熱處理結合β-氨基丁酸對蘋果采后青霉病的控制

李永才，尹 燕，陳松江，畢 陽，申曉晶，吳岳華

(甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070)

熱處理結合β-氨基丁酸對蘋果采后青霉病的控制

李永才，尹 燕，陳松江，畢 陽，申曉晶，吳岳華

(甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070)

研究熱處理、β-氨基丁酸(BABA)及其復合處理對蘋果青霉病控制效果的影響，并對其復合處理條件進行優化。研究表明45℃熱處理和BABA單獨處理均能降低處理后損傷接種Penicillium expansum的蘋果病斑直徑的擴展，45℃熱處理8min與50mmol/L BABA處理5min其病斑直徑僅為對照的82.86%、80.76%。初步復合處理實驗表明熱與BABA復合處理先后順序對青霉病控制效果無顯著性差異，處理間隔時間對控制效果有一定的影響。對復合處理條件進行正交試驗優化，結果表明熱處理時間對試驗結果的影響最大，最優處理條件為45℃熱處理6min、間隔10min后以50mmol/L BABA浸泡處理。驗證實驗表明，熱與BABA復合處理能有效縮短熱處理時間并顯著地提高對蘋果采后青霉病的控制效果。

蘋果；青霉病；熱處理；β-氨基丁酸

擴展青霉(Penicillium expansum)引起的青霉病是蘋果貯藏期間的主要侵染性病害之一，即使在低溫貯藏條件下蘋果感病后也會發生腐爛。到目前為止，生產實踐中仍主要依靠人工合成殺菌劑來防治水果采后病害的發生。但是，長期使用化學藥劑導致病菌產生的抗藥性，降低了化學藥劑的防病效果，同時生產上頻繁使用化學藥劑造成農藥殘毒量增加不但威脅著人類的健康，而且會造成環境污染。因此，研究并利用化學殺菌劑的替代物來防治果蔬的病害已勢在必行[1-3]。

β-氨基丁酸(β-aminobutyric acid，BABA)是從經暴曬的番茄根系中分離得到的一種次生代謝非蛋白氨基酸。Oort等[4]在1960年最早發現用BABA處理番茄植株后能誘導番茄對晚疫病的抗性，通過利用擬南芥突變體作為實驗材料開展BABA誘導植物抗病性的研究，越來越顯示出BABA作為一種高效、廣譜的非蛋白氨基酸植物誘抗劑的潛能。近年來，研究還發現BABA能誘導葡萄、馬鈴薯等多種作物產生對多種病害的抗性[5-8]。

采后熱處理是用來控制采后果蔬的成熟衰老，減少病害與損失的一種處理方法，作為一種可替代化學防腐的安全無毒的物理方法，已在多種果蔬的采后病害控制中進行了研究和應用[9-10]。熱處理可通過促使病原物細胞果膠酶鈍化或相關蛋白變性、脂質降解、激素破壞、營養耗竭或有毒中間產物積累導致代謝失調而直接作用于采后病原物[11]。研究發現，38、42℃和46℃的熱水處理能有效地抑制P. expansum孢子的萌發[12]，且38℃、96h熱空氣處理能較好控制在處理前接種P. expansum的蘋果青霉病的發生[12-16]。熱處理還能通過產生抗菌物質或病程相關蛋白，或提高抗性酶活性等而誘導果實產生抗病性[17-18]。邵興鋒等[19]研究發現熱處理后再接種病原菌能顯著降低蘋果青霉病的發病率，且能顯著提高果實組織中苯丙氨酸解氨酶(PAL)和過氧化物酶(POD)活性、木質素和總酚含量。

熱水和BABA處理雖然是代替化學合成殺菌劑的潛在采后病害控制方法，但其單獨使用在控制效果上相對于化學殺菌劑仍存在一定的局限性，因此必須加強采后病害的綜合控制方法研究。本實驗旨在研究熱水與BABA復合處理對蘋果青霉病的防治效果，并對其最佳的復合處理方案進行探討。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

國光蘋果(Malus domesticaBorkh. cv. Ralls Janet)為市購，剔除病、傷果，選擇大小、果色均勻且成熟度一致的果實，分組待用；病原菌擴展青霉(Penicillium expansum)分離于腐爛的蘋果上。擴展青霉在馬鈴薯培養基(馬鈴薯200g、葡萄糖20g、瓊脂20g、水1000mL。115℃滅菌20min)28℃培養7d，用接種環在培養好的霉菌試管斜面上刮取適量孢子，轉移到無菌生理鹽水中，用血球計數板計數，并用無菌生理鹽水調整至所需濃度，待用。

β-氨基丁酸 美國Sigma公司。

HH- 4型恒溫水浴鍋 金壇市榮華儀器制造有限公司；超凈工作臺 蘇凈集團蘇州安泰技術有限公司；高壓滅菌鍋 北京廣順科技發展有限公司；電熱恒溫培養箱 上海一恒科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 熱處理溫度和時間的確定

