甜樱桃果实采后病原菌及植物精油对其抑制效果研究进展

杜小琴,何靖柳,秦 文,李 玉,李 杰,郭元照,王玮琼,陈琴媛

(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

甜樱桃果实采后病原菌及植物精油对其抑制效果研究进展

杜小琴,何靖柳,秦 文*,李 玉,李 杰,郭元照,王玮琼,陈琴媛

(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

植物精油对果蔬采后病原微生物具有较强的抑制作用,其在果蔬防腐保鲜上的应用已成为研究热点。本文主要介绍了易引起甜樱桃果实采后腐烂的链核盘菌(Moniliniasp.)、葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、根霉菌(Rhizopussp.)、炭疽菌(Colletotrichumsp.)和链格孢菌(Alternariaalternata),以及植物精油对上述病原菌的抑菌效果,以期为植物精油在甜樱桃果实防腐保鲜上的应用提供参考。

甜樱桃,采后病原菌,植物精油,抑菌效果

甜樱桃(PrunusaviumL.)又名大樱桃、西洋樱桃,原产欧洲和西亚,为蔷薇科(Rosaceae)樱桃属(Cerasus)落叶乔木果树。甜樱桃果实色泽艳丽、甜酸可口、营养丰富[1-2],经济价值较高[3-4],但由于成熟时正值夏季,且成熟时间集中,加上果实皮薄,极易受到病原微生物的侵染,从而引起大量腐烂,这给甜樱桃的贮运和加工产业带来了巨大困难。降低甜樱桃果实采后腐烂,延长其贮藏保鲜期,关键在于抑菌防腐。

植物精油(Plant Essential Oil),又称香精油、芳香油和挥发油,属植物体内次生代谢物质,是一类可随水蒸气蒸馏,具有一定芳香气味且能在常温下挥发的油状物质的总称,也是一种环保高效的选择性化学杀菌剂[5],通常被认为是安全的(generally recognized as safe,GRAS)物质[6]。近年来关于植物精油及其主要成分对引起果蔬采后腐烂微生物的抑制作用,国内外研究者做了大量报道[7-8],也取得了很大的进展。本文主要介绍了引起甜樱桃果实采后腐烂常见的病原真菌,以及植物精油对链核盘菌、葡萄孢菌、炭疽菌、链格孢菌的抑制作用。了解病原菌及其生物学特性对采后病害的防治具有一定的价值,而将植物精油应用于果蔬采后防腐保鲜领域,从而取代或部分取代化学防腐剂,对保护环境、保证人体健康、提高果蔬贮藏能力均具有非常重要的意义。

1 甜樱桃果实采后主要病原菌

甜樱桃果实采后腐烂损失达25%～50%[9],主要由链核盘菌(Moniliniasp.)、葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、根霉菌(Rhizopussp.)、炭疽菌(Colletotrichumsp.)、链格孢菌(Alternariaalternata)、扩展青霉(Penicilliumexpansum)[10-11]等病原菌引起。

1.1 链核盘菌

链核盘菌(Moniliniasp.)是采后甜樱桃果实褐腐病(又名果腐病、菌核病)的病原菌,是目前引起甜樱桃果实采后腐烂最常见、危害最严重的病原菌之一[12-14],经常会引起贮运和销售中甜樱桃的大量腐烂[15],较常引起甜樱桃果实染病的链核盘菌主要包括2个种,即美澳型核果褐腐病菌(Moniliniafructicola)[16]和果生链核盘菌(Moniliniafructigena)[17]。

1.1.1 美澳型核果褐腐病菌 2005年张传飞等[18]从广州口岸进口的甜樱桃中分离出美澳型核果褐腐病菌,之后王卫芳等[19-20]也从大宗、美国进口的甜樱桃中鉴定出此病原菌,并发现该菌侵染甜樱桃果实后,表面会显现数个米粒大小的灰白色绒状菌落,随着时间的延长,霉粒逐渐扩大成近圆形的绒状霉团突出于表皮,数个簇生于果面,约 25 d后整个果面密布灰黄色霉层,果实腐烂,在PDA平板上Monilinia fructicola生长速度较快,培养7 d即可布满直径9 mm的培养皿,菌落初期灰白,后期呈榛子色或灰黄色至灰褐色,边缘整齐,产孢丰富,菌落表面的分生孢子堆会形成明显的同心状轮纹。

