呕吐毒素，又名脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON），是镰刀菌属真菌在生长过程中产生的有毒次级代谢物，是谷物中常见的毒素[1]。DON能够引起动物中毒，降低动物生产性能，还能够在肉、蛋、奶等农产品中残留，从而引发食品安全问题，对人类健康造成严重危害[2]。DON主要存在于感染赤霉病的小麦中，而赤霉病在全国各地频发，导致呕吐毒素成为出现频率较高的霉菌毒素。2018上半年的饲料毒素检测分析中显示，玉米、玉米副产物、猪料和宠物料中呕吐毒素的检出率高达100%[3]。饲料卫生标准对饲料中DON含量的规定为：植物性饲料原料≤5 mg/kg，猪配合饲料≤1 mg/kg，其他配合饲料≤3 mg/kg[4]。食物入口前任何阶段均可能感染DON，因此安全高效去除呕吐毒素的方法成为研究热点。文章对具有降解呕吐毒素能力的菌株和生物酶进行总结，阐述呕吐毒素脱毒技术未来的发展趋势，以期为安全高效去除呕吐毒素提供参考。1呕吐毒素脱毒方法DON主要的脱毒方法为：物理法、化学法和生物法[5]。传统的物理法（漂洗、热处理等）和化学法（臭氧熏蒸、碱处理等）存在效率低、安全性低、影响适口性和破坏谷物营养等缺点，不能满足饲料生产的需要[6]。而生物法是利用特定的微生物及其生物酶催化霉菌毒素转化为无毒或低毒代谢产物的处理方法，具有安全、高效、绿色环保、对饲料营养物质无损害等优点，具有良好的应用前景。DON的分子结构见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.028.F001图1DON的分子结构DON结构复杂，其环氧基团和C3—OH基团是主要毒性结构[7]。通过改变DON分子的结构，如C3位羟基氧化、C3位差向异构化、C12、C13位环氧基团开环氧化、C16位甲基羟基化等[8]，生成毒性较弱的DON衍生物3-酮基-DON（3-keto-DON）、3-异构化-DON（3-epi-DON）、DOM-1、16H-DON等[9]，从而减弱或消除其毒性。DON的降解脱毒过程较复杂，仅靠一种酶难以完成，彻底脱毒需要多种酶共同配合。目前，主要使用德沃斯氏菌属（Devosia）、芽孢杆菌属（Bacillus）、乳酸菌属（Lactobacillus）和类诺卡氏菌属（Nocardioides）等细菌对DON进行降解。降解DON的细菌见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.028.T001表1降解DON的细菌菌属菌种来源作用时间降解率/%文献来源DevosiaA16麦田土壤48 h88.00Wang等[10]17-2-E-8土壤——Zhou等[11]D6-9麦田土壤——He等[12]BacillusQD36麦田土壤48 h84.60王明清等[13]NHIBC 006D发霉玉米24 h73.50谭剑等[14]CPLK1314土壤14 d92.44曹坤等[15]MRS13土壤+发霉秸秆—66.70梁含等[16]LactobacillusSHA113母乳24 h60.00Qu等[17]NocardioidesWSN05-2麦田土壤7 d90.00Ikunaga等[18]SS3麦田土壤——Sato等[19]YMN1荒地——Sato等[19]EubacteriumBBSH797牛瘤胃——Fuchs等[20]EnterobacterW-D土壤7 d40.40李晓凤等[21]PseudomonasFMM-1土壤5 d68.40付苗苗[22]PelagibacteriumANSP101海水12 h80.00Zhang等[23]注：“—”表示文献中未提及此数据；下表同。有些真菌同样具有降解DON的能力，如曲霉属（Aspergillus）和酵母属（Saccharomyces）等。降解DON的真菌见表2。但关于DON降解酶分离提纯的研究报道较少。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.028.T002表2降解DON的真菌菌属菌种来源作用时间降解率/%文献来源AspergillusAs-W.6土壤14 d90.00王开萍[24]H6土壤——何成华等[25]NJA-1土壤14 d94.40He等[26]PenicilliumMa-1-4土壤+瘤胃内容物14 d46.00李亚菲等[27]TrichodermaQ710613菌种保藏中心——Tian等[28]Q710251菌种保藏中心——Q710682菌种保藏中心——RhizopusRho18发酵食品——张琛[29]2细菌对DON的降解方式2.1德沃斯氏菌属（Devosia）德沃斯氏菌属于兼性厌氧型革兰氏阴性菌，目前大部分菌株分离于土壤或受感染的植株。