柑橘青黴菌（Penicillium citrinum）對柑橘水果會造成軟腐，與微生物產生的何種酵素有關？

本題觀念：

本題主要測驗考生對於食品腐敗微生物及其致病機制的了解，特別是黴菌如何透過分泌特定酵素破壞植物組織結構，導致「軟腐（Soft Rot）」現象。

1. 軟腐病（Soft Rot）的成因：軟腐病是蔬果採收後常見的病變，特徵是植物組織軟化、液化並崩解。這主要是因為植物細胞壁之間的「中膠層（Middle Lamella）」被破壞。
2. 中膠層與果膠：中膠層的主要成分是「果膠（Pectin）」，它像膠水一樣將相鄰的植物細胞黏合在一起，維持果實的硬度與結構。
3. 致病機制：腐敗微生物（如青黴菌 Penicillium spp.、伊文氏桿菌 Erwinia spp. 等）會分泌果膠酶（Pectinase）（或稱果膠分解酶，Pectolytic enzymes），將果膠分解。當果膠被分解，細胞失去黏合力而分離，導致組織鬆散、軟化，形成軟腐。

選項分析

• A. 蛋白酶 (Protease)：

  • 錯誤。蛋白酶主要作用是分解蛋白質。雖然微生物生長過程中可能會分泌蛋白酶分解植物細胞中的蛋白質以獲取氮源，但植物組織的「軟化」與「崩解」主要是由於細胞壁結構（果膠、纖維素）的瓦解，而非蛋白質的分解。

• B. 溶菌酶 (Lysozyme)：

  • 錯誤。溶菌酶是一種能水解細菌細胞壁（肽聚醣）的酵素，廣泛存在於動物體液（如眼淚、唾液、乳汁）及蛋白中，具有殺菌作用。它不是由黴菌分泌用來腐蝕植物果實的酵素。

• C. 植酸酶 (Phytase)：

  • 錯誤。植酸酶的作用是分解植酸（Phytic acid），釋放出無機磷。植酸主要存在於種子、穀物中，是植物儲存磷的形式。此酵素常用於動物飼料添加劑以幫助動物吸收磷，與果實軟腐無關。

• D. 果膠酶 (Pectinase)：

  • 正確。Penicillium 屬（包括 P. citrinum, P. digitatum, P. italicum）的黴菌是造成柑橘類水果採收後腐敗的主要病原菌。這些黴菌會分泌多種果膠分解酵素（如 Polygalacturonase, Pectin lyase），針對性地降解細胞壁中膠層的果膠物質。
  • 當果膠鏈被切斷，細胞間的結合力消失，組織便呈現水浸狀、軟爛，即所謂的「軟腐」。這與題幹描述的「造成柑橘水果軟腐」機制完全吻合。

答案解析

柑橘青黴菌（Penicillium citrinum）及其他青黴菌造成柑橘水果軟腐的主要機制，是透過分泌果膠酶（Pectinase）。此酵素能分解將植物細胞黏在一起的果膠（Pectin），導致細胞分離、組織崩解與液化。因此，正確答案為 (D) 果膠酶。

核心知識點

1. 蔬果軟腐病機制：由細菌（如 Erwinia / Pectobacterium）或黴菌（如 Penicillium, Rhizopus）分泌的 果膠酶 (Pectinase) 分解細胞壁中膠層的果膠所致。
2. 關鍵酵素功能對應：
   • 果膠酶 (Pectinase) → 分解果膠 → 蔬果軟腐、果汁澄清。
   • 蛋白酶 (Protease) → 分解蛋白質 → 肉類嫩化、起司熟成。
   • 澱粉酶 (Amylase) → 分解澱粉 → 麥芽糖漿製作、麵團發酵。
   • 脂解酶 (Lipase) → 分解脂質 → 產生風味（如起司）、酸敗味。
3. 柑橘常見病原：Penicillium digitatum（綠黴病）、Penicillium italicum（藍黴病）為最常見的柑橘採收後病原菌，其致病因子均包含果膠酶。

參考資料

1. Screening and Isolation of Pectinase from Fruit and Vegetable Wastes and the Use of Orange Waste as a Substrate for Pectinase Production - 確認 Penicillium citrinum 是強效的果膠酶（Pectinase）生產菌，且該酵素與植物軟腐有關。
2. Microbial soft rot of cultivated fruits and vegetables: a review - 說明微生物軟腐病的主要致病機制是分泌細胞壁分解酵素（特別是果膠酶）。
3. SOFT ROT OF CITRUS FRUIT CAUSED BY PENICILLIUM DIGITATUM AND P. ITALICUM - 詳細描述青黴菌屬分泌果膠分解酵素導致柑橘果實軟腐的過程。