甜櫻桃果實采后病原菌及植物精油對其抑制效果研究進展

杜小琴,何靖柳,秦 文,李 玉,李 杰,郭元照,王瑋瓊,陳琴媛

(四川農業大學食品學院,四川雅安 625014)

甜櫻桃果實采后病原菌及植物精油對其抑制效果研究進展

杜小琴,何靖柳,秦 文*,李 玉,李 杰,郭元照,王瑋瓊,陳琴媛

(四川農業大學食品學院,四川雅安 625014)

植物精油對果蔬采后病原微生物具有較強的抑制作用,其在果蔬防腐保鮮上的應用已成為研究熱點。本文主要介紹了易引起甜櫻桃果實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),以及植物精油對上述病原菌的抑菌效果,以期為植物精油在甜櫻桃果實防腐保鮮上的應用提供參考。

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。甜櫻桃果實色澤艷麗、甜酸可口、營養豐富[1-2],經濟價值較高[3-4],但由于成熟時正值夏季,且成熟時間集中,加上果實皮薄,極易受到病原微生物的侵染,從而引起大量腐爛,這給甜櫻桃的貯運和加工產業帶來了巨大困難。降低甜櫻桃果實采后腐爛,延長其貯藏保鮮期,關鍵在于抑菌防腐。

植物精油(Plant Essential Oil),又稱香精油、芳香油和揮發油,屬植物體內次生代謝物質,是一類可隨水蒸氣蒸餾,具有一定芳香氣味且能在常溫下揮發的油狀物質的總稱,也是一種環保高效的選擇性化學殺菌劑[5],通常被認為是安全的(generally recognized as safe,GRAS)物質[6]。近年來關于植物精油及其主要成分對引起果蔬采后腐爛微生物的抑制作用,國內外研究者做了大量報道[7-8],也取得了很大的進展。本文主要介紹了引起甜櫻桃果實采后腐爛常見的病原真菌,以及植物精油對鏈核盤菌、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特性對采后病害的防治具有一定的價值,而將植物精油應用于果蔬采后防腐保鮮領域,從而取代或部分取代化學防腐劑,對保護環境、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 甜櫻桃果實采后主要病原菌

甜櫻桃果實采后腐爛損失達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采后腐爛最常見、危害最嚴重的病原菌之一[12-14],經常會引起貯運和銷售中甜櫻桃的大量腐爛[15],較常引起甜櫻桃果實染病的鏈核盤菌主要包括2個種,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]從廣州口岸進口的甜櫻桃中分離出美澳型核果褐腐病菌,之后王衛芳等[19-20]也從大宗、美國進口的甜櫻桃中鑒定出此病原菌,并發現該菌侵染甜櫻桃果實后,表面會顯現數個米粒大小的灰白色絨狀菌落,隨著時間的延長,霉粒逐漸擴大成近圓形的絨狀霉團突出于表皮,數個簇生于果面,約 25 d后整個果面密布灰黃色霉層,果實腐爛,在PDA平板上Monilinia fructicola生長速度較快,培養7 d即可布滿直徑9 mm的培養皿,菌落初期灰白,后期呈榛子色或灰黃色至灰褐色,邊緣整齊,產孢豐富,菌落表面的分生孢子堆會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后,初期果面形成褐色圓形斑點,之后逐漸擴展蔓延,到后期病斑蔓延至全果,果肉變褐、軟腐,濕度大時病部表面產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特性,發現其菌絲在PSA培養基、25 ℃、pH6.0及黑暗條件下生長最好;產孢最佳條件為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)是采后甜櫻桃果實灰霉病的病原菌[22-23],張娜等[24]對采后低溫貯藏過程中甜櫻桃果實的致病菌進行了分離和鑒定,發現葡萄孢子實體從菌絲或菌核生出,分生孢子梗細長,有分支,略帶灰色,頂端細胞膨大成球狀,上面有許多小梗,小梗上著生分生孢子,分生孢子呈卵圓形,單細胞無色或灰色,聚生成葡萄穗狀,在PDA培養基上,初期菌絲灰白色,后轉為淡褐色,當菌落擴展并迅速至整個培養基時會長出黑色菌核,菌核形狀不規則。葡萄孢菌侵染甜櫻桃果實后病癥首先發生在表皮的淺褐色部位,發病組織有明顯的水漬狀斑,之后感病組織逐漸變淡褐色,表面產生淺灰褐色、團粒狀的柔軟霉層。

