接种曲霉OA3菌株可增强黄曲霉毒素B1和赭曲霉毒素A的降解并改善茯茶品质

《Food Chemistry》：Inoculation of aspergillus strain OA3 enhances aflatoxin B 1 and ochratoxin a degradation and improves quality of Fu tea

　　- 曲霉菌株OA3将OTA/AFB₁的降解率提升至95.56%/90.38%。- 与自然发酵相比，接种发酵使甜味/鲜味氨基酸提高了7.4%–42.1%。- 93种挥发性物质中有40种的香气活性值（OAV）大于0.1，风味轮廓被动态重塑。- 与自然发酵相比，接种发酵丰富了黄酮类物质的生物合成（13种 vs. 5种）和降解（7种 vs. 3种）通路。- 与自然发酵相比，OA3接种发酵的最终产品ABTS⁺·自由基清除率提高25.1%、DPPH清除率提高5.7%、FRAP抗氧化能力提高6.8%。## 引言茯茶是一种具有独特品质的后发酵茶，其品质特征主要由以冠曲霉（A. cristatum）为核心、并协同其他多种真菌物种的固态发酵过程所塑造（Lin et al., 2021）。然而，发酵微生物群落的组成极易受环境条件变化的影响。在不良的生长环境下，曲霉、青霉和镰刀菌等产毒真菌可能会大量增殖并合成有害真菌毒素，其中黄曲霉毒素和赭曲霉毒素A（OTA）是黑茶产品中检出频率最高的污染物。真菌毒素污染已成为突出的食品安全风险，严重阻碍了茯茶产业的高质量发展。黄曲霉毒素B₁（AFB₁）和OTA是污染茯茶的两种毒性最强、分布最广的真菌毒素（Han et al., 2024; Xu et al., 2023）。多项田间调查已证实其在商业黑茶产品中的实际存在。例如，一项针对228份中国黑茶样品（包括茯茶）的调查在21份样品中检出OTA，浓度范围为2.510至12.620 μg/kg，并同时分离出产OTA的黑曲霉菌株（Zhao et al., 2022）。此外，有研究报道在一份商业茯茶样品中检出AFB₁（1.24 μg/kg），直接说明了该商品潜在的 health 危害（Cui et al., 2020）。Yan等（2024）近期进行的风险评估进一步揭示，在特定暴露场景下，尤其是高摄入量人群中，发酵茶中AFB₁和OTA累积致癌风险可能接近或略超安全阈值，凸显了实施有效真菌毒素控制策略的紧迫性。与物理和化学方法相比，后者存在效率有限、营养损失、能耗较高等局限性，生物脱毒作为一种可持续、安全且环保的替代方案，近年来受到广泛关注（Ndiaye et al., 2022）。该方法利用微生物（包括细菌、酵母和真菌）及其产生的酶将真菌毒素转化为低毒或无毒的化合物，同时保持食品的营养和感官品质（Yang, Fang, et al., 2025）。在真菌毒素生物降解领域，国内外众多研究人员对发酵食品和黑茶体系开展了大量研究，取得了一系列重要发现。Zhao等（2019）从谷物中分离出黑曲霉W-35，其上清液在12小时内降解OTA达78.0%，重组赭曲霉毒素酶降解率更高达85.1%。Zhang等（2021）以麦麸为底物进行固态发酵，证实瑞士乳杆菌FAM22155在培养过程中产生活性蛋白，在48小时内AFB₁降解率达86.0%。Fang等（2020）报道，源自茶叶的黑曲霉RAF106在培养72小时后降解88.59%的AFB₁，且对广泛pH和温度范围具有强耐受性。Ben Taheur等（2020）证明康普茶微生物群在红茶中孵育7天后降解了97%的AFB₁，鉴定出包括西伯利亚毕赤酵母在内的三株酵母为主要功能微生物，AFB₁降解产物的毒性远较原始毒素低。Xing等（2017）报道黑曲霉通过下调19个黄曲霉毒素生物合成基因完全抑制AFB₁的产生，而不产毒的黄曲霉J22和GZ15通过破坏其内酯环和糠醛环有效降解AFB₁。Hu等（2024）调查了47份四川腊肉样品，其中23.4%检出OTA，浓度高达250.75 μg/kg，分离出一株高产OTA的卫氏曲霉21G2-1 A，并筛选出四株可抑制真菌生长并通过吸附去除OTA的乳酸菌。综合来看，这些研究表明，来自谷物、麦麸、茶叶、康普茶和花生等不同来源的微生物菌株，能在各种发酵条件下高效降解AFB₁或OTA。