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高产Bacillomycin菌株的选育策略及其在大米防霉变中的应用研究

一、引言

1.1研究背景与意义

粮食作为人类生存的基本物质基础，其安全储存对于保障全球粮食供应和人类健康至关重要。然而，粮食在储存过程中极易受到微生物的侵袭，导致霉变现象频繁发生。霉变不仅会使粮食的品质下降，如失去原有的色泽、气味和口感，还会造成严重的经济损失。据联合国粮食及农业组织（FAO）统计，全球每年约有25%的粮食因霉变而遭受损失，这一数字在发展中国家更为严峻。同时，霉变产生的真菌毒素，如黄曲霉毒素、呕吐毒素等，对人体健康构成极大威胁，长期摄入可能引发肝脏疾病、癌症等严重疾病。

大米作为世界上最重要的粮食作物之一，是全球半数以上人口的主食。在中国，大米的消费和储存量巨大，其储存安全问题尤为突出。南方地区高温高湿的气候条件，为霉菌的生长繁殖提供了适宜环境，使得大米霉变问题更为严重。传统的大米防霉变方法，如化学防腐剂的使用，虽然在一定程度上能够抑制霉菌生长，但存在着化学残留和环境污染等问题，严重威胁食品安全和生态环境。因此，寻找一种安全、高效、环保的大米防霉变方法迫在眉睫。

Bacillomycin作为一种由芽孢杆菌产生的抗菌脂肽，具有广谱的抗菌活性，能够有效抑制多种霉菌的生长，包括黄曲霉、黑曲霉等常见的粮食致病霉菌。其作用机制主要是通过破坏霉菌细胞膜的完整性，导致细胞内容物泄漏，从而达到抑制霉菌生长的目的。与传统化学防腐剂相比，Bacillomycin具有生物可降解、无残留、对环境友好等优点，在粮食储存领域展现出巨大的应用潜力。

选育高产Bacillomycin菌株是提高其产量、降低生产成本的关键。通过对菌株的选育，可以增强其产Bacillomycin的能力，从而提高其在大米防霉变应用中的效果和可行性。研究Bacillomycin对大米防霉变的效果，不仅可以为大米的安全储存提供新的技术手段，还能为其他粮食作物的防霉保鲜提供借鉴和参考。深入探究Bacillomycin的作用机制，有助于进一步揭示其抗菌的本质，为其更广泛的应用提供理论支持。

本研究对于保障粮食安全、减少粮食损失具有重要的现实意义。通过开发安全有效的大米防霉变方法，可以延长大米的储存期限，提高粮食资源的利用率，从而缓解全球粮食供应压力。从微生物技术发展的角度来看，本研究为高产菌株的选育和抗菌脂肽的应用提供了新的思路和方法，有助于推动微生物技术在粮食储存领域的创新发展，促进相关学科的交叉融合。

1.2国内外研究现状

在高产Bacillomycin菌株选育方面，国内外学者开展了大量研究。孟攀攀等人以BacillussubtilisfmbJ为出发菌株，通过紫外诱变选育高产抗菌肽Bacillomycin的菌株，当紫外照射时间为60s和80s时，菌株致死率分别为85.2%和86.8%，正突变率相对较高分别为40.33%和44.87%，经过筛选得到一株遗传性状稳定的高产Bacillomycin的菌株UV60-4，产量高达306.31mg/L，是出发菌株产量的1.32倍。在构建高产菌株方面，有研究运用同源重组的方法，将解淀粉芽孢杆菌fmbj中合成bacillomycinD的启动子pbmy进行替换，而后敲除胞外多糖合成基因簇epsa-o，筛选得到了叠加工程菌fmbjpe，其bacillomycinD产量可达到出发菌株fmbj的2.55倍。

在Bacillomycin应用于大米防霉变的研究中，也取得了一定进展。孟攀攀等人的研究表明，在温度为37℃、加水量为6mL、黄曲霉（3.3×103cfu/mL）接种量为500μL的条件下，Bacillomycin添加量达到0.15mg/g时，可以有效抑制大米黄曲霉霉变。

当前研究仍存在一些不足。在菌株选育方面，传统的诱变方法存在突变率低、随机性大等问题，难以满足大规模工业化生产的需求。基因工程技术虽然能够定向改造菌株，但操作复杂，成本较高，且存在一定的生物安全风险。在Bacillomycin的应用研究中，对于其在不同储存条件下对大米品质的影响研究较少，如何在有效抑制霉变的同时，最大程度保持大米的营养成分和食用品质，还需要进一步深入探究。此外，Bacillomycin的生产成本较高，限制了其大规模推广应用，因此，如何降低生产成本也是亟待解决的问题。

1.3研究内容与方法

本研究旨在选育高产Bacillomycin菌株，并探究其对大米防霉变的效果。具体研究内容包括：以实验室保藏的芽孢杆菌为出发菌株，采用紫外诱变、化学诱变等方法对其进行诱变处理，通过初筛和复筛，选育出高产Bacillomycin的菌株，并对其遗传稳定