Meyerozyma caribbica NJC41能够将黄曲霉素B降解为无毒的黄曲霉素P，并抑制猕猴桃中黄曲霉（Aspergillus flavus）的繁殖

《Food Research International》：Meyerozyma caribbica NJC41 degrades aflatoxin B 1 into the non-toxic aflatoxin P 1 and inhibits aspergillus flavus proliferation in kiwifruit

本研究发现酵母菌Meyerozyma caribbica NJC41可有效抑制A. flavus生长及AFB1合成，降解率达76%，主要生成低毒代谢物AFP1，并证实其安全性，为水果中AFB1防控提供了新策略。

　　

施新芝|马金燕|刘帆|纪艳萍|曹颖|陈蕾|江永辉|王素艳|朱素琴|陈欣|段旭初|龚杰|刘东|佩德罗·拉博达

中国南通大学生命科学学院，南通226019

摘要

黄曲霉毒素B1（AFB1）是一种由黄曲霉（Aspergillus flavus）产生的致癌性霉菌毒素，这种病原体经常污染食品。目前，仍缺乏高效且安全的去除食品中AFB1的方法。尽管已经筛选出多种能够降解AFB1的微生物，但这些方法通常会导致AFB1转化为其他有毒的黄曲霉毒素。在本研究中，发现酵母Meyerozyma caribbica NJC41能够分别抑制黄曲霉的菌丝生长和AFB1的生物合成，抑制率可达43.4%和61.4%。当NJC41的浓度为1×10^7细胞/毫升时，它在12小时内将AFB1降解了76.0%。主要降解产物是毒性较低的黄曲霉毒素P1（AFP1），另有少量转化为黄曲霉毒素M1（AFM1）。在斑马鱼模型中，该降解后的水溶液未表现出明显的毒性，组织病理学分析也证实没有肝脏损伤。当NJC41的浓度为1×10^7细胞/毫升时，其对猕猴桃中由黄曲霉引起的腐烂症状的抑制效果达到91.4%（基于病变面积），并通过抑制生物合成和酶促降解双重机制将AFB1水平降低了96.1%，显示出其在实际应用中控制AFB1的潜力。本研究首次揭示了管理水果中AFB1的方法，并证实了Meyerozyma caribbica具有抑制黄曲霉生长和降解AFB1的能力。NJC41表现出独特的特性，主要将AFB1转化为无毒的AFP1，而这种降解产物此前仅在臭氧或幼虫细胞色素P450氧化酶的作用下观察到。

引言

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。

部分内容

基本信息和菌株

实验中使用的化学品均购自Macklin和J&K Scientific（中国），质量均为最高等级。实验中使用了之前从猕猴桃中分离出的产黄曲霉毒素的黄曲霉菌株NJC03（Huo等人，2023；Zhu等人，2021；Zhu等人，2022）。NJC41之前是从大豆植株中分离出的（Zhang等人，2023）。这些菌株在马铃薯-葡萄糖-琼脂（PDA）培养基（200克马铃薯、20克葡萄糖和15克琼脂，溶于1升双蒸水中；pH 6）上培养。

NJC41抑制黄曲霉的菌丝生长

黄曲霉仅在远离NJC41的位置形成菌落，而在NJC41附近则不形成菌落（图1A）。用Evans Blue染色后，黄曲霉的菌丝呈现蓝色；用Neutral Red染色后则无色，这表明NJC41导致了黄曲霉细胞的死亡。相反，远离NJC41的黄曲霉菌丝用Evans Blue染色后无色，用Neutral Red染色后呈现红色，说明这些黄曲霉细胞仍然存活。黄曲霉的菌丝直径...

讨论

这是首次报道Meyerozyma caribbica能够抑制黄曲霉的菌丝生长和AFB1的生物合成。此前有研究报道，从西藏土壤中分离出的Meyerozyma caribbica菌株可以抑制Aspergillus ochraceus的菌丝生长并减少霉菌毒素ochratoxin A的生物合成（Wu等人，2024）。Meyerozyma guilliermondii和Meyerozyma caribbica BBJ可以抑制Penicillium expansum的菌丝生长并减少patulin的生物合成（Dudas等人，2026；Yang等人，2022）。

结论

总之，本研究开发了一种利用Meyerozyma caribbica NJC41控制水果中AFB1的新生物控制策略。该策略采用协同机制：一方面通过竞争抑制黄曲霉的增殖和黄曲霉毒素基因表达，另一方面通过酶促作用将AFB1主要降解为低毒性的代谢产物AFP1和AFM1。最佳降解条件为pH 5和20–25°C。重要的是，这种解毒效果已在体内得到验证。NJC41处理不仅消除了急性...

CRediT作者贡献声明

施新芝：监督、资金获取、概念构思。马金燕：研究、数据管理。刘帆：研究、数据管理。纪艳萍：研究、数据管理。曹颖：研究、数据管理。陈蕾：研究、数据管理。陈欣：研究。段旭初：监督、方法学研究。龚杰：监督、资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢南通大学分析与测试中心的支持。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32172441、3251101410、W2532024和32302433）、南通大学大型仪器开放基金（KFJN2425和KFJN2440）以及江苏省研究生研究与实践创新计划（KYCX24_3615）的资助。