值得注意的是，这些研究大多在固态或半固态发酵体系中进行，提示此类基质可能有利于真菌毒素降解。我们团队此前的研究为理解与控制茯茶中的真菌毒素污染奠定了关键基础。对自然发酵过程的系统分析揭示，固有微生物群可降解AFB₁和OTA，分别降低53.78%和56.75%，降解活性主要由曲霉属驱动（Han, Wang, et al., 2025）。在此基础上，随后从茯茶中分离出一株新型双功能降解菌株——曲霉菌株OA3（Han, Liu, et al., 2025）。该菌株在以真菌毒素为唯一碳源的微量盐培养基中表现出卓越的降解效率（AFB₁降解率78.76%、OTA降解率79.23%），并通过不同的降解机制发挥作用。尽管此前研究取得显著进展，但曲霉菌株OA3在茯茶复杂固态发酵体系中的实际应用仍未被探索。与之前的研究不同，我们首次建立了OA3接种发酵与自然发酵之间的平行对照体系。主要目标是定量验证曲霉菌株OA3在真实发酵条件下的降解性能，评估其对真菌毒素控制和产品品质的协同效应，并阐明曲霉菌株OA3接种相对于自然发花发酵的功能优势。本研究的意义和创新体现在以下方面。第一，与以往大多数在简化液体培养基或单底物体系中表征真菌毒素降解的研究不同，本研究在真实的多物种固态发酵生态系统中验证脱毒效果。第二，这是首次尝试将真菌毒素生物防治与品质调控整合应用于茯茶生产，提供了一种兼顾安全性和感官属性的双效策略。第三，通过系统比较接种发酵与自然发酵，本研究为克服自然发酵长期存在的重现性差、工艺可控性弱等局限性提供了基于证据的解决方案。总体而言，本研究不仅推进了曲霉菌株OA3的工业应用潜力，也为发酵茶的安全导向、品质稳定生产提供了可行且可靠的范式。## 章节片段### 材料与试剂原料黑茶来自咸阳泾渭茯茶有限公司。曲霉菌株OA3由我们实验室从茯砖茶中分离，已保藏于中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC，登录号：42157）及GenBank（登录号：PV616835）（Han, Liu, et al., 2025）。AFB₁（≥99.5%）和OTA（≥99.1%）标准品购自普立巴生物工程公司（中国青岛），分别溶解于色谱级溶剂中。### 曲霉菌株OA3对茯茶安全性的影响本研究比较了自然发酵与曲霉菌株OA3接种发酵之间真菌毒素降解率和细胞毒性的差异，以全面评估OA3接种发酵对提升茯茶安全性的作用。结果表明，两种发酵策略之间的降解效率存在显著差异。在不同发酵时间点上，AFB₁和OTA的降解率均表现出显著差异。### 结论本研究最初旨在解决传统自发酵茯茶工艺的三大突出缺陷：真菌毒素污染风险高、批次风味品质不稳定，以及健康功效性成分积累不足。结合分阶段发酵检测和多指标定量分析，通过人工接种曲霉菌株OA3，所有预设研究目标均已通过OA3菌株接种得到全面实现，核心实验结果如下：### CRediT作者贡献声明**Yike Han：** 撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，软件，资源，方法学，调查，数据整理。**Wenzhi Lei：** 软件，概念化。**Xingnan Wang：** 可视化，概念化。**Hongcai Li：** 可视化，概念化。**Yuanye Liu：** 可视化，概念化。**Chunfeng Guo：** 软件，概念化。**Zhenpeng Gao：** 撰写——审阅与编辑，经费获取，概念化。### 未引用参考文献Li et al., 2025Yang et al., 2025### 利益冲突声明作者声明，其不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。### 致谢本研究受中国陕西省重点研究与开发计划（2024NC-ZDCYL-04-23）以及陕西省秦创原"科学家+工程师"团队建设项目（2025QCY-KXJ-115）资助。感谢西北农林科技大学园艺科学研究中心的张京女士提供LC-MS/MS分析方面的专业技术支持。我们衷心感谢共享仪器平台的周媛女士、胡雅云女士和王华女士。Yike Han｜Wenzhi Lei｜Xingnan Wang｜Hongcai Li｜Yuanye Liu｜Chunfeng Guo｜Zhenpeng Gao