1.1.2 果生链核盘菌 该病原菌侵染甜樱桃果实后,初期果面形成褐色圆形斑点,之后逐渐扩展蔓延,到后期病斑蔓延至全果,果肉变褐、软腐,湿度大时病部表面产生同心轮纹状排列的灰褐色绒球状霉丛。刘志恒等[21]研究了该病原菌的生物学特性,发现其菌丝在PSA培养基、25 ℃、pH6.0及黑暗条件下生长最好;产孢最佳条件为PDA、木糖、NH4H2PO4、25 ℃、pH6.0;分生孢子在可溶性淀粉、NH4H2PO4、25 ℃、pH7.0的条件下萌发率最高;病菌菌丝致死温度为56 ℃、10 min。

1.2 葡萄孢菌

葡萄孢菌(Botrytis cinerea)是采后甜樱桃果实灰霉病的病原菌[22-23],张娜等[24]对采后低温贮藏过程中甜樱桃果实的致病菌进行了分离和鉴定,发现葡萄孢子实体从菌丝或菌核生出,分生孢子梗细长,有分支,略带灰色,顶端细胞膨大成球状,上面有许多小梗,小梗上着生分生孢子,分生孢子呈卵圆形,单细胞无色或灰色,聚生成葡萄穗状,在PDA培养基上,初期菌丝灰白色,后转为淡褐色,当菌落扩展并迅速至整个培养基时会长出黑色菌核,菌核形状不规则。葡萄孢菌侵染甜樱桃果实后病症首先发生在表皮的浅褐色部位,发病组织有明显的水渍状斑,之后感病组织逐渐变淡褐色,表面产生浅灰褐色、团粒状的柔软霉层。

1.3 根霉菌

根霉菌是采后甜樱桃果实软腐病(又名黑霉病)的病原菌,该菌主要果实运输和销售过程中发现,通常能引起采后甜樱桃果实染病的是匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)。何煜波等[25]在大连地区甜樱桃果实上分离鉴定出此病原菌,并发现该菌菌丝无隔膜,有孢囊孢子和假根,生长温度范围是10～30 ℃,pH生长范围是2.5～10.0。王海树等[26]认为根霉菌侵染甜樱桃后果实内部组织呈水渍状软腐,之后呈暗褐色软腐,用手触摸果皮即破,果汁流出,当发展到中后期时果实表面可长出许多白色菌丝体和细小的黑色点状物,即病菌的孢子囊。

1.4 炭疽菌

炭疽菌是引起采后甜樱桃果实炭疽病的病原菌[27],常发现于果实收获及运输之后。张娜等[24]研究认为炭疽病菌半知菌亚门、黑盘孢目、桃炭疽盘长孢菌(GloeosporiumlaeticalorBerk.)为甜樱桃采后主要病原菌,该菌子囊呈球形,孢子的形态为长卵圆形,单胞,无色,大小均匀,约为(11.0～23.0)μm×(4.0～5.0)μm。在PDA培养基上培养5 d时菌落四周呈灰白色,中央处渐转为褐色,上有分生孢子层,菌落表面有白色粉状。赵文萍等[26]发现炭疽菌侵染甜樱桃果实后,初期果面有茶褐色小斑点,之后病斑扩大,呈圆形、椭圆形凹陷,然后逐渐扩展至整个果面,使果面变黑、收缩、变形以致枯萎,天气潮湿时,可在病斑上长出橙黄色孢子堆。

