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在食品发酵领域，米曲霉（Aspergillus oryzae）和黄曲霉（Aspergillus flavus）关系密切且难以区分，其产毒风险不明。研究人员对不同环境来源的米曲霉 / 黄曲霉进行基因组和 MALDI-TOF MS 分析。结果将菌株分 5 组，明确了各菌株分类地位及产毒风险。该研究为保障食品安全提供依据。
在食品发酵的奇妙世界里，米曲霉和黄曲霉可是一对让人又爱又恨的 “主角”。米曲霉作为被归类为 GRAS（Generally Recognized as Safe，一般认为安全）的微生物，在亚洲各种美食和饮品的发酵过程中发挥着不可或缺的作用，比如韩国的大酱、日本的酱油和清酒，都离不开它的 “辛勤劳作” 。然而，黄曲霉可就没这么 “友好” 了，它不仅可能导致免疫功能低下人群的机会性感染，引发曲霉病，更让人担忧的是，它还能产生像黄曲霉毒素和环匹阿尼酸这类有害的霉菌毒素，严重威胁食品安全。
更让人头疼的是，米曲霉被认为是黄曲霉的驯化变种，这两个家伙在分类上极为相近，用常规的二级标记基因，如 BenA 或 CaM，根本无法可靠地区分它们。此前，虽然有不少针对米曲霉工业菌株的基因组研究，但对于那些来自传统发酵大豆块（Meju）和野生环境的非产毒菌株，关注却少之又少。这些菌株很可能有着独特的遗传特征，它们在工业米曲霉和产毒黄曲霉之间处于什么位置，是否存在产毒风险，都是亟待解决的问题。为了揭开这些谜团，保障食品发酵的安全，韩国国立农业科学院农业微生物部（Korean Agricultural Culture Collection, Agricultural Microbiology Div., National Institute of Agricultural Sciences, RDA）等机构的研究人员开展了一项重要研究。相关研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上。
研究人员为了开展这项研究，运用了多种关键技术方法。首先是基因组测序技术，对韩国不同来源（工业、Meju、野生环境）的米曲霉 / 黄曲霉菌株进行基因组 DNA 提取和测序，并从 NCBI 数据库收集全球相关菌株的序列数据。然后通过单核苷酸多态性（SNP）分析和系统发育分析，明确菌株间的遗传关系。此外，利用 MALDI-TOF MS（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry，基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）分析菌株的蛋白质谱，以区分不同菌株群体。
系统发育关系
研究人员通过全面的分析，将非产毒和产毒的米曲霉 / 黄曲霉菌株分为了五个不同的组，分别命名为 A 到 E 组。A 组主要是由非产毒菌株构成，其中韩国工业非产毒菌株（KRI）和日本工业菌株（JPI）占比比较大。B 组里面主要是非工业菌株，像韩国 Meju 非产毒菌株（KRM）、韩国野生非产毒菌株（KRWO）等，说明非产毒群体的遗传背景其实挺多样的。C 组包含了所有的产毒菌株，不过奇怪的是，这里面还有五个非产毒菌株。D 组和 A、B、C 组相比，在遗传上有明显差异，主要是 JPI 菌株。E 组在遗传上是最独特的，里面有生物防治菌株 Afla - guard 等。
基因组和种群结构分析
主成分分析（PCA）显示，D 组和 A、B 组的遗传关系比较近，而 E 组和其他组的遗传差异很明显。混合分析进一步说明了不同组之间的遗传多样性和相互关系，发现 A 组部分菌株和 B、D 组有共享的种群，C 组部分菌株和 E 组也有少量共享种群。系统发育网络分析也证实了有五个主要种群的存在。
次级代谢物基因簇分析
研究发现，在众多的次级代谢物基因簇中，黄曲霉毒素、环匹阿尼酸（CPA）和二色氨酸（ditryptophenaline）这三个基因簇具有明显的组特异性特征。A 组菌株在这些基因簇上有相似的缺失和突变模式，CPA 基因簇和黄曲霉毒素基因簇的缺失模式基本一致。B 组和部分 A 组菌株在黄曲霉毒素和 CPA 基因簇上有相似的突变模式，但二色氨酸基因簇是完整的。C 组大多数菌株的这三个基因簇都是完整的，不过也有三个产毒菌株有独特的突变模式。D 组菌株的黄曲霉毒素簇有大的缺失，CPA 簇完全缺失，但二色氨酸基因簇完整。E 组中，KRM 菌株和 Afla - guard 菌株有各自的特点，KRM 菌株黄曲霉毒素基因簇缺失但 CPA 基因簇保留，Afla - guard 菌株这两个基因簇都完全缺失，但它们的二色氨酸基因簇都和其他组一样是完整的。
MALDI - TOF/MS 分析
对比 C 组和非 C 组（A、B、E 组）的峰模式，发现这两组有明显的区别，而非 C 组之间的区别并不明显。C 组和非 C 组在 3100 - 3200 m/z、6200 - 6500 m/z 和 12700 - 12900 m/z 等多个质荷比范围存在显著差异。比如，C 组菌株在 6355 - 6385 m/z 和 12795 - 12810 m/z 范围内的峰明显更高，而非 C 组在 3145 m/z、6285 - 6295 m/z 和 12730 m/z 处有高的峰。
研究结论表明，通过基因组分析，将米曲霉 / 黄曲霉菌株分为五个组，其中 C 组的黄曲霉毒素和环匹阿尼酸基因簇相对完整，具有较高的产毒潜力。同时，利用 MALDI-TOF MS 分析确定了区分产毒和非产毒菌株的特定蛋白质谱模式，为快速区分黄曲霉和米曲霉提供了可靠的生物标志物。该研究明确了韩国不同环境来源米曲霉 / 黄曲霉菌株的分类地位和产毒风险，建立了区分米曲霉和黄曲霉的精细标准，有助于在食品工业中更好地管理霉菌毒素风险，合理利用这些菌株，推动食品发酵行业的安全发展。这一研究成果不仅加深了人们对米曲霉 / 黄曲霉遗传多样性和进化途径的理解，也为后续的相关研究和食品安全监管提供了重要的理论依据和技术支持。
