棒曲霉素的生物合成、调控机制及其控制技术研究进展

棒曲霉素(patulin)是一种真菌的次生代谢产物。它对人和动物具有急性和慢性毒性,是污染水果及其加工制品的最重要的真菌毒素之一。食品中的棒曲霉素污染是一个全球性的问题,受到世界各国的关注,100多个国家和地区对果汁等水果加工制品中棒曲霉素的最高含量做了限定。棒曲霉素主要由青霉属、曲霉属、拟青霉属和丝衣霉属中的部分真菌产生。其中,扩展青霉(Penicillium expansum)是生产上棒曲霉素最重要的产生菌,因此成为研究棒曲霉素生物合成和调控机制的模式材料。近年来,随着食品安全问题越来越被人们重视,水果及其加工制品的真菌毒素污染问题也受到越来越多的关注,相关领域的研究逐渐成为热点。本文主要阐述了棒曲霉素的生物合成途径、分子基础、内外源调控因子和分子调控机制以及控制技术等方面的最新研究进展,并展望了棒曲霉素相关研究未来的重点。     

烟碱生物合成分子机制的研究进展

烟碱是烟草主要的生物碱,其生物合成受烟株生长时期、激素水平、生物和非生物胁迫等诸多因素的调控。从烟碱生物合成途径及相关酶、参与烟碱合成的调控因素、用于解析烟碱生物合成相关基因的方法等方面,综述了有关烟碱生物合成代谢的分子机制及其调控的研究进展,旨在为烟碱生物合成的基因调控、代谢工程提供参考。     

基于分子动力学模拟的扩展青霉棒曲霉素MFS蛋白转运机制研究

扩展青霉可产生具有毒性的次生代谢产物—棒曲霉素。PatC基因编码MFS转运蛋白将棒曲霉素的前体物质转运至胞外,在棒曲霉素防治中具有较高的参考价值。为研究PatC蛋白的转运机制,利用生物信息学方法预测PatC的空间结构,采用分子对接和分子动力学模拟解析棒曲霉素前体分子（E-ascladiol）与PatC的作用位点及可能的作用机制。结果表明,该蛋白含有546个氨基酸,含有14个跨膜螺旋且具有MFS功能结构域;分子对接结果显示,该蛋白与E-ascladiol存在4个结合位点,分别为SER353、TYR336、PRO339、PRO188。针对Wild蛋白复合体系及P188A突变体系进行200 ns的分子动力学模拟,结果显示小分子底物与PatC结合紧密,且位于氨基酸序列Pro188～Ser197aa和Gly231～Val241aa区域内形成复合体后,蛋白的柔性发生强烈变化,由此可推测这两个区域可能存在作用位点。通过对P188A突变体系的各参数数据的分析,可以预测PRO188作为PatC的重要靶点,为后续的分子实验提供基础理论。该研究结果为探索棒曲霉素的转运机制奠定基础,为防治苹果腐烂提供了新策略...     

镰刀菌单端孢霉烯族毒素的生物合成及分子调控研究进展

单端孢霉烯族毒素主要是由镰刀菌属等丝状真菌产生的一类有毒的次级代谢产物,对人类和动物的健康造 成威胁。本文对镰刀菌单端孢霉烯族毒素的生物合成基因、生物合成途径及编码酶、分子调控分别进行了阐释, 其中生物合成至少涉及到3 个基因家族,分别为Tri5基因簇、Tri1～Tri16基因簇和Tri101基因簇,包括编码单端孢霉 二烯合酶的Tri5,编码P450单加氧酶的Tri4、Tri11和Tri13,编码转录调控因子的Tri6和Tri10,编码乙酰基转移酶的 Tri7、Tri3、Tri16和Tri101,编码酯酶的Tri8,编码羟化酶的Tri1,编码毒素输出泵的Tri12。生物合成起始于反式法 尼基焦磷酸环化形成单端孢霉二烯,再经过一系列的加氧、异构化、环化和酯化反应,最终形成不同结构的毒素, 毒素形成的差异主要是由代谢途径和基因差异决定的。生物合成除了受TRI6和TRI10特异的转录调控因子调控之 外,还受到与外界环境相关的全局性调控因子Pac和VeA的调控。本文旨在为食品、饲料等农产品的毒素防控、毒 素脱除提供理论依据。     