Wang等[10]从麦田土壤中分离纯化出1株可以降解DON及其衍生物的菌株A16，在35 ℃、中性pH值的好氧条件下、DON浓度为20 mg/L的培养基中，降解率可达88%，产物为3-keto-DON。Zhou等[11]从紫花苜蓿土壤里分离出1株德沃斯氏菌17-2-E-8，在有氧条件下能够持续降低DON浓度，降解率最高可达100%。Carere等[30]在此基础上，从菌株17-2-E-8上分离纯化出两种能够降解DON的酶，并将其中能够催化DON转化为3-keto-DON的蛋白命名为DON差向异构酶A（DepA酶）。He等[12]从麦田土壤中分离出1株德沃斯氏菌D6-9，鉴定出３个有关DON异构化基因，其中一个是将DON转化为3-keto-DON的苯二酮脱氢酶（QDDH），QDDH与DepA的相似性是100%，将QDDH的基因在大肠杆菌进行外源表达，表达出的蛋白能够有效降解小麦籽粒中的DON，表明D6-9有优异的应用潜力。2.2芽孢杆菌属（Bacillus）芽孢杆菌属是一类能够产生芽孢的革兰氏阳性菌，对不良环境具有较强的抵抗能力，分布广泛，存在于水、土壤、空气和动物肠道中。目前，已从霉变玉米、发霉秸秆、土壤等筛选出具有降解DON的芽孢杆菌。王明清等[13]从土壤中筛选出降解率较高的暹罗芽孢杆菌QD36，在DON含量为2 000 μg/L的培养基中，48 h可降解84.6%，将QD36接种至被DON污染的小麦样品中，发现DON降解率为82.0%，能够实现高效降解，具有实际应用的潜力。谭剑等[14]从发霉玉米中分离、纯化得到一株枯草芽孢杆菌NHIBC 006D，该菌株的发酵液与玉米浆混合后，24 h可降解80%DON，表明该菌株可以通过分泌一种胞外蛋白对DON进行降解。曹坤等[15]从200份土壤样品中筛选出解淀粉芽孢杆菌CPLK1314，发现该菌株具有较好的降解DON能力和禾谷镰刀菌抗性，在饲料储存防霉方面具有较好的应用潜力。梁含等[16]从土壤、发霉秸秆等不同环境中分离纯化出三株具有降解DON的菌株，对其进行组合发酵麸皮，发现枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的组合降解效率最高。此外，芽孢杆菌作为益生菌可以产生抑制病原菌生长的物质，改善肠道菌群环境，如枯草芽孢杆菌可以刺激免疫器官发育，增强机体免疫功能，地衣芽孢杆菌可以产生碱性蛋白酶，提高饲料消化率[31]。2.3乳酸菌属（Lactobacillus）乳酸菌是一种益生菌，是利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌统称，在自然界分布范围较广[32]。乳酸菌能够改善肠道微生物菌群，调节免疫应答[33]，可以去除DON。目前已报道的乳酸菌去除DON方式多为菌体吸附，酶促降解方式较少。Zou等[34]研究短乳杆菌、乳酸乳杆菌和植物乳杆菌等对DON的去除机制，发现去除方式均为菌体吸附。胡杉杉[35]通过生物信息学分析，推测乳酸菌可能普遍存在对DON的生物降解机制。Niderkorn等[36]研究鼠李糖乳杆菌GGATCC53103等29种菌株对DON的去除机制，结果表明，这些菌株均通过吸附作用去除DON。García等[37]研究从玉米中分离出的鼠李糖乳杆菌RC007降解DON的作用机制，发现RC007的无细胞上清液能够降解DON，且不存在吸附作用。Qu等[17]发现，从母乳中分离到的鼠李糖乳杆菌SHA113可将DON转化为3-epi-DON，在24 h内降解率可达60%。2.4类诺卡氏菌属（Nocardioides）类诺卡氏菌属于革兰氏阳性菌，降解途径为通过将C3位羟基异构化，形成3-epi-DON。Ikunaga等[18]采用富集培养法，从麦田土壤中获得一株能够降解DON的菌株WSN05-2，培养10 d可完全降解培养基中1 000 mg/L的DON，接种至被DON污染的小麦籽粒中，7 d的降解率可达90%。Sato等[19]对麦田土壤和小麦叶片等169个环境样品进行富集培养，以DON为唯一碳源，分离出SS3、YMN1等9株可将DON转化为3-epi-DON的类诺卡氏菌。Morimura等[38]研究发现，菌株SS3和SS4具有抑制DON在小麦植株内积累的能力。