I., Ito, M., Ishizaka, M., Ikunaga, Y., Sato, Y., Yoshida, S., Koitabashi, M., & Tsushima, S. (2012). Thirteen novel deoxynivalenol-degrading bacteria are classified within two genera with distinct degradation mechanisms. FEMS Microbiology Letters, 327, 110–117.
Fruhmann, P., Hametner, C., Mikula, H., Adam, G., Krska, R., & Frohlich, J. (2014). Stereoselective Luche reduction of deoxynivalenol and three of its acetylated derivatives at C8. Toxins (Basel), 6, 325–336.
Binder, E. M., Streit, E., Brader, G., Bernard, C., Weber, B., Martinez Montero, L., Schrittwieaer, J., Kroutil, W., Pastar, M., Sessitsch, A. & Dolinsek, J. (2022). Means and methods to detoxify mycotoxins. International application number: PCT/EP2021/076900. International filing date: 30 September 2021. International publication date: 07 April 2022. International publication number: WO 2022/069610 A1
Guerre, P. (2016). Worldwide mycotoxins exposure in pig and poultry feed formulations. Toxins (Basel), 8, 26–50.
Jouany, J.-P., Yiannikouris, A., & Bertin, G. (2005). The chemical bonds between mycotoxins and cell wall components of Saccharomyces cerevisiae have been identified. Archiva Zootechnica, 8, 26–50.
Adami Ghamsari, F., Tajabadi Ebrahimi, M., Bagheri Varzaneh, M., Iranbakhsh, A., & Akhavan Sepahi, A. (2021). In vitro reduction of mycotoxin deoxynivalenol by organic adsorbent. Journal of Food Processing and Preservation, 45, e15212.
Bzducha-Wróbel, A., Bryła, M., Gientka, I., Błazejak, S., & Janowicz, M. (2019). Candida utilis ATCC 9950 cell walls and β(1,3)/(1,6)-glucan preparations produced using agro-waste as a mycotoxins trap. Toxins, 11, 192.
Kihal, A., Rodriguez-Prado, M., & Sergio, S. (2022). The efficacy of mycotoxin binders to control mycotoxins in feeds and the potential risk of interactions with nutrient: A review. Journal of Animal Science, 100, 1–14.
Yiannikouris, A., André, G., Poughon, L., François, J., Dussap, C. G., Jeminet, G., Bertin, G., & Jouany, J. P. (2006). Chemical and conformational study of the interactions involved in mycotoxin complexation with β-D-glucans. Biomacromolecules, 7, 1147–1155.