甜櫻桃果實(shí)采后病原菌及植物精油對(duì)其抑制效果研究進(jìn)展

杜小琴,何靖柳,秦 文,李 玉,李 杰,郭元照,王瑋瓊,陳琴媛

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014)

甜櫻桃果實(shí)采后病原菌及植物精油對(duì)其抑制效果研究進(jìn)展

杜小琴,何靖柳,秦 文*,李 玉,李 杰,郭元照,王瑋瓊,陳琴媛

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014)

植物精油對(duì)果蔬采后病原微生物具有較強(qiáng)的抑制作用,其在果蔬防腐保鮮上的應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。本文主要介紹了易引起甜櫻桃果實(shí)采后腐爛的鏈核盤菌(Moniliniasp.)、葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、根霉菌(Rhizopussp.)、炭疽菌(Colletotrichumsp.)和鏈格孢菌(Alternariaalternata),以及植物精油對(duì)上述病原菌的抑菌效果,以期為植物精油在甜櫻桃果實(shí)防腐保鮮上的應(yīng)用提供參考。

甜櫻桃,采后病原菌,植物精油,抑菌效果

甜櫻桃(PrunusaviumL.)又名大櫻桃、西洋櫻桃,原產(chǎn)歐洲和西亞,為薔薇科(Rosaceae)櫻桃屬(Cerasus)落葉喬木果樹。甜櫻桃果實(shí)色澤艷麗、甜酸可口、營(yíng)養(yǎng)豐富[1-2],經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高[3-4],但由于成熟時(shí)正值夏季,且成熟時(shí)間集中,加上果實(shí)皮薄,極易受到病原微生物的侵染,從而引起大量腐爛,這給甜櫻桃的貯運(yùn)和加工產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大困難。降低甜櫻桃果實(shí)采后腐爛,延長(zhǎng)其貯藏保鮮期,關(guān)鍵在于抑菌防腐。

植物精油(Plant Essential Oil),又稱香精油、芳香油和揮發(fā)油,屬植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì),是一類可隨水蒸氣蒸餾,具有一定芳香氣味且能在常溫下?lián)]發(fā)的油狀物質(zhì)的總稱,也是一種環(huán)保高效的選擇性化學(xué)殺菌劑[5],通常被認(rèn)為是安全的(generally recognized as safe,GRAS)物質(zhì)[6]。近年來(lái)關(guān)于植物精油及其主要成分對(duì)引起果蔬采后腐爛微生物的抑制作用,國(guó)內(nèi)外研究者做了大量報(bào)道[7-8],也取得了很大的進(jìn)展。本文主要介紹了引起甜櫻桃果實(shí)采后腐爛常見的病原真菌,以及植物精油對(duì)鏈核盤菌、葡萄孢菌、炭疽菌、鏈格孢菌的抑制作用。了解病原菌及其生物學(xué)特性對(duì)采后病害的防治具有一定的價(jià)值,而將植物精油應(yīng)用于果蔬采后防腐保鮮領(lǐng)域,從而取代或部分取代化學(xué)防腐劑,對(duì)保護(hù)環(huán)境、保證人體健康、提高果蔬貯藏能力均具有非常重要的意義。

1 甜櫻桃果實(shí)采后主要病原菌

甜櫻桃果實(shí)采后腐爛損失達(dá)25%～50%[9],主要由鏈核盤菌(Moniliniasp.)、葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、根霉菌(Rhizopussp.)、炭疽菌(Colletotrichumsp.)、鏈格孢菌(Alternariaalternata)、擴(kuò)展青霉(Penicilliumexpansum)[10-11]等病原菌引起。

1.1 鏈核盤菌

鏈核盤菌(Moniliniasp.)是采后甜櫻桃果實(shí)褐腐病(又名果腐病、菌核病)的病原菌,是目前引起甜櫻桃果實(shí)采后腐爛最常見、危害最嚴(yán)重的病原菌之一[12-14],經(jīng)常會(huì)引起貯運(yùn)和銷售中甜櫻桃的大量腐爛[15],較常引起甜櫻桃果實(shí)染病的鏈核盤菌主要包括2個(gè)種,即美澳型核果褐腐病菌(Moniliniafructicola)[16]和果生鏈核盤菌(Moniliniafructigena)[17]。