微生物合成低分子质量及寡聚透明质酸研究进展

透明质酸(hyaluronic acid, HA)是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖组成的天然线性黏多糖,具有良好的保湿性能,广泛应用于食品、医药和化妆品等行业。HA生物活性与分子质量高低密切相关,尤其低分子质量透明质酸(low molecular weight hyaluronic acid, LMW-HA)和寡聚透明质酸(oligomeric hyaluronic acid, o-HA)具有促进骨和血管生成、增强免疫调节和改善皮肤屏障受损等功效。尽管目前HA生产菌株的筛选和改造、发酵条件优化等方面取得了显著进展,然而大量报道主要是关于提高HA生产效率和高分子质量HA生产,较少关注LMW-HA和o-HA的生产。文章总结了两者生物合成途径及其工业应用,并探讨生物合成过程中分子质量调控策略,以期为LMW-HA和o-HA工业化生产提供依据。     

食品中主要真菌毒素生物合成途径研究进展

真菌毒素是真菌重要的次生代谢产物。食品和饲料等农产品在收获、储藏、加工过程中广泛受其污染,造成品质下降、经济损失巨大,并严重威胁人身健康。本文对食品中5种常见真菌毒素(黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、玉米赤霉烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇)的生物合成途径分别进行阐释。采用克隆基因的传统分子生物学方法和基因组测序的现代测序技术研究发现,真菌毒素的生物合成基因大多成簇存在,该簇中包含控制合成基因表达的调控基因,并受多种应对外部环境的调控基因所控制。因此本文还结合5种真菌毒素的生物合成基因簇及其基因功能进行综合解析。真菌毒素生物合成的研究将为食品和饲料等农产品的防控、预警以及脱毒提供理论基础和指导方向。     

禾谷镰刀菌脱氧雪腐镰刀菌烯醇生物合成及其分子调控研究进展

禾谷镰刀菌是感染小麦、玉米等主要粮食作物的一种重要的病原真菌,在引发严重小麦赤霉病害的同时,可分泌产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）,污染食品后不易被清除,严重威胁人和动物的健康。禾谷镰刀菌产DON的生物合成路径及分子调控机制一直是国内外的研究热点、焦点和难点,也是防控DON的基础。本文综述了禾谷镰刀菌DON生物合成过程中涉及产毒基因簇TRI的各个基因、编码蛋白及其生物学功能,以及目前对禾谷镰刀菌中对呕吐毒素生物合成调控机制的研究进展。这些基础信息将直接为安全控制主要粮食及其制品中真菌毒素污染提供有价值的参考资料。     

苹果组织pH值对扩展青霉生长及棒曲霉素分泌的影响研究

目的 探究苹果组织pH值对扩展青霉生长及棒曲霉素(patulin, Pat)分泌的影响。方法 选取3种不同酸度的苹果(红富士、青金帅、国光, pH值分别为3.83、3.61、3.43)作为实验材料, 分析扩展青霉在苹果不同部位上的生长规律, 以及毒素的分泌情况。结果 苹果组织pH值能够影响扩展青霉的致病力, 苹果病斑直径、相同部位扩展青霉数量及Pat含量与苹果组织pH值呈正相关; 苹果果实硬度也对扩展青霉的生长和Pat分布有一定影响, 硬度较低的青金帅苹果健康组织中扩展青霉菌落数量和Pat含量高于红富士和国光苹果。 结论 苹果组织pH值能够影响扩展青霉菌的致病力, 品种对扩展青霉侵染及毒素产生也有较大的影响。     

姜黄素光动力技术对扩展青霉生长及分泌棒曲霉素的抑制效果

该研究探究了姜黄素介导的光动力技术对扩展青霉菌丝生长及分泌棒曲霉素的影响。结果表明,固体培养扩展青霉菌丝5 d后活力旺盛,棒曲霉素分泌量增长6.5倍。仅姜黄素短暂处理可轻微抑制菌丝生长及棒曲霉素分泌;而在0.275 W/cm2光剂量下,50~300 μmol/L浓度的姜黄素可显著降低固体培养扩展青霉的菌落直径（0.84 cm）和菌丝质量（68.37 mg）,同时棒曲霉素分泌抑制率约为83.85%。接种菌丝的红富士苹果经光动力处理并培养8 d后,病斑直径抑制率与姜黄素浓度呈正相关性,最大抑制率为49.38%;而棒曲霉素在果实内分布与菌丝扩展能力密切相关,病斑比重和棒曲霉素含量分别为0.09%、18.02%。综上,姜黄素介导的光动力技术可显著抑制扩展青霉菌丝生长以及棒曲霉素分泌。     