1.3 根霉菌

根霉菌是采后甜櫻桃果實軟腐病(又名黑霉病)的病原菌,該菌主要果實運輸和銷售過程中發現,通常能引起采后甜櫻桃果實染病的是匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)。何煜波等[25]在大連地區甜櫻桃果實上分離鑒定出此病原菌,并發現該菌菌絲無隔膜,有孢囊孢子和假根,生長溫度范圍是10～30 ℃,pH生長范圍是2.5～10.0。王海樹等[26]認為根霉菌侵染甜櫻桃后果實內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,當發展到中后期時果實表面可長出許多白色菌絲體和細小的黑色點狀物,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炭疽病的病原菌[27],常發現于果實收獲及運輸之后。張娜等[24]研究認為炭疽病菌半知菌亞門、黑盤孢目、桃炭疽盤長孢菌(GloeosporiumlaeticalorBerk.)為甜櫻桃采后主要病原菌,該菌子囊呈球形,孢子的形態為長卵圓形,單胞,無色,大小均勻,約為(11.0～23.0)μm×(4.0～5.0)μm。在PDA培養基上培養5 d時菌落四周呈灰白色,中央處漸轉為褐色,上有分生孢子層,菌落表面有白色粉狀。趙文萍等[26]發現炭疽菌侵染甜櫻桃果實后,初期果面有茶褐色小斑點,之后病斑擴大,呈圓形、橢圓形凹陷,然后逐漸擴展至整個果面,使果面變黑、收縮、變形以致枯萎,天氣潮濕時,可在病斑上長出橙黃色孢子堆。

1.5 鏈格孢菌

鏈格孢菌(Alternariaalternata)是采后甜櫻桃果實黑斑病的主要病原菌[28]。據趙遠征[29]研究報道該菌菌絲或氣生菌絲發達,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情況良好,最適生長溫度為30 ℃,最適pH為6.0;燕麥培養基對菌落生長最有利,胡蘿卜培養基最利于產孢;適宜該菌生長的碳源為果糖和蔗糖,氮源為硝酸鉀,孢子萌發最適溫度為30 ℃,最適pH為7.0,最佳碳源為木糖,最佳氮源為磷酸二氫銨。趙遠征等[30]對病原菌的致病性進行了研究,結果發現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,傷口接種的果實發病較重;病原菌產毒,且毒素具有較高的致病活性,特別是在高溫、高濕環境下;病原菌具有較強的存活能力,在田間地表、田間地下10 cm、室內20、4 ℃冷藏、-20 ℃冷凍5種處理條件下均可越冬存活。

2 植物精油對甜櫻桃果實采后病原菌的抑制作用

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

2.1 丁香精油對鏈核盤菌、毛霉菌的抑制作用

丁香精油對鏈核盤菌[32]、毛霉菌[33]有較好的抑制效果,李鵬霞[34]的研究發現褐腐病菌(Moniliniasp.)在離體條件下對丁香精油非常敏感,當精油濃度為0.15 mg/100 mL時病原菌就能完全停止生長,而當以最低抑菌濃度對蘋果和枇杷進行活體實驗時卻發現丁香精油并不能完全抑制褐腐病菌的生長,且不同的接菌時間影響丁香精油對鏈核盤菌的抑制效果,接菌12 h后丁香精油處理對致病菌的生長的抑制效果最好,最高的抑制率可達91.44%,0 h次之,接菌24 h最差,這說明在利用植物精油進行抑菌保鮮時,研究其離體、活體抑菌效果很有必要。在使用濃度和接菌時間相同條件下,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,表明植物精油在實踐應用時,可通過與其它保鮮措施結合,降低植物精油在果蔬表面的使用量,達到理想效果。Rana等[35]認為丁香精油對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,從而導致孢子內容物流出。

