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粮食或饲料中呕吐毒素的降解
作者:樊毅   来源:中国科学院天津工业生物技术研究所   时间:2016/8/31 10:32:48   查看次数:758

项目概况    

      呕吐毒素(vomitoxin),又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),属于单端孢霉烯族化合物, 主要由禾谷镰刀菌和粉红镰刀菌产生;DON 纯品为是一种无色针状结晶,熔点为 151~ 153℃,可溶于水和极性溶剂,如含水甲醇、含水乙醇或乙酸乙酯等,具有较强的热抵 抗力和耐酸性,在乙酸乙酯中可长期保存。DON 是最常见的一种霉菌毒素,在全世界范围内,是粮食、饲料和食品的主要污染霉菌毒素之一,严重影响人和牲畜的健康。它不仅可以污染农作物,也可以污染粮食制品,对人和动物可以产生广泛的毒性效应。近年研究发现,DON 对人和动物的免疫 功能产生明显的影响。根据 DON 的剂量和暴露时间不同可引起免疫抑制或免疫刺激的 毒性作用。高效清除 DON 的方法研究已成为当前科技界的热点和焦点。由于 DON 具有稳定的化学结构,因此在食品加工过程中不容易被破坏。长期以来,人们一直在致力寻找有效的清除方法。  

市场前景   

      全球每年约有 25%的农作物被真菌毒素污染,约 2%的农作物因污染严重而失去营养和经济价值,造成数千亿美元的经济损失。作为最常见的一种单端孢霉烯毒素,世界大部分地区的农作物中都检测到了 DON。世界卫生组织 2001 年度的报告显示,燕麦中 DON 的检出率高达 68%,其他谷物中也达到 27%-59%。欧盟 2003 年的报告显示,食品 中 DON 的检出率达到了 57%。加拿大、美国、日本以及许多南美和非洲国家的小麦中 DON 检出率普遍超过 50%,部分地区甚至达到 100%。呕吐毒素在我国谷物及饲料产品 中检出率和超标率都居高不下,是我国北方粮食主产区的主要污染毒素。目前,大部分研究都集中在传统的物理和化学方法上,而传统的物理和化学方法,很难在将毒素全部降解或转化为无毒化合物的同时,还能保持食物本身的营养价值。因此,近年来毒素降解的研究热点逐渐转移到了生物学方法上。随着微生物资源的广泛开发,除利用细菌巨大的比表面积进行吸附之外,某些微生物与生俱来的毒素降解能力也是传统的物理和化学方法无可比拟的。  

技术特点  

      相对于传统的物理(如稀释法:容易二次污染;吸附法:吸附剂没有选择性)和化学方法(酸碱处理,污染大),生物法降解 DON 在将其全部降解或转化为无毒化合物的同时,还能保持食物本身的营养价值,并且不会对环境造成污染,节省原料,成本显著降低。且物理或化学法去除 DON 不完全。  

      本项目采用生物学方法筛选获得了几株能够降解呕吐毒素的菌株,获得的菌株具有自主知识产权。我们通过对菌株进一步改造,其对呕吐毒素的降解率大幅提高,对饲料或粮食中的呕吐毒素的降解率达到 90%以上。  研究阶段   目前项目已完成小试实验,呕吐毒素的降解率达到 90%以上。  

投资效益  

      对粮食或饲料中的呕吐毒素进行降解,能够节约被污染的粮食或饲料,减少毒害,提高饲料安全。呕吐毒素按照玉米或 DDGS 价格 1500 元/吨,年销售量 100 万吨的企业, 降解毒素后价格提高到 2000 元/吨,降解成本 200 元/吨。可以获得毛利润 3 亿元。  

发布时间   

2016 年 3 月 

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