江南大学夏雨/中国农科院邢福国Food Chemistry:染料脱色过氧化酶的磁性纳米材料固定化及其对两种真菌毒素的同时高效降解

文摘   2024-09-26 21:53   中国香港  

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摘要
如今,酶法是食品中真菌毒素脱毒的最有前景策略。本研究探讨了来自Rhodococcus jostii的脱色过氧化酶RhDypB在游离和固定化酶形式下降解两种真菌毒素的能力。该酶经过重组表达和纯化,同时制备了Fe3O4纳米颗粒并用壳聚糖进行改性作为固定化载体。固定化酶Fe3O4@CS@RhDypB对黄曲霉毒素B1的降解率达到85.61%,而且首次发现其能以86.52%的速率在pH 4.0和30°C下降解玉米赤霉烯酮。降解产物分别被鉴定为黄曲霉毒素Q1和15-OH-ZEN。在经过5次重复使用后,Fe3O4@CS@RhDypB仍表现出对真菌毒素的降解率分别为38.50%和49.76%,显示出其良好的可重复使用性。此外,Fe3O4@CS@RhDypB在储存10天后表现出优异的稳定性。本研究确定了纳米颗粒固定化酶在食品行业中降解真菌毒素的潜在应用。

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研究内容

图1. 壳聚糖改性磁性纳米颗粒(Fe3O4@CS)的制备方案及RhDypB的固定化(Fe3O4@CS@RhDypB)

图2. RhDypB的分析,以及固定化酶Fe3O4@CS@RhDypB的扫描电子显微镜(SEM)图像和动态光散射(DLS)粒径分布


图3. Fe3O4Fe3O4@CS和FFe3O4@CS@RhDypB的FT-IR、XRD和磁性测量分析。(a) FT-IR分析结果。(b) XRD结果。(c) 磁化曲线。

图4. 不同制备条件对Fe3O4@CS@RhDypB的蛋白负载能力和酶活性恢复的影响。(a) 酶的用量。(b) pH值。(c) 温度。(d) 交联时间。(e) 戊二醛浓度。

图5. 游离RhDypB和Fe3O4@CS@RhDypB之间的酶活性比较

图6. 真菌毒素降解分析。(a) AFB1降解的HPLC光谱图。(b) ZEN降解的HPLC光谱图。(c) Fe3O4Fe3O4@CS和Fe3O4@CS@RhDypB对AFB1的去毒效果。(d) Fe3O4Fe3O4@CS和Fe3O4@CS@RhDypB对ZEN的去毒效果。(e) AFB1降解产物的UPLC-MS分析。(f) ZEN降解产物的UPLC-MS分析。


图7. Fe3O4@CS@RhDypB在真菌毒素降解中的重复使用性和储存稳定性。(a) 重复使用性。(b) 储存稳定性。

这项研究中,染料脱色过氧化酶RhDypB的新应用是通过将酶固定在磁性纳米颗粒上,实现对AFB1和ZEN的高效同时降解。得到的固定化酶Fe3O4@CS@RhDypB可方便地通过外部磁场分离,并对各种固定化参数进行了优化,性质也得到了全面表征。与游离酶相比,固定化形式展现出更广泛的操作温度和pH范围。令人印象深刻的是,固定化酶对AFB1和ZEN的催化降解能力很高,降解率分别达到85.61%和86.52%。降解产物被鉴定为AFQ1和15-OH-ZEN,且毒性较低。此外,固定化酶在五次连续重复使用后仍保持高效的降解能力,并在10天的储存期内显示出显著的稳定性。这些发现为Fe3O4@CS@RhDypB在食品和环境领域降解真菌毒素的潜在工业应用提供了宝贵的理论参考价值。


通讯作者:夏雨

研究方向:长期从事微生物学、酶工程、食品安全,以及健康食品配料的合成生物制造等领域的研发工作

主页链接:https://foodsci.jiangnan.edu.cn/szdw/js/X/x_y.htm

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