1.1.1 美澳型核果褐腐病菌 2005年張傳飛等[18]從廣州口岸進(jìn)口的甜櫻桃中分離出美澳型核果褐腐病菌,之后王衛(wèi)芳等[19-20]也從大宗、美國(guó)進(jìn)口的甜櫻桃中鑒定出此病原菌,并發(fā)現(xiàn)該菌侵染甜櫻桃果實(shí)后,表面會(huì)顯現(xiàn)數(shù)個(gè)米粒大小的灰白色絨狀菌落,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),霉粒逐漸擴(kuò)大成近圓形的絨狀霉團(tuán)突出于表皮,數(shù)個(gè)簇生于果面,約 25 d后整個(gè)果面密布灰黃色霉層,果實(shí)腐爛,在PDA平板上Monilinia fructicola生長(zhǎng)速度較快,培養(yǎng)7 d即可布滿直徑9 mm的培養(yǎng)皿,菌落初期灰白,后期呈榛子色或灰黃色至灰褐色,邊緣整齊,產(chǎn)孢豐富,菌落表面的分生孢子堆會(huì)形成明顯的同心狀輪紋。

1.1.2 果生鏈核盤菌 該病原菌侵染甜櫻桃果實(shí)后,初期果面形成褐色圓形斑點(diǎn),之后逐漸擴(kuò)展蔓延,到后期病斑蔓延至全果,果肉變褐、軟腐,濕度大時(shí)病部表面產(chǎn)生同心輪紋狀排列的灰褐色絨球狀霉叢。劉志恒等[21]研究了該病原菌的生物學(xué)特性,發(fā)現(xiàn)其菌絲在PSA培養(yǎng)基、25 ℃、pH6.0及黑暗條件下生長(zhǎng)最好;產(chǎn)孢最佳條件為PDA、木糖、NH4H2PO4、25 ℃、pH6.0;分生孢子在可溶性淀粉、NH4H2PO4、25 ℃、pH7.0的條件下萌發(fā)率最高;病菌菌絲致死溫度為56 ℃、10 min。

1.2 葡萄孢菌

葡萄孢菌(Botrytis cinerea)是采后甜櫻桃果實(shí)灰霉病的病原菌[22-23],張娜等[24]對(duì)采后低溫貯藏過程中甜櫻桃果實(shí)的致病菌進(jìn)行了分離和鑒定,發(fā)現(xiàn)葡萄孢子實(shí)體從菌絲或菌核生出,分生孢子梗細(xì)長(zhǎng),有分支,略帶灰色,頂端細(xì)胞膨大成球狀,上面有許多小梗,小梗上著生分生孢子,分生孢子呈卵圓形,單細(xì)胞無(wú)色或灰色,聚生成葡萄穗狀,在PDA培養(yǎng)基上,初期菌絲灰白色,后轉(zhuǎn)為淡褐色,當(dāng)菌落擴(kuò)展并迅速至整個(gè)培養(yǎng)基時(shí)會(huì)長(zhǎng)出黑色菌核,菌核形狀不規(guī)則。葡萄孢菌侵染甜櫻桃果實(shí)后病癥首先發(fā)生在表皮的淺褐色部位,發(fā)病組織有明顯的水漬狀斑,之后感病組織逐漸變淡褐色,表面產(chǎn)生淺灰褐色、團(tuán)粒狀的柔軟霉層。

1.3 根霉菌

根霉菌是采后甜櫻桃果實(shí)軟腐病(又名黑霉病)的病原菌,該菌主要果實(shí)運(yùn)輸和銷售過程中發(fā)現(xiàn),通常能引起采后甜櫻桃果實(shí)染病的是匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)。何煜波等[25]在大連地區(qū)甜櫻桃果實(shí)上分離鑒定出此病原菌,并發(fā)現(xiàn)該菌菌絲無(wú)隔膜,有孢囊孢子和假根,生長(zhǎng)溫度范圍是10～30 ℃,pH生長(zhǎng)范圍是2.5～10.0。王海樹等[26]認(rèn)為根霉菌侵染甜櫻桃后果實(shí)內(nèi)部組織呈水漬狀軟腐,之后呈暗褐色軟腐,用手觸摸果皮即破,果汁流出,當(dāng)發(fā)展到中后期時(shí)果實(shí)表面可長(zhǎng)出許多白色菌絲體和細(xì)小的黑色點(diǎn)狀物,即病菌的孢子囊。

