食品腐敗酵母（food spoilage yeasts，FSY）引發的果蔬采后腐爛及品質劣變是全球農業與食品工業面臨的重要難題。過去，化學保鮮劑一直是主要的控制方法，但它們存在潛在的安全隱患。隨著消費者對更安全替代品的需求不斷增長，天然保鮮劑，如抗真菌脂肽化合物伊枯草菌素A（Iturin A，IA），因其高效和低毒而備受關注。

前期大量研究已證明IA在抑殺絲狀真菌方面的功效，但關于其對酵母菌的抑殺機理，尤其是對導致農產品和加工食品變質的FSY抑殺機理，研究有限。這一理論基礎的不足，限制了利用IA控制FSY和進一步將IA應用于食品貯藏保鮮領域。

為解決這一問題，中國科學院成都生物研究所舒丹團隊的李哲敏助理研究員與西南民族大學畢秀芳副教授團隊合作，取得了重要進展。

研究團隊選取釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、克魯維畢赤酵母（Pichia kluyveri）、漢遜德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）和費比恩塞伯林德納氏酵母（Cyberlindnera fabianii）等4種典型FSY，通過抑菌圈實驗、最小抑菌濃度（MIC）測定、最小殺菌濃度（MFC）測定和細胞生長抑制實驗發現：IA對4種酵母均表現出顯著抑制效果。

表1 IA 對不同FSY的MIC值和MFC值

圖1. MIC濃度IA對發酵液中S. cerevisiae細胞濃度及活細胞密度的影響

進一步研究發現，IA可以通過破壞酵母細胞膜完整性，導致核酸和蛋白質泄漏。細胞顯微形態研究顯示，經IA處理后，酵母細胞出現表面凹陷、皺縮及穿孔等典型損傷形態，進一步證實IA對酵母細胞膜細胞壁的直接破壞作用。

圖2. MIC濃度IA不同時間處理，對S. cerevisiae細胞（A），P. kluyveri細胞（B）中核酸和蛋白質滲出量的影響

圖3. 2×MIC濃度IA不同時間處理對S. cerevisiae（A）和P. kluyveri（B）細胞形態的影響

為深入探究IA對酵母菌的抑殺機理，團隊采用非靶向代謝組學技術，對IA處理后的S. cerevisiae細胞進行分析，結果提示IA通過多途徑多機制影響酵母細胞：

IA處理可引起S. cerevisiae細胞膜紊亂：經IA處理后，酵母細胞中磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰膽堿（PC）等膜磷脂含量顯著降低，如棕櫚油酸等脂肪酸含量也出現明顯下滑，可能導致細胞膜流動性和穩定性失衡。離子通道調節劑3',5'-環鳥苷單磷酸含量的顯著提高，也導致離子通道活性和跨細胞膜的離子轉運功能的失衡。

IA處理可使S. cerevisiae細胞壁合成受阻：IA抑制細胞壁中糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定分子的合成，可導致細胞壁的結構和功能受損。

IA處理損傷S. cerevisiae細胞的DNA：經IA處理后，可檢測到胞外核酸物質顯著增加；且經IA處理后的細胞中，次黃嘌呤、鳥苷等水平顯著下降，提示酵母DNA受損并激活了嘌呤補救合成途徑；細胞中5-甲基胞嘧啶水平升高，提示DNA受損，誘導染色體穩定性提升的甲基化機制被激活。

IA處理誘導S. cerevisiae細胞代謝重編程修復損傷：經IA處理后，S. cerevisiae細胞出現顯著的損傷修復相關能量代謝重編程，如細胞通過增強三羧酸循環以增加能量產生，并通過提高尿苷二磷酸等化合物的水平來支持細胞壁和DNA修復等。

圖4. S. cerevisiae受MFC濃度IA處理前后差異代謝物的聚類熱圖。A：脂質代謝；B：核苷酸代謝；C：氨基酸代謝；D：碳水化合物代謝。

本研究首次系統解析了IA對FSY的多靶點作用模式，為開發以抗真菌脂肽化合物IA為基礎的綠色生物保鮮技術提供了關鍵理論支撐。此前，團隊已證實IA與殼聚糖復合制劑在葡萄、芒果采后保鮮中的應用價值，而本次發現進一步支持了IA在食品防腐領域的廣譜適用性。

相關研究成果以“Inhibitory effect and mechanism of lipopeptide Iturin A on food spoilage yeasts”為題，發表在農林科學Top期刊Food Bioscience上。中國科學院成都生物研究所微生物源農藥與制劑研發創新團隊助理研究員李哲敏為論文的第一/通訊作者，西南民族大學畢秀芳副教授，成都生物所譚紅研究員，閆志英研究員，舒丹副研究員，羅笛助理研究員，楊杰實驗師，西華大學碩士生謝馨瑤等人也參與了相關研究。相關研究得到了四川省自然科學基金（2022NSFSC1634），中國科學院成都生物研究所重點部署項目（QYJC2024-3）和四川省科技計劃項目（2022JDTD0027）等項目的資金支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106570