1.5 链格孢菌

链格孢菌(Alternariaalternata)是采后甜樱桃果实黑斑病的主要病原菌[28]。据赵远征[29]研究报道该菌菌丝或气生菌丝发达,分生孢子梗单生或簇生,直立或弯曲,分隔,褐色或淡褐色,随着产孢作合轴式延伸,大小为(12.5～90.0)μm×(2.0～5.0)μm,在光照条件下该菌生长情况良好,最适生长温度为30 ℃,最适pH为6.0;燕麦培养基对菌落生长最有利,胡萝卜培养基最利于产孢;适宜该菌生长的碳源为果糖和蔗糖,氮源为硝酸钾,孢子萌发最适温度为30 ℃,最适pH为7.0,最佳碳源为木糖,最佳氮源为磷酸二氢铵。赵远征等[30]对病原菌的致病性进行了研究,结果发现病原菌可以直接侵染或通过自然孔口和伤口侵染甜樱桃果实,伤口接种的果实发病较重;病原菌产毒,且毒素具有较高的致病活性,特别是在高温、高湿环境下;病原菌具有较强的存活能力,在田间地表、田间地下10 cm、室内20、4 ℃冷藏、-20 ℃冷冻5种处理条件下均可越冬存活。

2 植物精油对甜樱桃果实采后病原菌的抑制作用

植物中含有多种生物活性物质,具有抗氧化、抗菌、杀虫等作用,而它们较常存在于精油中。植物精油对引起果蔬腐烂的微生物具有较强的抑制作用,其机理主要是通过破坏病原菌的细胞膜、细胞壁和DNA等结构,影响基因表达、细胞呼吸作用和能量代谢等途径,最终导致微生物细胞死亡[31]。

2.1 丁香精油对链核盘菌、毛霉菌的抑制作用

丁香精油对链核盘菌[32]、毛霉菌[33]有较好的抑制效果,李鹏霞[34]的研究发现褐腐病菌(Moniliniasp.)在离体条件下对丁香精油非常敏感,当精油浓度为0.15 mg/100 mL时病原菌就能完全停止生长,而当以最低抑菌浓度对苹果和枇杷进行活体实验时却发现丁香精油并不能完全抑制褐腐病菌的生长,且不同的接菌时间影响丁香精油对链核盘菌的抑制效果,接菌12 h后丁香精油处理对致病菌的生长的抑制效果最好,最高的抑制率可达91.44%,0 h次之,接菌24 h最差,这说明在利用植物精油进行抑菌保鲜时,研究其离体、活体抑菌效果很有必要。在使用浓度和接菌时间相同条件下,添加100 mg/L CaCl2能显著地提高丁香精油的离体、活体抑菌效果,表明植物精油在实践应用时,可通过与其它保鲜措施结合,降低植物精油在果蔬表面的使用量,达到理想效果。Rana等[35]认为丁香精油对毛霉菌有较好抑制效果的原因是其含有较多的丁香酚,丁香酚可引起病原菌孢子的变形和溶解,从而导致孢子内容物流出。

2.2 茶树精油对葡萄孢菌、炭疽菌的抑制作用

程赛等[36]研究发现茶树精油熏蒸处理可降低草莓果实灰霉病的发病率和病斑直径,抑制其孢子萌发和菌丝生长,当其熏蒸浓度达到1000 mg/L以上时,对葡萄孢菌菌丝和孢子的抑制率都达到 80%以上。而吴建挺等[37]发现,在1 g/L浓度下茶树精油对葡萄孢菌丝的抑制率为100%,Szczerbanik等[38]的体外实验也表明,茶树油等能较好地抑制葡萄孢菌的生长,推测其机理可能在于茶树精油以一种膜破坏剂的形式发挥作用,通过破坏膜结构,使病原菌细胞内钾离子泄漏,抑制细胞呼吸,刺激细胞自溶,导致细胞内电子密度物质损失,改变细胞形态学等[39]。Shao等[40]也认为茶树精油能引起葡萄孢菌细胞壁变厚,减小细胞膜上不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例,从而增加细胞膜通透性,导致细胞内容物外泄,最终病原菌死亡。

