玉米赤霉烯酮（Zearalenone,ZEN,ZEA）又称F-2毒素,是一种主要由镰刀菌属（Fusarium）产生的非甾体雌激素类真菌毒素,广泛存在于霉变的玉米、小麦和高粱等谷物及其副产品中,被动物吸收后易引起不孕不育、流产和死胎等病症,且其具有很强的致突变性、致癌性,严重危害牲畜及人类健康,亟需有效的脱毒办法。目前对ZEN的脱毒研究主要集中在生物脱毒领域,利用微生物吸附作用或者其产生的作用酶催化ZEN反应得到降解产物,达到有效脱毒的目的。其中基于降解酶的催化作用,改变ZEN结构并使其转变为低毒小分子代谢物的生物转化方法成为生物脱毒中研究的重点。目前ZEN的主要衍生物毒性大小排列情况为α-玉米赤霉烯醇（α-Zearalenol,α-ZOL）>α-玉米赤霉醇（α-Zearalanol,α-ZAL）>β-玉米赤霉醇（β-Zearalanol,β-ZAL）>玉米赤霉酮（Zearalanone,ZAN）>ZEN>β-玉米赤霉烯醇（β-Zearalenol,β-ZOL）,且常与ZEN共存于粮食作物及其副产品中,增加了毒素污染风险。本研究从ZEN的结构及其已知产物毒性出发,以羰基还原和糖苷化这两种定向催化方式为研究目标,从众多文献报道的微生物中选择了酵母为研究对象,研究酵母菌催化ZEN定向转化情况,包括产物结构分析、反应过程探究和关键酶定位等,通过生物转化方式实现ZEN定向转化为毒性更小或无毒的产物。具体结果如下:本论文从实验室中保藏的酵母菌中筛选具有醛酮还原酶活性的菌株,得到一株Candida.parapsilosis PRG501可以定向催化ZEN还原为低雌激素毒性的产物β-ZOL。实验显示,30°C下全细胞催化ZEN（20μg/m L）反应24 h后降解率达到79.37%,其中约38%的ZEN转化为β-ZOL,约20%被菌体吸附。培养上清液对ZEN的降解率仅为16.92%,初步确定催化ZEN降解成β-ZOL的关键作用酶主要位于近平滑假丝酵母细胞内。本论文探究不同葡萄糖及蔗糖添加量对该菌催化ZEN糖苷化反应的影响:葡萄糖以20 mg/m L的浓度添加到反应体系中,ZEN转化效率最高。5 h内催化ZEN转化为80%的糖苷化产物和10%β-ZOL,12 h后ZEN转化完全。该产物的一维核磁共振氢谱和碳谱显示,ZEN苯环的C14位和C16位上分别结合一分子葡萄糖生成ZEN-14,16-di G,且该产物在人工胃肠环境中比较稳定,均未分解为原毒素。C.parapsilosis PRG501的细胞破碎碎片对ZEN的糖苷化催化能力大于细胞破碎胞内提取物,与全细胞催化转化率相当,推测糖基转移酶在酵母细胞膜或细胞壁上。此外,C.parapsilosis PRG501也能催化ZEN的3种主要毒性衍生物ZAN,α-ZOL和β-ZOL发生糖苷化反应,12 h后转化率为分别为98%、76%、99%。本论文基于分子对接技术研究ZEN及其转化产物的雌激素效应:计算机模拟显示,β-ZOL和ZEN-14,16-di G对雌激素受体的结合能均高于ZEN,亲和力降低,表明产物雌激素毒性均减弱。人乳腺癌细胞MCF-7增殖实验证明:在低浓度下,ZEN对MCF-7的细胞增殖率为110.27%,C.parapsilosis PRG501催化ZEN的两种主要转化产物——β-ZOL和ZEN-14,16-di G对MCF-7的细胞增殖率分别为86.49%和97.59%,均能抑制细胞正常增殖,与ZEN促进MCF-7的增殖相比雌激素毒性显著降低。本论文的研究结果有利于实现对ZEN的有效脱毒,为降低玉米赤霉烯酮雌激素毒性的技术研究打下基础,也为带动谷物和饲料中ZEN生物降解技术的进一步发展和应用打开全新局面。