细菌纤维素生物合成调控及在食品领域的应用研究进展

细菌纤维素具有低能量、高机械强度、高持水性、低固形物含量、高胶体强度、超细纤维网状结构和良好的口感等优良的食品特性,现已被广泛应用于食品工业领域。本文综述了细菌纤维素的生物合成途径,生物合成调控方式、分泌、组装和结晶过程以及其在食品中作为原料、食品添加剂和包装材料应用的研究进展。     

脱落酸的生物合成及对水果成熟的调控研究进展

作为一种重要的植物激素,脱落酸（abscisic acid,ABA）除具有引起植物芽体休眠、叶子脱落、气孔关闭、抑制植株生长和增强植物抗逆性等生理作用外,在果实生长发育和成熟衰老的过程中也具有重要的调控作用。高等植物组织中ABA生物合成主要是通过C40类胡萝卜素的间接途径来实现的。植物内源ABA的含量水平处于动态平衡状态,受其生物合成和分解代谢等因素影响,在此过程中有关基因转录表达水平和酶活性起着关键作用。内源ABA含量的升高会导致水果成熟和果肉软化,ABA可能同时调控了呼吸跃变型和呼吸非跃变型水果的成熟衰老。探究ABA的生物合成及其调控作用,对揭示水果的生长发育、品质形成、着色软化、成熟衰老等过程具有重要的现实意义。本文综述了ABA及其生成代谢相关基因调控水果成熟的研究进展,并展望了ABA在提高水果品质、延长水果货架期等方面的商业应用。     

乳链菌肽生物合成及其调控

乳链菌肽是由乳酸链球菌的某些菌株代谢所产生的一种羊毛硫抗生素,对芽孢杆菌、链球菌、李斯特菌等许多革兰氏阳性菌有较强的抑制作用,是一种应用广泛的天然食品防腐剂。研究发现,乳链菌肽生物合成基因簇包括nisABTCIPRKFEG,与蔗糖发酵基因以及1个或多个噬菌体抗性系统和N5-(羧乙基)鸟氨酸酶的基因共同定位于染色体上的1个大的接合性转座子上,通过3个操纵子转录,并通过两组分调控体系的信号传导调控自身结构基因的表达。文章综述了乳链菌肽的分子结构、基因簇及生物合成调控机制。     

高压液相色谱法检测食品中棒曲霉素的研究

用高压液相色谱法从果品加工食品中分离和测定了一种引起果品霉烂,主要引起苹果霉烂的真菌代谢有毒产物棒曲霉素。样品经乙酸乙酯萃取后,对果汁用碳酸钠溶液纯化,对果酱用甲苯-水作洗脱剂,硅胶往层析处理,分离出棒曲霉素。文章提出了分离棒曲霉素的最佳分离条件。在C_(18) Micropak MC-H柱或μ-Bondapak柱上,用四氢呋喃-水溶液作流动相,用276nm或254nm紫外吸收波长,以反相液相色谱法测定棒曲霉素。棒曲霉素浓度与峰面积间具有良好的线性关系,回收率达90%,变异系数小于10%,最小检测约1.5—2μg/1。     

呕吐毒素(DON)生物合成和降解研究进展

呕吐毒素(Vomitoxin),即脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON),是镰刀菌产生的次生代谢物质,是污染粮食的主要真菌毒素.随着我国灾害气候的频频发生,DON的污染程度呈现加剧趋势,因此DON污染的控制迫在眉睫.本文阐述了DON的物理化学特性,结合化学结构和基因遗传分析了DON的生物合成途径,并综述了微生物对DON的生物降解研究,推测了DON可能的作用位点、降解途径及降解产物,以此启发利用生物技术,探求安全、高效,低成本的DON生物降解途径,确保粮食和食品安全、保护消费者健康.     

