毕赤酵母JT-1-3中新型柠檬酸转运体的发现及其在果酒降酸中的应用机制研究

本研究针对果酒（如猕猴桃酒、柑橘酒）中过量柠檬酸导致酸度过高、影响感官品质的问题，通过全基因组测序和转录组分析，在非酿酒酵母Pichia fermentans JT-1-3中鉴定出3个新型柠檬酸转运体（contig1.236-238），经RT-qPCR验证其表达受柠檬酸诱导，荧光显微镜证实其定位于质膜。该发现为利用微生物发酵调控果酒酸度提供了分子靶点，对提升果酒品质和产业应用具有重要价值。

　　

研究背景
果酒因其独特风味和健康属性日益受到消费者青睐，但高酸度问题始终困扰着产业发展。以猕猴桃和柑橘为原料的果酒中，柠檬酸占比高达60%-80%，过量积累会导致口感尖锐、风味失衡。传统物理化学降酸法存在能耗高、营养损失等缺陷，而微生物发酵降酸因其绿色可持续性成为研究热点。非酿酒酵母Pichia fermentans JT-1-3此前已被证实能显著降低猕猴桃酒（降酸10.57%）和蓝莓酒（降酸43.45%）的酸度，但其分子机制如同"黑箱"，尤其缺乏对柠檬酸转运这一关键环节的认知。

技术方法
研究团队采用PacBio+Illumina双平台完成JT-1-3基因组测序（12.14 Mb/15 contigs），通过KEGG等数据库注释7,728个基因。比较转录组分析揭示不同碳源（葡萄糖/柠檬酸）条件下的差异表达基因，结合RT-qPCR验证候选基因表达。荧光标记定位转运体至质膜，生物信息学预测蛋白结构与功能域。

研究结果

生长特性分析
在含20 g/L柠檬酸的培养基中，JT-1-3表现出独特的两阶段生长模式：0-48小时快速消耗柠檬酸（降解率38.7%），后期转为利用葡萄糖。这种"酸优先"代谢策略暗示其存在高效的柠檬酸转运系统。

基因组特征
组装获得的高质量基因组包含15个连续序列，预测到7个羧酸转运体同源基因。系统发育分析显示JT-1-3与Pichia kudriavzevii的亲缘关系最近（平均核苷酸相似性82.3%），但含有独特的基因岛结构。

候选转运体鉴定
转录组筛选出3个柠檬酸响应基因（contig1.236-238），在柠檬酸培养基中表达量提升4.1-7.8倍。这些基因编码的蛋白具有SHS家族典型特征：12个跨膜结构域、保守的GXXXG模体（膜蛋白相互作用关键位点）。

功能验证
RT-qPCR显示contig1.237对柠檬酸的响应最显著（7.8倍上调）。荧光显微镜观察到GFP标记的候选蛋白主要定位于酵母出芽位点和质膜皱褶区，与已知羧酸转运体Jen1p的分布模式相似。

讨论与意义
该研究首次在P. fermentans中发现具有柠檬酸转运潜力的膜蛋白，其保守的质子偶联转运模体（D¹⁸⁹
-R²⁶³
盐桥）可能通过H⁺
协同运输实现三羧酸跨膜。相较于酿酒酵母的Jen1p（仅转运单/二羧酸），JT-1-3的转运体展现出更广的底物谱，这为理解非酿酒酵母的有机酸代谢网络提供了新视角。实际应用中，可通过过表达这些转运体基因构建工程菌株，或与乳酸菌协同发酵，实现果酒酸度的精准调控。论文发表于《Food Bioscience》，为微生物发酵改良食品品质提供了理论依据和技术支撑。