在我們的日常飲食中，有許多看似普通的食用植物，如木薯、高粱和蘋果籽等，卻隱藏著一種潛在的危險——氰苷。氰苷是一種天然的植物毒素，在人體攝入后轉(zhuǎn)化為劇毒的氫氰酸（HCN），引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、呼吸抑制、心跳異常等中毒癥狀，甚至可能導(dǎo)致死亡。因此，如何有效去除這些植物中的氰苷，一直是科學(xué)家們研究的重點。傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法雖然在一定程度上能夠去除氰苷，但往往存在精確性不足、效率低下以及潛在毒性等問題。近年來，科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了食品級微生物，希望通過它們的生物降解能力來解決這一難題。其中，解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）因其“公認(rèn)安全（GRAS）”的特性以及對氰化物的耐受能力，成為了研究的焦點。
近日，廣東以色列理工學(xué)院徐鵬團隊在Communications Biology發(fā)表題為“Expanding Yarrowia lipolytica’s metabolic potential for detoxification of cyanogenic glycosides in edible plants”的研究性文章。該研究通過基因工程技術(shù)，將木薯中的亞麻仁苦苷酶基因（linamarase）和水稻中的β-葡萄糖苷酶7基因（β-glucosidase 7）導(dǎo)入解脂耶氏酵母，成功構(gòu)建了一株具有高效解毒能力的新菌株——YXP08lb。
在該研究中，作者成功構(gòu)建了一株具有高效解毒能力的新菌株——YXP08lb。這株新菌株不僅能夠高效降解多種植物中的氰苷，還表現(xiàn)出顯著的代謝優(yōu)勢。研究人員發(fā)現(xiàn)，YXP08lb菌株在基因表達(dá)調(diào)控、磷脂合成以及能量利用途徑上都進(jìn)行了優(yōu)化。與核糖體生物合成相關(guān)的基因顯著上調(diào)，為蛋白質(zhì)的快速合成提供了條件，從而提高了糖苷水解酶的產(chǎn)量和活性。此外，該菌株還能合成大量磷脂，維持細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性和代謝穩(wěn)定性，使其在含氰環(huán)境中更好地生存和發(fā)揮解毒作用。
在實驗中，YXP08lb菌株展現(xiàn)了驚人的解毒效率。它能夠在短時間內(nèi)將木薯中的亞麻仁苦苷、蘋果籽中的苦杏仁苷等氰苷降解90%以上。這一成果不僅為解決食用植物中的氰苷毒性問題提供了新的解決方案，還為單細(xì)胞磷脂的生產(chǎn)開辟了新途徑。
新型菌株設(shè)計流程及解毒代謝步驟
工程酵母對食用植物的氰化物降解效率
解脂耶氏酵母YXP08lb菌株的成功構(gòu)建，標(biāo)志著我們在食品安全和營養(yǎng)領(lǐng)域邁出了重要的一步。它不僅有望大大提升食用植物的安全性，還能推動含有氰苷的植物材料轉(zhuǎn)化為安全食品和動物飼料的工業(yè)化進(jìn)程。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，這種“解毒專家”有望在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，為人類健康保駕護航。
解脂耶氏酵母的這一全新突破，讓我們看到了科技在解決食品安全問題上的巨大潛力?；蛟S在不久的將來，我們能夠徹底消除食用植物中的氰苷威脅，享受更加安全、健康的飲食生活。
參考文獻(xiàn)：Fidelis Azi, Zhiyu Li, Peng Xu. Expanding Yarrowia lipolytica’s metabolic potential for detoxification of cyanogenic glycosides in edible plants. Communications Biology. Published 6 February, 2025. doi:10.1038/s42003-025-07628-5.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~劉澤錕。