2.2 茶樹精油對葡萄孢菌、炭疽菌的抑制作用

程賽等[36]研究發現茶樹精油熏蒸處理可降低草莓果實灰霉病的發病率和病斑直徑,抑制其孢子萌發和菌絲生長,當其熏蒸濃度達到1000 mg/L以上時,對葡萄孢菌菌絲和孢子的抑制率都達到 80%以上。而吳建挺等[37]發現,在1 g/L濃度下茶樹精油對葡萄孢菌絲的抑制率為100%,Szczerbanik等[38]的體外實驗也表明,茶樹油等能較好地抑制葡萄孢菌的生長,推測其機理可能在于茶樹精油以一種膜破壞劑的形式發揮作用,通過破壞膜結構,使病原菌細胞內鉀離子泄漏,抑制細胞呼吸,刺激細胞自溶,導致細胞內電子密度物質損失,改變細胞形態學等[39]。Shao等[40]也認為茶樹精油能引起葡萄孢菌細胞壁變厚,減小細胞膜上不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的比例,從而增加細胞膜通透性,導致細胞內容物外泄,最終病原菌死亡。

目前國內外關于利用植物精油對導致果蔬炭疽病進行抑菌的報道較多,特別是茶樹精油。靜瑋等[41]研究發現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,且濃度越高抑制效果越明顯,接種炭疽病菌的果實經茶樹精油處理后病斑直徑顯著小于未處理果實,經茶樹精油處理后果實在常溫貯藏10 d后果皮顏色和硬度也顯著優于未處理果實,這與李俊等[42]的結果相似。靜瑋等[43]認為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-松油醇處理對接種果實病斑直徑的抑制效果顯著好于茶樹精油,朱德明等[44]認為茶樹油對芭蕉炭疽菌的孢子產生能力具有抑制作用,對孢子形態也有影響。

2.3 百里香精油和肉桂精油對鏈格孢菌的抑制作用

研究表明百里香精油和肉桂精油對鏈格孢菌有較強的抑制作用,馮武[45]在研究植物精油對果蔬采后病害的防治時發現百里香精油和肉桂精油均能顯著影響鏈格孢菌絲的生長,1000 μL/mL以上的的濃度就可有效殺死其孢子,當利用500 μL/L的肉桂精油在處理感染鏈格孢的櫻桃番茄時,其腐爛率比對照降低34.2%,而加入適當濃度的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油的抑菌活性時發現0.5 g/L的肉桂精油對鏈格孢菌菌絲的抑制率為100%,對孢子萌發率的抑制率高于90%,Feng[47]、Ayala-Zavala[48]等也分別發現百里香精油和肉桂精油對抑制鏈格孢菌活性有較好的效果。關于肉桂精油對鏈格孢菌的抑制機理,馮武[45]認為其可以通過影響鏈格孢菌細胞膜的完整性和通透性來明顯影響細胞的外滲率,從而抑制菌絲的生長,卻不會對細胞壁造成可見的傷害,同時這兩種植物精油在單獨使用或與金屬鹽結合使用都可有效抑制鏈格孢芽管的形成和延長,從而抑制孢子的萌發。

3 結語

甜櫻桃果實采后由病原真菌引起的腐爛嚴重,將植物精油應用于甜櫻桃果實采后防腐保鮮有助于降低腐爛率,延長貯藏期、保持果實品質。然而目前關于將植物精油運用于甜櫻桃貯運保鮮的報道不多,需要在以下4個方面加強:

(1)目前對甜櫻桃果實的研究主要集中在采后生理和貯藏保鮮技術這2個方面,對采后病原菌進行分離鑒定和研究其生物學特性的較少,在采后貯藏過程中如何控制果實病原菌的發展還需要深入研究。

(2)目前針對如何抑制甜櫻桃果實采后病原菌的研究,多限于離體實驗,涉及活體的較少,研究植物精油在甜櫻桃果實活體條件下對病原菌抑制作用的相關報道更少,對于在體內、體外抑菌實驗都表現出較好抑制活性的植物精油,還可以做進一步研究,特別是對于植物精油和其它防治手段結合使用的研究,從而達到降低精油用量的目的。

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

(4)植物精油成分十分復雜,現在的研究多是將植物精油作為一個整體或者選擇精油中單一成分進行研究,而對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,需要對不同精油及不同活性成分間的協同作用進行深入研究。

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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：農產品加工及貯藏工程，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，E-mail：qinwen1967@aliyun.com。

TS255.3

A

1002-0306(2015)21-0368-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.068