扩展青霉对‘蛇龙珠’葡萄酒棒曲霉素及风味品质的影响

以‘蛇龙珠’葡萄为试材,通过扩展青霉（Penicillium expansum）侵染,测定其所酿制的葡萄酒中棒曲霉素的含量及对理化指标和挥发性风味物质的影响。结果表明,使用采后扩展青霉侵染的葡萄原料生产的葡萄酒棒曲霉素含量低于SN/T 2008-2007中高效液相色谱法检出限（10 μg/L）水平,并未造成棒曲霉素的积累和超标,但处理对葡萄酒的理化指标及挥发性风味物质却产生影响,使得葡萄酒的色度、单宁、总酚和总花色苷含量均显著上升（P＜0.05）,而酒精体积分数则有所下降。同时对挥发性成分的检测发现,处理样品和对照酒样在风味物质数量和含量上均存有差别,其中1-辛烯-3-醇、3-甲硫基丙醇和辛酸等在处理中的含量较高（P＜0.05）,而乙酸苯乙酯、大马士酮和α-松油醇等化合物含量则低于对照（P＜0.05）。利用物质的风味阈值和感官特征分析认为,扩展青霉侵染将造成葡萄酒原有的特色与风味发生改变,使葡萄酒存在品质劣变的风险。     

采用替代模板硅胶表面接枝制备棒曲霉素分子印迹聚合物及其性能研究

以棒曲霉素为目标分子,5-羟甲基糠醛为干扰物,6-羟基烟酸为替代模板分子,通过对硅胶表面进行硅烷化并接枝后共聚,制备基于硅胶表面修饰的分子印迹聚合物.借助红外检测和元素分析对聚合物的制备进行评价,并通过固相萃取-高效液相联用以及振荡吸附法对所得聚合物的吸附特性进行研究.试验结果表明这种分子印迹聚合物对棒曲霉素表现出特异性吸附,而对干扰物5-羟甲基糠醛吸附较少:在固相萃取中两者吸附率分别为93.97％和76.89％,振荡吸附中吸附量分别为0.654 μg/mg和0.496 μg/mg.该聚合物能被有效地应用于SPE-HPLC法测定苹果汁和相关苹果产品中的棒曲霉素.     

植物食品原料中酚酸的生物合成与调控及其生物活性研究进展

酚酸是高等植物中广泛分布的含有酚羟基和羧基的一类次生代谢产物,主要通过酯键及醚键与细胞壁结构 组分以结合态存在于植物食品原料中,具有抗氧化、抗菌和抗癌等多种生物活性。植物食品原料中的酚类物质已成 为当前食品领域研究热点之一。通过一系列生物调控技术能够在植物食品原料中富集酚酸,从而提高其营养价值。 本文综述了植物食品原料中酚酸的类型与结构、生物合成与调控及其生物活性,并对此进行了展望。     

果蔬酚酸生物合成及代谢调控研究进展

酚酸类物质是高等植物体内广泛分布的一类重要的次生代谢产物,具有抗氧化、抗炎、抗癌、抑菌、提高 免疫力等多种生物活性。近年来,大量的研究表明酚酸与植物生长发育及抗逆性、食品质量和人体健康密切相关, 有关植物酚酸的分离鉴定及生物合成途径已有广泛研究。本文综述了果蔬中酚酸的生物合成途径和酚酸与果蔬抗逆 性及品质间的关系,并对代谢组学在评价酚酸类物质分布规律中的应用进行了阐述,以期为酚酸类物质在果蔬中的 开发利用提供有益参考。     

赭曲霉毒素A的生物合成和调控机制研究进展

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种由曲霉或青霉产生的次级代谢产物.赭曲霉毒素A不仅有肾毒性、肝毒性、免疫毒性、致畸致癌致突变性,还有肠道毒性,对人体有多种毒害作用.赭曲霉毒素A的合成途径已取得了一定的研究进展,但一些中间产物和相关酶仍然需要进一步验证.本文对OTA的毒性、与OTA合成有关的基因、生物...     

浓缩苹果汁中棒曲霉素的来源及检测

棒曲霉素是由苹果腐烂部位的真菌类产生的次生代谢产物。由于棒曲霉素的致突变性和致畸性并可能对消费者的健康产生危害，许多国家都已经制定了相关标准以尽可能降低苹果制品中棒曲霉素的含量。本文简要介绍了近年来浓缩苹果汁中棒曲霉素常用的分析检测方法。