国产大麦代谢真菌毒素菌株的分离及体外抑制研究
Isolation and in Vitro Inhibition of Mycotoxin-metabolizing Strains from Domestic Barley
摘要[目的]评估镰刀菌(Fusarium spp.)对大麦制麦过程及麦芽品质的影响,筛选具有抑制镰刀菌活性的微生物并探究其降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)的潜力.[方法]以国产单二大麦为研究对象,从受镰刀菌感染的大麦中分离出产毒菌株,开展病原菌与宿主的相互作用研究,比较感染5 d的大麦与标准大麦的发芽率、水敏性及DON质量分数等指标,分析感染大麦制麦后产生的麦芽的DON质量分数和蛋白酶、β-葡聚糖酶、淀粉酶的酶活力以及理化指标(游离氨基酸、可溶性总氮、β-葡聚糖质量浓度).从大麦和麦芽中筛选具有抑制产毒菌株活性的微生物,研究该微生物培养物上清液冻干粉(cell-free supernatant powder,cfsP)对产毒菌株生长发育的影响,测试不同质量分数(0.020~0.100 μg/kg)cfsP的抑菌效果及抑菌机理.在浸麦阶段接种该抑菌微生物,评估其对麦芽DON质量分数及加工性能的调控作用.[结果]经鉴定,产毒菌株为大刀镰刀菌(Fusarium culmorum,F.culmorum).利用该菌株感染 5 d后大麦的发芽率下降了45.8%,水敏性明显提高,DON积累量达到276 μg/kg.制麦后,感染麦芽的DON质量分数比对照组增加了近6倍,淀粉酶的酶活力降低,总蛋白酶和β-葡聚糖酶的酶活力提高,游离氨基和可溶性总氮水平增加,β-葡聚糖质量浓度减少.筛选出一株抑制大刀镰刀菌的植物乳植杆菌(Lactobacillus plantarum,L.plantarum)NM-6,当cfsP质量分数≥0.020 μg/kg时,可改变大刀镰刀菌的菌丝形态;当cfsP质量分数≥0.050 μg/kg时,可抑制大分生孢子萌发管的生长;当cfsP质量分数为0.100 μg/kg时,可完全阻断菌体生长,且其在低pH条件下的抑菌活性更强.浸麦阶段接种 2×10? CFU/g 植物乳植杆菌NM-6时,麦芽DON质量分数约为对照麦芽的 50%,同时麦芽过滤性和溶解性能得到显著改善.[结论]感染单二大麦的镰刀菌鉴定为大刀镰刀菌,具有抑制大刀镰刀菌活性的微生物鉴定为植物乳植杆菌NM-6.大刀镰刀菌感染导致大麦发芽能力下降和DON毒素积累;植物乳植杆菌NM-6通过分泌耐酸活性物质可高效抑制大刀镰刀菌的孢子萌发和菌丝生长,其应用于制麦工艺可同步实现毒素控制和品质提升,为真菌感染大麦的安全应用提供生物防治策略.
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