2.5其他细菌Fuchs等[20]从牛瘤胃中分离出一株厌氧优杆菌BBSH797，发现该菌株可在厌氧环境下将DON的C12，C13环氧基团进行去环氧化，生成DOM-1（毒性仅为DON的1/55）。据报道，从鸡肠道分离出的伊格尔兹氏菌属（Eggerthella）细菌DII-9[39]和梭菌属（Clostridium）细菌WJ06[40]具有同样降解途径，但目前还未发现DON去环氧化的酶。研究人员也发现其他可降解DON的菌株，如绿脓杆菌（Pseudomonas）、肠杆菌（Enterobacter）和耐盐海杆菌（Pelagibacterium）等。李晓凤等[21]从50份土壤中筛选出一种白色菌株，发现7 d DON降解率达40.40%，经鉴定该菌株为肠杆菌（Enterobacter）。付苗苗[22]从土壤中分离出一株能在有氧条件下降解DON的绿脓杆菌FMM-1，其上清液中的某种酶在12 h对DON降解率是54.02%，具有一定的热稳定性。Zhang等[23]从海水样品中获得一株能够将DON转化为低毒产物3-keto-DON的新型菌株ANSP101，发现12 h对DON的降解率达80%，细胞裂解液中存在的胞内蛋白或酶是其降解能力的主要来源，有利于进一步研究ANSP101。3真菌对DON的降解方式3.1曲霉属（Aspergillus）曲霉的种类繁多，广泛存在于自然界，可以用作酿酒、制醋等，也会引发物质霉腐或生成毒素，部分曲霉可以降解霉菌毒素。王开萍[24]从土壤中分离出一株可以降解DON的菌株As-W6，经鉴定其为米曲霉，其发酵液可降解DON，14 d DON转化率可达90%，从As-W6中提取出的脂肪酶对各种浓度DON的降解率均超过60%。何成华等[25]自土壤中分离出一株可以降解DON的塔宾曲霉H6，提取出DON降解酶E6，发现E6的降解途径是脱环氧化，对DON的降解率可达70%。He等[26]使用浓度为4 mg/L的无机盐培养基，从土壤样品中分离出一株塔宾曲霉NJA-1，发现NJA-1菌株初酶液体外可转化94.4%的DON。3.2酵母菌（Saccharomyces）酵母菌是单细胞真菌，在自然界中分布较广泛。Repečkienė等[41]将三种酵母菌放入面粉中进行DON脱毒，发现面粉中DON含量均显著降低。Chlebicz等[42]为研究益生菌的解毒特性，使用六种酿酒酵母进行混合霉菌毒素的脱毒试验，培养24 h，发现其能够降解约30%DON，对其他霉菌毒素的降解率均在50%以上。将酿酒酵母I1079放入被DON污染的仔猪饲粮中饲喂四周，发现补充I1079有助于提高仔猪对DON的抵抗力。因此，能够降解DON的酵母菌具有开发为食品级酵母菌的潜力。3.3其他真菌李亚菲等[27]以DON为唯一碳源，从土壤和瘤胃内容物中筛选出一株能够降解DON的青霉菌属（Penicillium）菌株Ma-1-4，接种至含DON的玉米秸秆中进行培养，发现14 d DON降解率达46%。Tian等[28]研究八种木霉属（Trichoderma）真菌对禾谷镰刀菌的拮抗作用，其中Q710613、Q710251和Q710682表现良好，且发现在此过程中有D3G（D3G是DON被植物脱毒时产生的解毒产物）产生，表明这三种菌株具有降解DON的能力。张琛[29]从传统谷物发酵食品中分离出具有去除DON作用的根霉菌（Rhizopus）Rho18，发现在生长衰亡期DON去除能力最强，可达32.81%；在后续的仿真消化试验中，Rho18的粗酶液和发酵上清液在pH值6.8的模拟肠液环境中，8 h对DON降解率达83%以上。4生物酶对DON的降解方式生物脱毒法有微生物法和生物酶法。生物酶法是从微生物中发掘降解毒素的基因，使用基因技术构建生物酶的高效表达工程菌，获得纯酶对毒素进行降解。生物酶具有高效性和专一性，是未来霉菌毒素脱毒的趋势。