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脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）,又称呕吐毒素（vomitoxin）,是主要由禾谷镰刀菌产生的有毒次级代谢产物。禾谷镰刀菌侵染小麦、玉米等粮食作物,形成严重的赤霉病进而产生毒素。DON的合成受到氮源、p H以及环境胁迫因素等影响。近年来,粮食中DON毒素污染在全球范围内非常严重,因其结构非常稳定,摄入后对人和家畜健康都会造成严重损害,粮食中DON毒素污染已成为需要迫切解决的关键问题。因此,研究对粮食中呕吐毒素的预防和控制势在必行。常见的毒素消减都是从降解毒素本身,无法从源头进行控制。本论文结合食品加工环节,研究了ClO2水溶液对DON产毒真菌禾谷镰刀菌的生长及其产毒的抑制作用,研究了二氧化氯对产毒基因的表达调控,通过代谢组学分析了二氧化氯的胁迫作用引起产毒菌胞内外代谢变化的抑制机制;结合臭氧水体系,研究了臭氧处理对污染粮食中DON残留的降解效果及降解产物,建立中间产物监控的检测方法;并通过模拟产毒菌侵染粮食过程,对降解前后的产物进行体内体外安全性评价。研究结果证实了二氧化氯和臭氧水处理应用于呕吐毒素控制的可行性,为粮食中呕吐毒素的消减与控制奠定了理论基础。其主要内容如下:1.研究ClO2水溶液禾谷镰刀菌生长和孢子萌发的抑制效果和拮抗机制。通过研究不同浓度（10,20,40 mg/L）的ClO2水溶液对禾谷镰刀菌F7875生长周期的抑制效果,在40 mg/L浓度下ClO2水溶液对禾谷镰刀菌生长是显著性抑制。根据ClO2水溶液对禾谷镰刀菌孢子萌发的抑制研究,拟合出不同浓度作用下抑制的动力学曲线。实际应用条件进行了优化试验,得出料液比1:2,先浸润小麦,再以浓度100 mg/L的ClO2处理小麦30 min,可有效去除小麦表面及潜伏的禾谷镰刀菌及其孢子。2.深入分析ClO2对禾谷镰刀菌产毒基因和代谢组学影响的作用机制。分析不同浓度ClO2在禾谷镰刀菌F7875液态发酵培养过程中的影响,随着作用浓度的增加（浓度由0.5-1 mg/L）,DON产毒量呈现递减的趋势。通过优化PCR反应条件,验证了F7875菌产毒基因TRI5的大小为260 bp。通过荧光定量qRT-PCR实验,得出ClO2在0.5-1 mg/L浓度条件下,F7875在产毒期间的TRI5产毒基因是呈现下调的趋势,导致了F7875菌DON产毒量下降。通过代谢分析发现,F7875受ClO2胁迫之后代谢产物发生明显变化,胞内和胞外分别筛选到48和56种差异性代谢物,引起了甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢和精氨酸-脯氨酸代谢通路的变化,导致了脯氨酸、鸟氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸以及一些糖类物质的代谢变化。3.结合臭氧水体系对污染粮食中的DON毒素残留的消减与控制,研究降解产物和中间产物的检测方法。构建臭氧装置对DON进行降解,在80 mg/L的臭氧水中降解10mg/L DON,反应7 min降解率为83%。通过臭氧水降解DON的动力学研究,拟合出降解不同浓度DON（1、5、10、20 mg/L）的动力学曲线,其R2值分别为0.91、0.87、0.93、0.85。将其用于DON污染的粮食中,优化后得出在浓度为80 mg/L臭氧水条件下,粮食与水料液比为1:7,降解10 min,降解效果最佳。DON污染的小麦（2.18 mg/L）、玉米（2.93 mg/L）和麸皮（3.70 mg/L）的经过降解后,降解率分别为74.86%,70.65%,76.21%。通过UPLC/Q-TOF MS对降解过程中的物质进行分析,检测到DON的两个降解产物,其[M+H]分别是311.0171、313.0149,推测出降解产物的化学式分别C15O7H20和C15O7H18。研究还发现,这两个降解产物为中间产物,降解后经过24-48 h产物会消失。根据产物二级质谱离子信息,通过UPLC TQD MS设置MRM离子通道,建立了同时检测DON毒素及两种降解产物的检测方法,为实际样品处理过程中实时监控提供了理论依据。4.种子发芽实验和细胞毒性测试对降解产物安全性进行快速评价。细胞实验表明,10 mg/L DON可以显著抑制人肝癌细胞HepG2细胞活性增值,而降解后对HepG2生长则无显著影响。活性氧试验表明,1-10 mg/L浓度DON刺激Hep G2,会产生大量活性氧自由基,荧光显色明显,而降解后细胞荧光显色显著性降低。臭氧降解后DON的细胞毒性显著降低。植物种子发芽实验表明,1 mg/L以上浓度的DON能明显抑制绿豆种子的发芽,而降解后以及隔天再对绿豆作用对其萌发生长无显著性抑制。说明臭氧水降解污染小麦DON后毒性显著降低。5.最后,为了进一步分析处理的安全性,模拟毒素污染过程,建立污染玉米处理前后动物实验评价方法。评价试验按照国标28天经口毒性试验执行。将产毒禾谷镰刀菌F7875接种到玉米粒模拟侵染产毒试验,将臭氧降解前后的污染玉米按配方定制成小鼠饲料模拟DON污染粮食小鼠日常饲喂实验。与对照组相比,毒素污染组小鼠的肝脏和肾脏器官出现肿胀,脏器比增加。反应肝脏功能指标的ALT、AST的异常升高,总蛋白、白蛋白的含量显著降低,而处理后有效的改善了毒性效应,则与对照组差异不显著。同时,组织切片结果显示,毒素组可以使小鼠的肝脏、肾脏和胸腺组织产生明显的病理学变化,而处理组与空白组无显著性差异。上述结果表明,DON污染玉米对小鼠存在较强毒性,而臭氧降解含有DON毒素的玉米后,对小鼠的毒性作用下降。总之,本论文通过ClO2对禾谷镰刀菌生长及产毒基因的抑制实验,说明ClO2可有效预防收获后粮食中禾谷镰刀菌生长以及DON毒素的产生,同时臭氧水降解DON毒素残留效果显著,建立了中间产物检测方法,并进行了安全性评价。实验结果表明,二氧化氯结合臭氧处理有效的实现了粮食中DON毒素的消减与控制,实验结果为DON毒素的防控提供了参考依据和技术支撑。