1.4 炭疽菌

炭疽菌是引起采后甜櫻桃果實(shí)炭疽病的病原菌[27],常發(fā)現(xiàn)于果實(shí)收獲及運(yùn)輸之后。張娜等[24]研究認(rèn)為炭疽病菌半知菌亞門、黑盤孢目、桃炭疽盤長(zhǎng)孢菌(GloeosporiumlaeticalorBerk.)為甜櫻桃采后主要病原菌,該菌子囊呈球形,孢子的形態(tài)為長(zhǎng)卵圓形,單胞,無(wú)色,大小均勻,約為(11.0～23.0)μm×(4.0～5.0)μm。在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)5 d時(shí)菌落四周呈灰白色,中央處漸轉(zhuǎn)為褐色,上有分生孢子層,菌落表面有白色粉狀。趙文萍等[26]發(fā)現(xiàn)炭疽菌侵染甜櫻桃果實(shí)后,初期果面有茶褐色小斑點(diǎn),之后病斑擴(kuò)大,呈圓形、橢圓形凹陷,然后逐漸擴(kuò)展至整個(gè)果面,使果面變黑、收縮、變形以致枯萎,天氣潮濕時(shí),可在病斑上長(zhǎng)出橙黃色孢子堆。

1.5 鏈格孢菌

鏈格孢菌(Alternariaalternata)是采后甜櫻桃果實(shí)黑斑病的主要病原菌[28]。據(jù)趙遠(yuǎn)征[29]研究報(bào)道該菌菌絲或氣生菌絲發(fā)達(dá),分生孢子梗單生或簇生,直立或彎曲,分隔,褐色或淡褐色,隨著產(chǎn)孢作合軸式延伸,大小為(12.5～90.0)μm×(2.0～5.0)μm,在光照條件下該菌生長(zhǎng)情況良好,最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃,最適pH為6.0;燕麥培養(yǎng)基對(duì)菌落生長(zhǎng)最有利,胡蘿卜培養(yǎng)基最利于產(chǎn)孢;適宜該菌生長(zhǎng)的碳源為果糖和蔗糖,氮源為硝酸鉀,孢子萌發(fā)最適溫度為30 ℃,最適pH為7.0,最佳碳源為木糖,最佳氮源為磷酸二氫銨。趙遠(yuǎn)征等[30]對(duì)病原菌的致病性進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)病原菌可以直接侵染或通過自然孔口和傷口侵染甜櫻桃果實(shí),傷口接種的果實(shí)發(fā)病較重;病原菌產(chǎn)毒,且毒素具有較高的致病活性,特別是在高溫、高濕環(huán)境下;病原菌具有較強(qiáng)的存活能力,在田間地表、田間地下10 cm、室內(nèi)20、4 ℃冷藏、-20 ℃冷凍5種處理?xiàng)l件下均可越冬存活。

2 植物精油對(duì)甜櫻桃果實(shí)采后病原菌的抑制作用

植物中含有多種生物活性物質(zhì),具有抗氧化、抗菌、殺蟲等作用,而它們較常存在于精油中。植物精油對(duì)引起果蔬腐爛的微生物具有較強(qiáng)的抑制作用,其機(jī)理主要是通過破壞病原菌的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和DNA等結(jié)構(gòu),影響基因表達(dá)、細(xì)胞呼吸作用和能量代謝等途徑,最終導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡[31]。