目前国内外关于利用植物精油对导致果蔬炭疽病进行抑菌的报道较多,特别是茶树精油。静玮等[41]研究发现20～40 μL的茶树精油能够显著抑制离体炭疽病菌的菌丝生长,且浓度越高抑制效果越明显,接种炭疽病菌的果实经茶树精油处理后病斑直径显著小于未处理果实,经茶树精油处理后果实在常温贮藏10 d后果皮颜色和硬度也显著优于未处理果实,这与李俊等[42]的结果相似。静玮等[43]认为4-松油烯醇和α-松油醇可能是茶树精油主要活性成分,且0.32 g/L 4-松油烯醇和α-松油醇处理对接种果实病斑直径的抑制效果显著好于茶树精油,朱德明等[44]认为茶树油对芭蕉炭疽菌的孢子产生能力具有抑制作用,对孢子形态也有影响。

2.3 百里香精油和肉桂精油对链格孢菌的抑制作用

研究表明百里香精油和肉桂精油对链格孢菌有较强的抑制作用,冯武[45]在研究植物精油对果蔬采后病害的防治时发现百里香精油和肉桂精油均能显著影响链格孢菌丝的生长,1000 μL/mL以上的的浓度就可有效杀死其孢子,当利用500 μL/L的肉桂精油在处理感染链格孢的樱桃番茄时,其腐烂率比对照降低34.2%,而加入适当浓度的NaCl、MgSO4、CaCI、KCl之后,其抑菌效果更加明显。蒋妮等[46]在研究香料植物挥发油的抑菌活性时发现0.5 g/L的肉桂精油对链格孢菌菌丝的抑制率为100%,对孢子萌发率的抑制率高于90%,Feng[47]、Ayala-Zavala[48]等也分别发现百里香精油和肉桂精油对抑制链格孢菌活性有较好的效果。关于肉桂精油对链格孢菌的抑制机理,冯武[45]认为其可以通过影响链格孢菌细胞膜的完整性和通透性来明显影响细胞的外渗率,从而抑制菌丝的生长,却不会对细胞壁造成可见的伤害,同时这两种植物精油在单独使用或与金属盐结合使用都可有效抑制链格孢芽管的形成和延长,从而抑制孢子的萌发。

3 结语

甜樱桃果实采后由病原真菌引起的腐烂严重,将植物精油应用于甜樱桃果实采后防腐保鲜有助于降低腐烂率,延长贮藏期、保持果实品质。然而目前关于将植物精油运用于甜樱桃贮运保鲜的报道不多,需要在以下4个方面加强:

(1)目前对甜樱桃果实的研究主要集中在采后生理和贮藏保鲜技术这2个方面,对采后病原菌进行分离鉴定和研究其生物学特性的较少,在采后贮藏过程中如何控制果实病原菌的发展还需要深入研究。

(2)目前针对如何抑制甜樱桃果实采后病原菌的研究,多限于离体实验,涉及活体的较少,研究植物精油在甜樱桃果实活体条件下对病原菌抑制作用的相关报道更少,对于在体内、体外抑菌实验都表现出较好抑制活性的植物精油,还可以做进一步研究,特别是对于植物精油和其它防治手段结合使用的研究,从而达到降低精油用量的目的。

(3)甜樱桃果实香气浓郁,利用植物精油进行抑菌保鲜时,研究植物精油的使用方法、作用时间及精油残留量的问题很有必要。

(4)植物精油成分十分复杂,现在的研究多是将植物精油作为一个整体或者选择精油中单一成分进行研究,而对其多种成分之间以及不同精油之间的相互作用的研究较少,需要对不同精油及不同活性成分间的协同作用进行深入研究。

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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，硕士研究生，研究方向：农产品加工及贮藏工程，E-mail：duxiaoqin1814@sina.com。

*通讯作者:秦文(1967-)，女，博士，教授，研究方向：果蔬采后生理及贮藏技术，E-mail：qinwen1967@aliyun.com。

TS255.3

A

1002-0306(2015)21-0368-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.068