黄曲霉毒素是由黄曲霉(Aspergillus flavus)和寄生黄曲霉(Aspergillus parasiticus)产生的(Awuchi等人,2021;Caceres等人,2020;Liang等人,2024)。虽然自然界中已鉴定出多种黄曲霉毒素,但AFB1是最常见且毒性最强的(Ji和Xie,2020)。国际癌症研究机构已将AFB1列为人类1类致癌物,因为它能导致肝细胞癌(Che等人,2023;Marchese等人,2018;Schrenk等人,2020)。AFB1具有遗传毒性,因为它能与鸟嘌呤形成加合物,从而诱导癌细胞的形成(Benkerroum,2020)。此外,AFB1还会导致睾丸损伤(Zhang等人,2024)、肝脏坏死(Ye等人,2024)和免疫毒性(Su等人,2023)。
产黄曲霉毒素的黄曲霉菌株可以定殖在多种食品中,并在定殖过程中产生AFB1,对人类健康构成巨大威胁(Erenstein等人,2022;Jallow等人,2021;Kumar等人,2017)。全球市场上的许多食品中都检测到了AFB1,表明AFB1的存在是一个全球性问题(Guo等人,2024;Rushing和Selim,2019;Woo等人,2025)。尽管几十年来人们一直在研究谷物和坚果中的黄曲霉毒素,但最近的许多报告表明水果中也存在黄曲霉毒素(Bhardwaj等人,2023;Carbonell-Rozas等人,2025;Smaoui等人,2023)。有报告推测,由于全球变暖,近年来食品中AFB1的出现频率有所增加,这加剧了黄曲霉的宿主适应性、地理扩散能力和产黄曲霉毒素的能力(Kos等人,2023)。
研究表明,诱导AFB1的降解是减少其毒性的有效方法(Ismail等人,2018;Mahato等人,2019;Shabeer等人,2022)。虽然伽马辐照可以高效降解AFB1,但该方法可能存在工作场所安全隐患且需要昂贵的设备,不适合大规模应用(Pankaj等人,2018)。据报道,臭氧处理也能有效降解水系统中的AFB1;然而,臭氧可能会损坏食品(Udomkun等人,2017)。虽然已经筛选出多种从液体介质中吸附AFB1的试剂(Wang等人,2023),如共价有机框架(Mohan等人,2025)、壳聚糖(Ji等人,2025)、氧化石墨烯复合材料(Ma等人,2024)和蔬菜废弃物(Adunphatcharaphon等人,2020;Nava-Ramirez等人,2021),但这些方法不适合直接从固体基质(如水果和蔬菜)中去除AFB1,且使用时可能需要预先提取黄曲霉毒素残留物(Cai等人,2025)。
鉴于微生物的大规模生产简单且成本低廉,利用微生物来预防和去除固体食品表面(如玉米粒和花生)上的AFB1已成为一种可行的替代方案(Loi等人,2023;Rasheed等人,2024)。这些微生物通常通过喷洒在植物组织上来应用。迄今为止,使用非产黄曲霉毒素的黄曲霉菌株去除黄曲霉毒素的效果最佳(Chang等人,2024;Zhang等人,2024)。这些菌株在黄曲霉毒素生物合成途径中存在缺失,不仅通过竞争空间阻止产黄曲霉毒素的黄曲霉污染,还能降解黄曲霉毒素(Bandyopadhyay等人,2016;Wang等人,2024)。有趣的是,两种黄曲霉菌株——Arizona Cotton Research and Protection Council的AF36和Syngenta的NRRL 21882(Afla-Guard GR®)已被商业化,用于控制玉米粒和坚果中的黄曲霉毒素。乳酸菌(如乳杆菌、肠球菌和链球菌)也被报道可以降解花生中的AFB1(Adegoke等人,2023;Bangar等人,2022;Hu等人,2024)。可食用真菌灵芝分泌的一种漆酶能够高效降解玉米中的AFB1(Lou等人,2023)。迄今为止,尚未有报道关于控制水果中AFB1的方法。一些酵母菌株(如Candida versatilis CGMCC 3790和Komagataella pastoris EW1)能够在水溶液中降解AFB1,降解速率可达70%(Garcia-Bejar等人,2020;Li等人,2018)。据报道,Candida versatilis CGMCC 3790中的CotA漆酶能够羟基化AFB1(Guo等人,2020;Zhang等人,2025)。然而,大多数微生物在降解AFB1时会将其氧化为毒性更高的AFM1和黄曲霉毒素醇。
近年来,属于Debaryomycetacee科的Meyerozyma酵母因能够利用多种碳源生长(包括塑料)而受到研究人员的关注(Lou等人,2022;Yan等人,2021)。Meyerozyma酵母最近被视为一类新的生物控制剂,显示出广泛的抗真菌活性和对水果中真菌病原体的高效控制效果(Herrera-Balandrano等人,2023)。Meyerozyma guilliermondii被报道可以抑制梨中的Penicillium expansum并降解梨汁中的霉菌毒素patulin(Fu等人,2021;Yang等人,2023;Zhang等人,2023;Zhang等人,2024;Zhang等人,2025;Zhao等人,2023)。多种Meyerozyma菌株在控制猕猴桃中的真菌病原体方面表现出高效(Pan等人,2022;Zhao等人,2023),表明它们特别适合用于管理这种水果的疾病。例如,Meyerozyma guilliermondii XJM-26与UV-C光的联合使用将猕猴桃的灰霉病发病率降低了60%以上(Cheng等人,2023),而Meyerozyma caribbica菌株将猕猴桃中的Penicillium expansum发病率降低了100%(Qiu等人,2022)。最近从大豆叶中分离出的Meyerozyma caribbica NJC41被用于控制大豆荚上的Corynespora cassiicola真菌病原体(Zhang等人,2023)。NJC41表现出多种抗真菌机制,包括产生抗真菌酚乙醇以及与Corynespora cassiicola竞争空间和营养物质(Zhang等人,2023)。Meyerozyma酵母在水果中的高生物控制效果及其对不同底物的降解能力表明,它们可能是预防和去除水果中黄曲霉毒素的潜在候选者。然而,这一点尚未得到充分探索。
Meyerozyma caribbica NJC41表现出广谱抗真菌活性,能够抑制Alternaria alternata、Botrytis cinerea、Corynespora cassiicola、Epicoccum sorghinum和Fusarium sulawense等真菌病原体的菌丝生长(Zhang等人,2023)。为了探索其在采后水果保护中的潜力,我们选择猕猴桃(Actinidia chinensis)作为模型系统。首先,产黄曲霉毒素的黄曲霉菌株已被确定为导致猕猴桃腐烂的病原体,这对这种经济价值高的水果构成了严重的污染风险(Huo等人,2023;Zhu等人,2023;Zhu等人,2022)。黄曲霉是感染猕猴桃的主要真菌病原体之一(Huang等人,2023)。其次,猕猴桃是一种易受真菌腐烂和霉菌毒素污染的新鲜农产品,但目前针对这种水果的有效的生物控制策略尚未完善(Dai等人,2022)。研究NJC41在该系统中的效果为其在易腐水果中的应用提供了重要的概念验证。
本研究旨在探讨NJC41抑制黄曲霉中AFB1生物合成和降解AFB1的能力,并评估NJC41减少猕猴桃中黄曲霉增殖和AFB1积累的效果。本研究首次揭示了管理水果中AFB1的方法。