2.1 丁香精油對(duì)鏈核盤菌、毛霉菌的抑制作用

丁香精油對(duì)鏈核盤菌[32]、毛霉菌[33]有較好的抑制效果,李鵬霞[34]的研究發(fā)現(xiàn)褐腐病菌(Moniliniasp.)在離體條件下對(duì)丁香精油非常敏感,當(dāng)精油濃度為0.15 mg/100 mL時(shí)病原菌就能完全停止生長(zhǎng),而當(dāng)以最低抑菌濃度對(duì)蘋果和枇杷進(jìn)行活體實(shí)驗(yàn)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)丁香精油并不能完全抑制褐腐病菌的生長(zhǎng),且不同的接菌時(shí)間影響丁香精油對(duì)鏈核盤菌的抑制效果,接菌12 h后丁香精油處理對(duì)致病菌的生長(zhǎng)的抑制效果最好,最高的抑制率可達(dá)91.44%,0 h次之,接菌24 h最差,這說(shuō)明在利用植物精油進(jìn)行抑菌保鮮時(shí),研究其離體、活體抑菌效果很有必要。在使用濃度和接菌時(shí)間相同條件下,添加100 mg/L CaCl2能顯著地提高丁香精油的離體、活體抑菌效果,表明植物精油在實(shí)踐應(yīng)用時(shí),可通過與其它保鮮措施結(jié)合,降低植物精油在果蔬表面的使用量,達(dá)到理想效果。Rana等[35]認(rèn)為丁香精油對(duì)毛霉菌有較好抑制效果的原因是其含有較多的丁香酚,丁香酚可引起病原菌孢子的變形和溶解,從而導(dǎo)致孢子內(nèi)容物流出。

2.2 茶樹精油對(duì)葡萄孢菌、炭疽菌的抑制作用

程賽等[36]研究發(fā)現(xiàn)茶樹精油熏蒸處理可降低草莓果實(shí)灰霉病的發(fā)病率和病斑直徑,抑制其孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng),當(dāng)其熏蒸濃度達(dá)到1000 mg/L以上時(shí),對(duì)葡萄孢菌菌絲和孢子的抑制率都達(dá)到 80%以上。而吳建挺等[37]發(fā)現(xiàn),在1 g/L濃度下茶樹精油對(duì)葡萄孢菌絲的抑制率為100%,Szczerbanik等[38]的體外實(shí)驗(yàn)也表明,茶樹油等能較好地抑制葡萄孢菌的生長(zhǎng),推測(cè)其機(jī)理可能在于茶樹精油以一種膜破壞劑的形式發(fā)揮作用,通過破壞膜結(jié)構(gòu),使病原菌細(xì)胞內(nèi)鉀離子泄漏,抑制細(xì)胞呼吸,刺激細(xì)胞自溶,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電子密度物質(zhì)損失,改變細(xì)胞形態(tài)學(xué)等[39]。Shao等[40]也認(rèn)為茶樹精油能引起葡萄孢菌細(xì)胞壁變厚,減小細(xì)胞膜上不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的比例,從而增加細(xì)胞膜通透性,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外泄,最終病原菌死亡。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于利用植物精油對(duì)導(dǎo)致果蔬炭疽病進(jìn)行抑菌的報(bào)道較多,特別是茶樹精油。靜瑋等[41]研究發(fā)現(xiàn)20～40 μL的茶樹精油能夠顯著抑制離體炭疽病菌的菌絲生長(zhǎng),且濃度越高抑制效果越明顯,接種炭疽病菌的果實(shí)經(jīng)茶樹精油處理后病斑直徑顯著小于未處理果實(shí),經(jīng)茶樹精油處理后果實(shí)在常溫貯藏10 d后果皮顏色和硬度也顯著優(yōu)于未處理果實(shí),這與李俊等[42]的結(jié)果相似。靜瑋等[43]認(rèn)為4-松油烯醇和α-松油醇可能是茶樹精油主要活性成分,且0.32 g/L 4-松油烯醇和α-松油醇處理對(duì)接種果實(shí)病斑直徑的抑制效果顯著好于茶樹精油,朱德明等[44]認(rèn)為茶樹油對(duì)芭蕉炭疽菌的孢子產(chǎn)生能力具有抑制作用,對(duì)孢子形態(tài)也有影響。

