2021上海酵素展談中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王小芬團(tuán)隊(duì)在國際上首次揭農(nóng)用酵素強(qiáng)效抑菌秘密?

2021上海酵素展暨中國酵素節(jié)淺談中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王小芬團(tuán)隊(duì)在國際上首次揭示農(nóng)用酵素強(qiáng)效抑菌的秘密

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王小芬團(tuán)隊(duì)在國際上首次揭示農(nóng)用酵素強(qiáng)效抑菌的秘密

酵素的本質(zhì)是微生物生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)用酵素酸菌協(xié)同作用抑制土傳真菌病原體——灰葡萄孢

作者：張?jiān)?、高游慧、鄭澤慧、孟星堯、蔡亞凡、劉建斌、胡躍高、閆雙堆、王小芬

中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院

圖片摘要：

為促進(jìn)國內(nèi)外酵素行業(yè)的交流互動(dòng)，幫助國內(nèi)酵素企業(yè)尋求更多的合作交流機(jī)會(huì)，2021年8月25-27日，第七屆上海酵博會(huì)暨中國酵素節(jié)將在上海新國際博覽中心盛大舉行。屆時(shí)國內(nèi)外360余家酵素及營養(yǎng)健康相關(guān)企業(yè)商家蒞臨參展，各品類酵素制品、衍生品、生產(chǎn)原料、包裝設(shè)備及大健康產(chǎn)業(yè)、營養(yǎng)食品中的新產(chǎn)品、新工藝為展示內(nèi)容，聯(lián)合相關(guān)行業(yè)組織和專業(yè)機(jī)構(gòu)共同舉辦20+場會(huì)議活動(dòng)，共同促進(jìn)國際酵素及健康產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

農(nóng)用酵素具有綠色生態(tài)、效果穩(wěn)定、操作方便，設(shè)備簡單、成本低廉、易于推廣等特點(diǎn)，可打破當(dāng)前殺菌劑和生物制劑的發(fā)展瓶頸。農(nóng)用酵素在中國鄉(xiāng)村的實(shí)踐中被證實(shí)具有強(qiáng)大的抑制病害的效果，但科研界對此缺乏系統(tǒng)研究，一直缺乏理論支撐。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王小芬農(nóng)用酵素課題組針對上述問題，首次探究了農(nóng)用酵素對該病原菌的抗真菌活性及其抑菌機(jī)理。博士生張?jiān)阶鳛榈谝蛔髡咴趪H重要學(xué)術(shù)期刊Applied Microbial Biotechnology Express（IF 2.499）上首次揭示了農(nóng)用酵素強(qiáng)效抑菌的秘密——酵素的本質(zhì)是微生物生態(tài)系統(tǒng)，通過酸菌協(xié)同作用抑制土傳真菌病原體——灰葡萄孢的作用機(jī)制，該項(xiàng)目得到國家重點(diǎn)研發(fā) “水資源高效開發(fā)利用（2019YFC0408700）” 項(xiàng)目資助。

農(nóng)用酵素是一個(gè)富含有機(jī)酸和有益微生物的生態(tài)系統(tǒng)，有機(jī)酸和有益微生物形成協(xié)作關(guān)系，強(qiáng)烈抑菌。為了驗(yàn)證其作用，課題組對農(nóng)用酵素進(jìn)行了高壓滅菌、無菌離心上清液、菌體溶液處理，目的是分離農(nóng)用酵素中的酸和微生物，農(nóng)用酵素按5%的添加量，重復(fù)抑菌率實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明農(nóng)用酵素抑制效果最為明顯和持續(xù)，僅有酸的處理前期抑制但后期無效，而僅有微生物的處理幾乎不抑菌。結(jié)果如圖所示。

農(nóng)用酵素抑菌機(jī)理示意圖

農(nóng)用酵素pH較低，僅為3.48。其中主要揮發(fā)性有機(jī)酸為乳酸和乙酸，濃度分別為4.46 g/L和1.52 g/L。含有乳酸、乙酸等酸基物質(zhì)和乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，乳酸菌、醋酸菌的菌落數(shù)分別為6.0×104 CFU/mL、2.0×104CFU/mL。

農(nóng)用酵素細(xì)菌多樣性

灰葡萄孢抑菌率的影響及實(shí)驗(yàn)照片

抑菌過程中乳酸桿菌、醋酸桿菌及灰葡萄孢的基因濃度動(dòng)態(tài)變化

綜上所述，農(nóng)用酵素可持續(xù)的抑制灰葡萄孢的生長，其中的醋酸桿菌是抑菌的關(guān)鍵拮抗菌株，該菌有效定殖占據(jù)優(yōu)勢生態(tài)位，持續(xù)代謝產(chǎn)生乙酸等抑菌物質(zhì)，從而長效抑制病原菌生長。

農(nóng)用酵素中酸基物質(zhì)和有益微生物是兩大抑菌因子，兩者間存在協(xié)同效應(yīng)，從而使農(nóng)用酵素的抑菌效果產(chǎn)生了1+1＞2的增效作用。

文章提出了農(nóng)用酵素酸菌協(xié)同“兩步抑菌”機(jī)理。農(nóng)用酵素富含乳酸、乙酸等酸基物質(zhì)和醋酸桿菌、乳酸桿菌等有益微生物。當(dāng)將其添加到灰葡萄孢占主導(dǎo)地位的環(huán)境中，作用前期（48h）以乙酸為主的酸基物質(zhì)抑制病原菌正常生長，同時(shí)為農(nóng)用酵素中的有益微生物提供優(yōu)勢生態(tài)位。但隨著抑菌物質(zhì)被消耗或轉(zhuǎn)化，酸基物質(zhì)的抑菌效果逐漸減弱。在此過程中，農(nóng)用酵素中以醋酸桿菌為主的有益微生物在該條件下迅速繁殖成為優(yōu)勢菌，持續(xù)代謝產(chǎn)生乙酸等酸基物質(zhì)，通過這樣的協(xié)同效應(yīng)達(dá)到高效持久抗真菌活性。

農(nóng)用酵素酸菌協(xié)同“兩步抑菌”機(jī)理示意圖

結(jié)論

農(nóng)用酵素因含有酸基物質(zhì)和有益微生物而對灰葡萄孢具有抑菌作用。農(nóng)用酵素的抑菌活性隨使用劑量和作用時(shí)間而增強(qiáng)。農(nóng)用酵素中的酸基物質(zhì)和有益微生物的協(xié)同作用是其能持久漸強(qiáng)抑菌的原因，酸基物質(zhì)在抑制病原菌的同時(shí)，為農(nóng)用酵素中的有益微生物提供優(yōu)勢生態(tài)位，醋酸桿菌隨之迅速增殖成為優(yōu)勢菌，代謝產(chǎn)生大量乙酸從而高效持久抑菌。本研究的結(jié)果表明，農(nóng)用酵素可有效防控植物病原真菌，是可替代殺菌劑的低成本生態(tài)產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。（以上內(nèi)容由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王小芬供稿）

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編輯：中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)酵素分會(huì)-上海酵素展暨中國酵素節(jié)許洋、張娟