非传统酵母Geotrichum candidum XG1抑制玉米中黄曲霉菌的生物防治效能、作用机制及安全性研究

针对玉米易受黄曲霉（Aspergillus flavus）污染及黄曲霉毒素（AFB1 /AFB2 ）威胁全球食品安全的问题，研究人员首次探究了非传统酵母Geotrichum candidum XG1的生物防治潜力。研究发现该酵母通过挥发性有机物（VOCs）如苯乙醇（phenylethyl alcohol）抑制黄曲霉菌生长，降低90%以上毒素污染，且对玉米品质无显著影响。全基因组测序和动物实验证实其安全性，为绿色防控策略提供新思路。

　　

玉米是全球最重要的粮食作物之一，但其在储存过程中极易受到黄曲霉（Aspergillus flavus）的侵染，产生强致癌物黄曲霉毒素B₁
（AFB₁
）。这种毒素耐高温，常规烹饪无法降解，长期摄入会引发肝癌，每年造成数十亿美元的经济损失。传统化学杀菌剂存在残留风险，物理方法又难以大规模应用。在此背景下，利用微生物进行生物防治成为研究热点，但现有菌种常面临定殖稳定性差或影响食品品质等问题。

为解决这一难题，西南大学的研究团队在《Food Control》发表论文，首次系统评估了非传统酵母Geotrichum candidum XG1对玉米中黄曲霉的抑制效果。该酵母此前已知具有降解黄曲霉毒素的能力，但其直接抗真菌活性及机制尚不明确。通过体外共培养、玉米储存实验、气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析和动物安全性测试，研究人员发现XG1能通过分泌苯乙醇（phenylethyl alcohol）破坏黄曲霉细胞形态、干扰能量代谢，使真菌污染和毒素水平降低90%以上。75天的储存实验进一步证实，XG1虽轻微消耗玉米淀粉和脂肪，但显著缓解了黄曲霉导致的品质劣变。全基因组测序未发现该菌株携带毒力基因，小鼠试验也验证其生物安全性。

关键技术方法包括：1）体外双培养覆盖法评估抑菌活性；2）模拟仓储条件下玉米品质（色泽、淀粉、蛋白质等）监测；3）GC-MS鉴定挥发性抑菌物质；4）扫描电镜观察真菌细胞超微结构变化；5）全基因组测序和动物实验进行安全性评价。

体外抗黄曲霉活性
通过双培养实验观察到，XG1能完全抑制黄曲霉孢子的形成，而对照组真菌呈现典型的棕黄色菌落。值得注意的是，XG1的菌丝形态介于酵母与霉菌之间，其白色菌丝网络可能通过物理屏障作用限制病原菌扩展。

玉米储存应用效果
在模拟实际仓储的实验中，XG1处理组的玉米AFB₁
和AFB₂
含量分别下降92.3%和94.7%。虽然酵母生长会消耗0.8%的淀粉和0.5%的脂肪，但相比黄曲霉感染组（导致蛋白质损失达12%），XG1显著保护了玉米的营养价值。

抑菌机制解析
GC-MS检测发现苯乙醇占XG1挥发物的61.4%。该物质能破坏黄曲霉细胞壁完整性，使菌丝扭曲塌陷；同时抑制三羧酸循环（TCA cycle）关键酶活性，导致能量代谢紊乱。此外，苯乙醇还干扰真菌的氧化应激防御系统，使超氧化物歧化酶（SOD）活性降低57%。

安全性验证
全基因组分析显示XG1不携带产毒基因簇。小鼠灌胃实验（每日剂量10⁹
CFU/kg）28天后，未观察到脏器病理变化或炎症因子异常，证实其食用安全性。

这项研究的突破性在于首次将Geotrichum candidum XG1从“毒素降解者”拓展为“病原菌防控者”，揭示了苯乙醇作为新型生物防治分子的多重作用机制。相比传统乳酸菌或芽孢杆菌，XG1对低水分环境的适应性更强，且能兼顾食品安全与品质维护。该成果为开发基于酵母的绿色储粮技术提供了理论支撑和实践范式，尤其适合在高温高湿的粮食产区推广应用。未来研究可进一步优化菌剂配方，探索与其他拮抗菌的协同效应，以应对复杂的田间污染环境。