骆驼源微生物对食源性有害物质的降解研究

新疆特色食品加工多以烧烤为主，加工过程中易产生苯并(a)芘和杂环胺等有害物质，其具有致癌、致突变作用。虽然来自环境中一些微生物可有效降解苯并(a)芘和杂环胺，但不能安全用于降解食品中有害物质。骆驼作为新疆典型荒漠动物，可采食多种有毒植物而不会中毒。前期实验证实瘤胃微生物可降解骆驼蓬碱、去氢骆驼蓬碱等多种植物毒素；并且骆驼瘤胃和肠道微生物能够降解和利用吲哚。为了解骆驼源微生物对食物有害物的降解，进一步拓展骆驼消化道微生物的功能和应用范围，本项目采用分子生物学和微生物学实验方法，拟在好氧和厌氧条件下，研究来源于骆驼瘤胃及后段肠道中可降解食源性有害物苯并(a)芘和杂环胺的微生物类群、微生物群体降解作用，确定主要降解部位；获得可培养高效降解菌株，确定单菌及混合菌的降解条件和能力，初步探究其降解机制，以期获得可安全用于食源性有害物质的降解菌。希望研究成果能为增强食品安全提供依据。

本项目通过四年的研究周期，对骆驼瘤胃和肠道微生物降解苯并（a）芘和杂环胺开展了详细研究。利用高通量测序技术探究骆驼瘤胃、肠道内容物在苯并（a）芘和杂环胺胁迫培养过程中，菌群结构组成的变化、优势菌群演变规律及主要降解部位的确定。实验结果显示瘤胃、肠道微生物群落主要由变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、 浮霉菌门（Planctomycetes）和厚壁菌门（Firmicutes）组成。瘤胃降解苯并（a）芘的优势菌群是放线菌门（Actinobacteria）；肠道降解苯并（a）芘的菌群是变形菌门（Proteobacteria）。瘤胃、肠道降解吡啶的优势菌群是拟杆菌门（Bacteroidetes）；降解喹啉的优势菌群是变形菌门（Proteobacteria）；降解吲哚的优势菌群是厚壁菌门（Firmicutes）。实验从第五代胁迫培养物中分离、纯化和鉴定获得107株可培养微生物，其中降解苯并（a）芘37株；降解吡啶的22株；降解喹啉的17株；降解吲哚的31株。通过高效液相和气质联用色谱法检测各株菌的降解能力，筛选到20株高效降解菌株。主要降解苯并（a）芘的菌株归属为苍白杆菌属（Ochrobactrum sp.），最高降解率达到70.83%；主要降解吡啶的菌株归属为产碱杆菌属（Alcaligenes sp.），最高降解率是100%；主要降解喹啉、吲哚的菌株归属为芽孢杆菌属（Bacillus sp.），最高降解率分别是66.79%和72.65%。采用四因素三水平正交试验筛选最佳降解条件，结果显示接种量和培养温度是影响降解条件的主要因素，碳源的添加反而影响了降解菌的降解能力。降解机制研究过程发现高效混合菌株降解率低于纯培养物降解率，因此没有再开展进一步的研究。电镜扫描降解过程菌体变化，发现菌体表面逐渐变得皱褶、粗糙，提示可能菌体表面可以吸附一些受试物，减少了培养液中残留量。本项目揭示了骆驼消化道微生物对苯并（a）芘和杂环化合物降解菌群的组成变化和优势菌群的演变规律；确定了肠道是主要降解部位；筛选获得高效降解菌株，了解降解能力和条件；初步探索降解机制。希望本研究能够为增强食品安全提供依据，为动物消化道微生物相关研究提供研究方法和基础，为动物源微生物的有效应用提供资源。