2-乙基己醇通过破坏细胞膜和下调麦角固醇合成及黄曲霉毒素调控基因抑制黄曲霉菌生长和黄曲霉毒素B1的机制研究

为解决粮食储存中黄曲霉菌(Aspergillus flavus)污染及黄曲霉毒素B1(AFB1)危害问题，研究人员系统探究了食用香料2-乙基己醇的抑菌机制。研究发现该物质通过破坏细胞膜完整性、诱导活性氧(ROS)积累和DNA损伤，并下调麦角固醇合成基因(ERG1/6/24)及全局调控基因(laeA/velB/veA)，显著抑制黄曲霉菌生长和AFB1产生。在玉米、小麦和花生中的熏蒸实验证实其实际应用价值，为开发绿色防霉剂提供新思路。

　　

粮食霉变和黄曲霉毒素污染一直是全球食品安全领域的重大挑战。黄曲霉菌(Aspergillus flavus)作为主要产毒真菌，能在玉米、花生等谷物中产生强致癌物黄曲霉毒素B₁(AFB₁)，其毒性是氰化钾的10倍，被国际癌症研究机构列为1类致癌物。传统防控方法存在设备昂贵、真菌耐药性等问题，亟需开发高效安全的生物防控手段。

中国的研究团队在《Food Chemistry》发表的研究中，首次系统解析了食用香料2-乙基己醇抑制黄曲霉菌的分子机制。通过熏蒸和液体混合两种方法测定抑菌活性，结合细胞膜完整性、ROS水平、DNA损伤等检测，并采用RT-qPCR分析关键基因表达，最后在三种谷物中进行熏蒸验证。

关键技术包括：1) 熏蒸与液体混合法测定最小抑菌浓度；2) 电导率与紫外吸收法检测细胞膜损伤；3) PI和DCFH-DA荧光染色观察膜完整性和ROS；4) TEM观察超微结构；5) RT-qPCR分析ERG、AFB₁合成及调控基因表达；6) 谷物熏蒸实验评估实际抑菌效果。

3.1 抑菌效果验证
研究发现0.17μL/mL熏蒸或0.78μL/mL液体处理的2-乙基己醇可完全抑制孢子萌发。在YES培养基中，3.13μL/mL剂量使AFB₁产量降低90%以上，证实其显著抑制效果。

3.2 细胞膜破坏机制
电导率实验显示处理组胞内蛋白和核酸大量泄漏。荧光显微镜观察到PI染色的红色荧光增强，TEM显示细胞壁纤维层松散、细胞器分布紊乱，证实2-乙基己醇通过破坏膜结构发挥抑菌作用。

3.3 氧化应激与DNA损伤
DCFH-DA染色显示处理组绿色荧光强度增加2-3倍，表明ROS水平显著升高。DAPI染色显示DNA损伤加剧，提示可能诱导真菌细胞凋亡。

3.4 基因表达调控
RT-qPCR显示麦角固醇合成基因ERG1/6/24表达下调，影响细胞膜稳定性；全局调控基因laeA/velB/veA表达受抑，这可能是AFB₁合成减少的关键因素。

3.5 实际应用验证
谷物熏蒸实验显示0.34μL/mL剂量处理10天后，玉米、小麦中真菌抑制率达99.9%，花生中AFB₁含量显著降低。感官评价证实处理组无明显霉变特征。

该研究首次阐明2-乙基己醇通过物理破坏细胞膜和表观遗传调控的双重机制抑制黄曲霉菌。其作为美国食品香料协会认证的安全物质，在谷物防霉中展现出比传统熏蒸剂1-辛醇更强的效果。研究不仅为理解挥发性有机化合物的抑菌机制提供新视角，更为开发低毒高效的粮食防霉技术奠定了理论基础，对保障粮食安全和公众健康具有重要意义。