副干酪乳杆菌L54无细胞发酵上清液与山梨酸协同抑制韦斯特迪克曲霉机制及其在葡萄保鲜中的应用研究

本研究针对食品真菌污染及赭曲霉毒素A(OTA)污染问题，系统探究了Lacticaseibacillus paracasei L54菌株的无细胞发酵上清液(CFS)对Aspergillus westerdijkiae的抑菌机制及其与山梨酸(SA)的协同保鲜效果。研究发现CFS通过破坏真菌细胞结构、抑制OTA生物合成关键基因表达，并与SA产生显著协同效应，为开发绿色安全的果蔬采后保鲜技术提供了重要理论依据和实践方案。

　　

在食品安全领域，真菌污染及其产生的真菌毒素一直是困扰果蔬采后保鲜的重大难题。特别是韦斯特迪克曲霉（Aspergillus westerdijkiae）和炭黑曲霉（Aspergillus carbonarius）等病原菌，不仅会导致葡萄等水果腐烂变质，还会产生具有强致癌性和肾毒性的赭曲霉毒素A（Ochratoxin A, OTA），严重威胁消费者健康。目前主要采用化学防腐剂进行防控，但消费者对化学残留的担忧日益增加，开发绿色高效的生物防治技术成为当务之急。

近日发表在《Postharvest Biology and Technology》的研究论文，系统探究了副干酪乳杆菌L54（Lacticaseibacillus paracasei L54）的无细胞发酵上清液（Cell-free supernatant, CFS）对韦斯特迪克曲霉的抑制机制，并创新性地将其与山梨酸（Sorbic acid, SA）联用，为葡萄采后保鲜提供了新的解决方案。

研究人员采用多组学技术结合生理生化分析手段，通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察真菌超微结构变化，利用高效液相色谱（HPLC）检测OTA含量，采用转录组学分析差异表达基因，并通过体外抑菌实验和葡萄果实保鲜实验验证效果。实验所用葡萄样品为北京产区采收的夏黑葡萄（Vitis vinifera L. cv Summer Black）。

3.1. 鉴定L54为副干酪乳杆菌

研究团队从市售酸奶中筛选出一株具有显著抑菌活性的乳酸菌，通过16S r-DNA序列分析鉴定为副干酪乳杆菌L54，该菌株对韦斯特迪克曲霉表现出强烈的抑制效果。

3.2. CFS抑制分生孢子萌发和菌丝生长

浓度梯度实验显示，CFS以剂量依赖方式抑制韦斯特迪克曲霉的分生孢子萌发和菌丝生长。20% CFS处理可完全抑制真菌生长，10% CFS处理使分生孢子萌发率降至1.76%。

3.3. CFS抑制OTA生物合成

HPLC分析表明，CFS处理显著降低OTA产量。在PDA培养基中，20% CFS使OTA降至不可检测水平；在YES培养基中，OTA产量也呈现浓度依赖性下降。

3.4. CFS破坏真菌微观结构

SEM观察发现CFS处理导致分生孢子结构破坏、菌丝表面不规则和收缩；TEM显示细胞壁变薄、细胞质解体、细胞器降解等超微结构损伤。

3.5. 转录组分析揭示分子机制

转录组学分析鉴定出1477个差异表达基因（DEGs），其中786个下调表达。KEGG富集分析显示这些基因主要涉及硫代谢、β-丙氨酸代谢和ABC转运蛋白通路。OTA生物合成关键基因（otaA、otaB、otaD）以及绒毡层复合体基因（veA、velB、vosA）均显著下调。

3.6. L54和山梨酸对采后葡萄真菌的体内抑制作用

葡萄果实实验表明，SA和L54单独处理均可降低韦斯特迪克曲霉和炭黑曲霉的病害发生率，但联合处理效果最佳。Bliss独立模型证实SA与L54存在显著协同效应，联合处理组病害发生率显著低于预期值。

3.7. L54和山梨酸对葡萄品质的联合效应

联合处理能有效减缓葡萄重量损失，延缓总可溶性固形物（TSS）和可滴定酸（TA）含量的下降，并抑制丙二醛（MDA）含量的上升，较好地保持了葡萄采后品质。

研究讨论部分深入分析了CFS的抑菌机制。乳酸菌主要通过产生有机酸（乳酸、乙酸）、细菌素和脂肪酸等代谢产物发挥抑菌作用，这些物质能破坏真菌细胞膜完整性，导致细胞内含物泄漏。转录组数据表明CFS通过下调OTA生物合成基因表达、抑制ABC转运蛋白功能和破坏分生孢子结构相关基因表达，多方面抑制真菌生长和毒素产生。

与山梨酸的协同效应可能源于CFS创造的酸性环境增加了未解离SA的比例，增强了其膜渗透能力，而SA则提高了膜通透性，促进了CFS中活性成分的细胞内摄取。这种协同作用为开发低化学残留的保鲜方案提供了新思路。

该研究的重要意义在于首次系统阐明了副干酪乳杆菌L54抑制韦斯特迪克曲霉的分子机制，发现了CFS与SA的协同保鲜效应，为减少化学防腐剂使用、开发绿色生物保鲜技术提供了理论依据和实践方案。未来研究可进一步分离鉴定CFS中的活性成分，优化复配比例，推动该技术在果蔬采后保鲜中的产业化应用。