苹果汁中Wickerhamomyces anomalus XL1降解展青霉素的分子机制及品质提升研究

本研究针对苹果汁中展青霉素(PAT)污染这一食品安全难题，筛选出高效降解菌株Wickerhamomyces anomalus XL1，揭示其通过胞内酶将PAT转化为无毒E/Z-ascladiol的分子机制，并在24小时内实现商业苹果汁中PAT完全清除(<0.06 μg/mL)，同时显著提升总酚含量(增幅达63.3%)和风味物质，为食品工业提供了兼具安全增效功能的生物解决方案。

　　

在鲜榨苹果汁的生产链条上，潜藏着一个肉眼不可见的食品安全威胁——展青霉素(Patulin, PAT)。这种由青霉菌(Penicillium)产生的剧毒霉菌毒素，不仅能在120°C高温和酸性环境中"毫发无损"，更与人类基因损伤、免疫抑制等健康风险密切相关。欧盟监测数据显示，苹果汁是膳食PAT暴露的主要来源，尽管现行标准严格限定其含量不得超过50 μg/kg，但传统物理化学去毒方法往往导致营养流失或二次污染。面对这一困境，生物降解技术因其环境友好、条件温和等特点崭露头角，其中酵母菌株更因兼具GRAS(公认安全)认证和风味增强功能而备受期待。

来自中国的研究团队从白酒酒糟这一特殊微生态系统中分离获得15株酵母菌，通过系统筛选发现Wickerhamomyces anomalus XL1展现出惊人的PAT降解能力。该菌株在pH 3-7、20-35°C的宽泛条件下，仅需24小时即可将5 μg/mL的PAT彻底降解至检测限以下(<0.06 μg/mL)，降解速度较文献报道的Kluyveromyces marxianus等菌株提升至少50%。研究采用UPLC-Q-TOF/MS(超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用)技术追踪降解过程，证实PAT通过胞内酶催化途径转化为无毒的E/Z-ascladiol异构体，而非简单的细胞壁吸附。更令人惊喜的是，当应用于市售苹果汁时，XL1不仅完全清除了PAT污染物，还使总酚含量从243.25 mg/L跃升至397.17 mg/L，并通过合成新的酯类、醇类物质显著丰富了果汁的香气图谱，实现了"去毒"与"提质"的双赢。

关键技术方法包括：从贵州遵义和重庆江津白酒企业采集酒糟样本分离15株酵母；建立HPLC-PDA(高效液相色谱-光电二极管阵列检测器)定量检测PAT降解率；优化温度、pH、细胞密度等参数；通过细胞破碎实验区分吸附与酶解机制；采用UPLC-Q-TOF/MS鉴定代谢产物；测定苹果汁的理化指标和挥发性成分变化。

【PAT removal by yeast strains】
通过比较15株酵母的降解效率，发现W. anomalus菌群表现突出，其中XL1菌株在8小时即实现26.8%的PAT去除率，24小时完全降解，其速度远超K. marxianus YG-4等参照菌株(需48小时以上)。

【Microorganism culture conditions】
实验证实降解过程严格依赖活细胞代谢，热处理灭活的菌体完全丧失降解能力，而细胞破碎上清液仍保持60%以上活性，确认为胞内酶主导的转化机制。

【Conclusions】
研究首次系统阐明了W. anomalus XL1通过E/Z-ascladiol途径降解PAT的分子路线，其降解效率与苹果汁品质提升效果的协同作用，为食品工业提供了新型生物净化剂。该菌株适应宽泛的pH和温度范围，在模拟工业条件下仍保持稳定活性，具备规模化应用潜力。

这项发表于《Food Research International》的研究，突破了传统去毒技术"顾此失彼"的局限，开创性地将食品安全控制与产品增值相结合。其揭示的酵母胞内酶降解机制为其他霉菌毒素的生物治理提供了范式参考，而源自中国传统酿造微生态系统的特殊菌种资源，更凸显了微生物多样性在解决现代食品安全问题中的独特价值。随着消费者对"清洁标签"食品需求的增长，这种遵循自然法则的生物学解决方案，或将成为未来食品安全生产的重要技术支柱。