生物酶降解DON主要是酶作用于毒素分子，使其羟化、异构化、乙酰化和糖基化而转化为低毒化合物，具有降解DON功能的酶见表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.028.T003表3具有降解DON功能的酶酶作用来源文献来源依赖醌的脱氢酶QDDHC3位羟基氧化为3-keto-DON德沃斯氏菌（Devosia）D6-9He等[12]脱氢酶DepA德沃斯氏菌（Devosia）17-2-E-8Carere等[30]醛酮还原酶AKR18A1鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）S3-4He等[43]依赖NADPH的醛酮还原酶AKR13B23-keto-DON转化为3-epi-DON德沃斯氏菌（Devosia）D6-9He等[12]依赖NADPH的醛酮还原酶AKR6D1德沃斯氏菌（Devosia）D6-9He等[12]—C3位羟基乙酰化为3-ac-DON德沃斯氏菌（Devosia）DDS-1徐剑宏等[44]乙酰基转移酶TRI101镰刀菌（Fusarium）Khatibi等[45]乙酰基转移酶TRI201镰刀菌（Fusarium）Khatibi等[45]UDP-葡萄糖基转移酶TaUGT3C3位羟基糖基化为D3G大麦Ma等[46]UDP-葡萄糖基转移酶HvUGT13248大麦Li等[47]4.1C3位羟基的氧化和异构化DON的C3位羟基可在酶的作用下生成3-keto-DON或同分异构体3-epi-DON。He等[43]从麦田里分离到鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）S3-4后，使用比较基因组学法并结合BAC文库筛选，从S3-4中发现了将DON氧化为3-keto-DON酶AKR18A1的基因，在大肠杆菌中外源表达的AKR18A1对玉米赤霉烯酮也具有一定的降解作用。He等[12]研究发现，德沃斯氏菌（Devosia）D6-9降解DON的产物为3-keto-DON和3-epi-DON，对D6-9进行基因组分析后，确定出3个与DON异构化有关的基因，能够将DON转化为3-keto-DON的酶为依赖苯醌的脱氢酶QDDH，另外两个是依赖NADPH的还原酶AKR13B2和AKR6D1，其能够将3-keto-DON转化为3-epi-DON。4.2乙酰化DON的乙酰化是指DON分子在乙酰基转移酶的作用下将乙酰基转移至C3或C15位生成3-乙酰-DON（3-ac-DON）或15-乙酰-DON（15-ac-DON），其中3-ac-DON的毒性远小于15-ac-DON[48]。徐剑宏等[44]从土壤和麦穗样品中分离出一株德沃斯氏菌（Devosia）DDS-1，发现该菌株对液体培养基中的DON降解率达95%以上。后续研究发现，DDS-1产生的粗酶液能够降解小麦中的DON和3-ac-DON，降解率分别为58.11%和68.39%，该酶的作用机制是将DON乙酰化成3-ac-DON，再将3-ac-DON氧化成3-keto-DON，从而达到降解DON的目的[49]。TRI101和TRI201是乙酰基转移酶，Khatibi等[45]从七个不同种的镰刀菌中克隆TRI101和TRI201的基因，并在酿酒酵母中进行外源表达，所表达的酶均有乙酰化DON的作用，可有效将玉米发酵副产物中的DON转化为3-ac-DON。4.3糖基化DON糖基化是指葡萄糖基转移酶将葡萄糖基转移至DON的C3位羟基上，生成DON-葡糖苷（D3G）的过程，是植物对DON的解毒机制[50]。Ma等[46]从大麦中获得UDP-葡萄糖基转移酶基因片段TaUGT3，使用农杆菌转化法将其导入拟南芥中，TaUGT3基因在拟南芥中的表达提高了植株对DON的耐受性。Li等[47]将大麦中UDP-葡萄糖基转移酶基因HvUGT13248导入小麦中成功表达，在温室接种试验中，转基因小麦的穗部抗病性显著高于对照组小麦，HvUGT13248在小麦中的表达可以抑制DON的积累，还有效地将DON转化成D3G，能够为控制小麦赤霉病毒素污染提供参考。5展望DON污染能够严重危害粮食和饲料质量安全，会对畜牧业和农业经济构成巨大威胁。生物降解法降解DON具有安全高效的优点，但由于成本高、效果不稳定，一些已发掘的微生物代谢机制和代谢产物的毒性尚未明确，从而制约了新酶的发掘，限制了生物降解法的应用。因此，未来需要应从以下几方面研究生物降解法，使生物降解技术更好地应用于原料和饲料脱毒。单一菌株和生物酶的降解毒素效果不理想，如乳酸菌SHA113和肠杆菌W-D，降解效率均低于50%，因此可以通过复合降解菌和降解酶进行DON降解，使其发挥更大的降解率。虽然有些细菌和真菌具有降解DON的能力，但同时可能存在致病性，如类诺卡氏菌和青霉菌Ma-1-4等，不能直接用于饲料脱毒。发掘已报道的具有生物转化DON能力的微生物，寻找和调控降解酶的基因，从生物酶的角度进行DON脱毒。目前关于DON降解酶的报道较少，限制了降解酶基因的挖掘。今后仍需筛选具有降解能力的菌株，发掘降解酶的基因，在微生物中进行表达，从而用于粮食和饲料的实际生产中。