食品酵母快速检测新方法：热扫描荧光光谱法

酵母菌是食品体系中分布最广泛的微生物之一。一方面，酿酒酵母、毕赤酵母等菌株是食品发酵、生物制药与生物质能源生产的重要工业菌株；另一方面，白色念珠菌、新型隐球菌等致病性酵母可引发严重侵袭性感染，对免疫力低下人群构成致命威胁。因此，高效、精准的酵母鉴定技术，对保障食品质量安全、控制发酵过程、防控疾病传播具有重要意义。

传统酵母鉴定方法长期存在明显短板：经典形态学与生化鉴定方法周期长达 24–72 小时，流程繁琐，且难以区分亲缘关系相近的物种；以 ITS 测序为代表的分子生物学方法虽被视为 “金标准”，但需要 DNA 提取、扩增、纯化等复杂步骤，易造成交叉污染，检测成本较高；免疫检测依赖特异性抗体，可应用菌种范围有限；MALDI‑TOF 质谱技术虽快速准确，但设备昂贵、数据库依赖度高，难以在基层实验室与现场检测中普及。

图 1：验证 SYBR Green I 对活、死酵母具有选择性通透性，死细胞荧光强度显著高于活细胞。

针对上述痛点，研究团队提出了全新的技术思路：利用SYBR Green I荧光染料作为探针，追踪温度变化引发的酵母细胞生理响应。该染料是一种双链 DNA 特异性荧光标记物，游离状态下荧光信号极弱，嵌入双链 DNA 后荧光强度可显著增强。实验首次证实，SYBR Green I 对活酵母与死酵母具有选择性渗透能力：活酵母细胞膜完整，染料难以进入，荧光信号微弱；细胞死亡后膜通透性大幅提升，染料大量进入并与 DNA 结合，产生强烈荧光。

图 2：酵母热扫描荧光光谱呈现细胞死亡、DNA 变性两个特征阶段，明确关键温度节点。

在此基础上构建的热扫描荧光光谱法，在连续升温过程中呈现出独特的双相荧光变化曲线。第一阶段为细胞死亡相，随着温度升高，细胞膜通透性逐渐增加，细胞逐步失活，荧光强度持续上升；第二阶段为 DNA 变性相，温度继续升高导致基因组双链 DNA 解链，染料脱落，荧光强度逐步下降。不同物种的酵母在细胞膜耐热性、DNA 碱基组成等方面存在固有差异，因此形成物种特异性光谱指纹，成为精准鉴定的依据。

图 3：细胞浓度、生长阶段与培养温度不影响光谱特征，TSFS 方法稳定性与重复性优异。

研究团队选取 8 种典型酵母菌株，包括白色念珠菌、光滑念珠菌、酿酒酵母、红酵母、鲁氏接合酵母等，在牛奶基质中构建模拟食品污染样本，系统验证方法的可靠性。结果显示，同一物种的不同克隆株光谱相似度 **≥0.99**，不同物种之间相似度显著降低。结合皮尔逊相关分析与 T‑SNE 降维分析，可实现 8 种酵母的清晰聚类与区分，多数菌种鉴定准确率超过 96%。

该技术具备多项突出优势：检测速度快，从样本处理到出具结果全程不超过 1 小时；操作简便，无需复杂前处理，普通荧光定量 PCR 仪即可完成检测；成本低廉，不依赖抗体、测序试剂与大型设备；稳定性强，不受细胞浓度、培养阶段、培养温度等因素干扰，特征曲线高度可重复。

目前，研究团队已完成 8 种酵母的标准光谱库建立，并成功在乳制品基质中实现菌株的准确识别。未来研究将聚焦于扩大菌种库、提升检测灵敏度、开发单细胞分析模块，进一步拓展技术在肉制品、饮料、果蔬制品等更多食品场景的应用，并向临床病原快速筛查、环境真菌监测等领域延伸。

总体而言，热扫描荧光光谱法突破了传统酵母鉴定的技术瓶颈，以快速、简便、低成本、高准确度的特点，为食品微生物现场快速检测提供了全新路径。这项成果不仅提升了食品安全监管与工业发酵质控的效率，也为食源性致病菌、真菌毒素、环境微生物等相关领域的快速检测技术创新，提供了重要思路与方法借鉴。

参考文献：Chen Y, Liu M, Sun J, et al. Rapid Identification of Yeasts in Foods Based on Thermal-Scanning Fluorescence Spectroscopy[J]. Analytical Chemistry, 2026.