2.3 百里香精油和肉桂精油對(duì)鏈格孢菌的抑制作用

研究表明百里香精油和肉桂精油對(duì)鏈格孢菌有較強(qiáng)的抑制作用,馮武[45]在研究植物精油對(duì)果蔬采后病害的防治時(shí)發(fā)現(xiàn)百里香精油和肉桂精油均能顯著影響鏈格孢菌絲的生長(zhǎng),1000 μL/mL以上的的濃度就可有效殺死其孢子,當(dāng)利用500 μL/L的肉桂精油在處理感染鏈格孢的櫻桃番茄時(shí),其腐爛率比對(duì)照降低34.2%,而加入適當(dāng)濃度的NaCl、MgSO4、CaCI、KCl之后,其抑菌效果更加明顯。蔣妮等[46]在研究香料植物揮發(fā)油的抑菌活性時(shí)發(fā)現(xiàn)0.5 g/L的肉桂精油對(duì)鏈格孢菌菌絲的抑制率為100%,對(duì)孢子萌發(fā)率的抑制率高于90%,Feng[47]、Ayala-Zavala[48]等也分別發(fā)現(xiàn)百里香精油和肉桂精油對(duì)抑制鏈格孢菌活性有較好的效果。關(guān)于肉桂精油對(duì)鏈格孢菌的抑制機(jī)理,馮武[45]認(rèn)為其可以通過影響鏈格孢菌細(xì)胞膜的完整性和通透性來(lái)明顯影響細(xì)胞的外滲率,從而抑制菌絲的生長(zhǎng),卻不會(huì)對(duì)細(xì)胞壁造成可見的傷害,同時(shí)這兩種植物精油在單獨(dú)使用或與金屬鹽結(jié)合使用都可有效抑制鏈格孢芽管的形成和延長(zhǎng),從而抑制孢子的萌發(fā)。

3 結(jié)語(yǔ)

甜櫻桃果實(shí)采后由病原真菌引起的腐爛嚴(yán)重,將植物精油應(yīng)用于甜櫻桃果實(shí)采后防腐保鮮有助于降低腐爛率,延長(zhǎng)貯藏期、保持果實(shí)品質(zhì)。然而目前關(guān)于將植物精油運(yùn)用于甜櫻桃貯運(yùn)保鮮的報(bào)道不多,需要在以下4個(gè)方面加強(qiáng):

(1)目前對(duì)甜櫻桃果實(shí)的研究主要集中在采后生理和貯藏保鮮技術(shù)這2個(gè)方面,對(duì)采后病原菌進(jìn)行分離鑒定和研究其生物學(xué)特性的較少,在采后貯藏過程中如何控制果實(shí)病原菌的發(fā)展還需要深入研究。

(2)目前針對(duì)如何抑制甜櫻桃果實(shí)采后病原菌的研究,多限于離體實(shí)驗(yàn),涉及活體的較少,研究植物精油在甜櫻桃果實(shí)活體條件下對(duì)病原菌抑制作用的相關(guān)報(bào)道更少,對(duì)于在體內(nèi)、體外抑菌實(shí)驗(yàn)都表現(xiàn)出較好抑制活性的植物精油,還可以做進(jìn)一步研究,特別是對(duì)于植物精油和其它防治手段結(jié)合使用的研究,從而達(dá)到降低精油用量的目的。

(3)甜櫻桃果實(shí)香氣濃郁,利用植物精油進(jìn)行抑菌保鮮時(shí),研究植物精油的使用方法、作用時(shí)間及精油殘留量的問題很有必要。

(4)植物精油成分十分復(fù)雜,現(xiàn)在的研究多是將植物精油作為一個(gè)整體或者選擇精油中單一成分進(jìn)行研究,而對(duì)其多種成分之間以及不同精油之間的相互作用的研究較少,需要對(duì)不同精油及不同活性成分間的協(xié)同作用進(jìn)行深入研究。

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Research progress in postharvest pathogenic microbe of sweet cherry and preservative effect of plant essential oil

DU Xiao-qin,HE Jing-liu,QIN Wen*,LI Yu,LI Jie,GUO Yuan-zhao,WANG Wei-qiong,CHEN Qin-yuan

(College of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

The antibacterial activity to fruits and vegetables of plant essential oils have gained extensive interests. In this paper,Moniliniasp.、Botrytiscinerea、Rhizopussp.、Colletotrichumsp.、Alternariaalternataand preservative effect of plant essential oil are introduced,which is expected to provide a theoretical reference for the development of plant essential oil in the application of sweet cherry fruit.

sweet cherry;postharvest pathogenic bacteria;plant essential oil;preservative effect

2015-01-13

杜小琴(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程，E-mail：duxiaoqin1814@sina.com。

*通訊作者:秦文(1967-)，女，博士，教授，研究方向：果蔬采后生理及貯藏技術(shù)，E-mail：qinwen1967@aliyun.com。

TS255.3

A

1002-0306(2015)21-0368-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.068