蘋果先用體積分數2%的次氯酸鈉溶液浸泡 2min，清水沖洗，晾干。然后分兩組處理。第1組：在2 0(常溫，對照)、40、45℃和50℃的恒溫水浴鍋中處理8min；第2組：在45℃恒溫水浴鍋中分別處理3、8、13min和18min，以不處理(0min)為對照。處理后晾干，48h后用滅菌接種器(直徑3mm)，在蘋果赤道部位均勻刺4個深2mm的孔，隨后取20μL 5×105CFU/mL擴展青霉孢子懸浮液接入孔內。經以上處理的果實經聚乙烯(PE)袋包裝后，室溫(20℃±2℃)貯藏7d，測病斑直徑。

1.2.2 BABA處理濃度的確定

選擇均勻一致、無傷病的果實，用2%次氯酸鈉浸泡2min，清水沖洗后，在0、25、50、100mmol/L BABA溶液中浸泡5min，自然風干后，用PE袋包裝后室溫存放，48h后接種病原物，接種方法同1.2.1節。處理的果實PE袋包裝后室溫(20℃±2℃)貯藏7d，測病斑直徑。

1.2.3 熱與BABA復合處理順序與間隔時間確定

在1.2.1節和1.2.2節最佳條件的基礎上，對消毒的果實分別進行45℃熱浸泡8min后，間隔10、15、20、25min用50mmol/L BABA浸泡處理；50mmol/L BABA浸泡后，間隔10、15、20、25min進行45℃熱處理8min，自然風干后，用PE袋包裝后室溫下存放，48h后接種病原物，接種方法同1.2.1節。以常溫處理為對照。處理后果實PE袋包裝后室溫(20℃±2℃)貯藏7d，測病斑直徑。

1.2.4 熱和BABA復合處理條件優選

在單因素試驗基礎上，按L9(34)正交表設計(表1)研究熱處理溫度、BABA濃度、熱處理時間、復合處理間隔時間等因素對蘋果青霉病的控制效果。

表1 熱及BABA復合處理正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels in orthogonal array

1.3 數據處理

試驗結果用SPSS/PC 統計軟件(版本14.0)進行鄧肯氏多重差異分析(P＜0.05)，對于正交試驗采用直觀分析法分析。柱形圖中豎線代表標準誤，相同字母表示差異不顯著(P＜0.05)。

2 結果與分析

2.1 熱處理溫度和時間對蘋果采后青霉病防治效果比較

不同溫度和時間的熱處理對損傷接種的蘋果青霉病的擴展均有一定影響(圖1)。其中45℃的熱處理控制效果最佳，其病斑直徑顯著低于對照(P＜0.05)，僅為對照的88.55%，而50℃熱處理時，其病斑直徑高于對照。在對熱處理溫度篩選的基礎上，研究熱處理時間對蘋果青霉病的控制，結果表明45℃熱處理8min，對蘋果青霉病的控制效果最佳，其病斑直徑僅為24.17mmol/L，顯著低于其他處理和對照(P＜0.05)。

圖1 熱處理溫度(A)和熱處理時間(B)對蘋果青霉病病斑的影響Fig.1 Effect of heat treatment with different temperatures and duration time on blue mold rot lesion diameter in apple fruits

2.2 BABA對蘋果采后青霉病的防治效果

BABA處理后在室溫條件下貯藏7d對蘋果青霉病病斑擴展具有一定的抑制作用。圖2表明各濃度處理后的蘋果果實青霉病病斑直徑均低于未作任何處理的對照組，其中50mmol/L BABA處理效果最佳，病斑直徑分別為23.56mmol/L，與對照(病斑直徑為29.17mmol/L)相比差異顯著(P＜0.05)，僅為對照的80.76%。而25mmol/L和100mmol/L BABA處理果實的病斑直徑略低于對照，差異不顯著。

圖2 BABA濃度對蘋果青霉病病斑的影響Fig.2 Effect of BABA treatment with various concentrations on blue mold rot lesion diameter in apple fruits

2.3 熱處理及BABA復合處理順序及間隔時間對蘋果采后青霉病的防治效果比較

在單因素試驗基礎上進行初步復合處理，結果表明無論先熱處理還是先BABA處理的果實的病斑直徑均顯著低于對照(P＜0.05)，且復合處理的病斑直徑均隨間隔時間的增長呈先降低后增加的趨勢(圖3)。其中對于熱處理后BABA處理，間隔15min處理組的蘋果果實的病斑直徑最小，控制效果顯著好于其他處理(P＜0.05)，其病斑直徑僅為對照組的72.57%。而對于先進行BABA處理后熱處理，間隔20min效果較好，其病斑直徑相當于于對照組的74.67%(P＜0.05)。總的來看，復合處理先后順序不同對蘋果青霉病的控制作用效果差異不顯著，但熱處理后BABA處理效果較好。因此后面正交試驗的復合處理順序選擇熱處理后的BABA處理。

圖3 熱處理和BABA復合處理的不同順序和間隔時間對蘋果青霉病病斑的影響Fig.3 Effect of combined treatment with different orders and interval times on blue mold rot lesion diameter in apple fruits

2.4 熱處理及BABA的最佳復合處理條件

圖4 最優條件下熱和BABA復合處理對蘋果青霉病病斑的影響Fig.4 Effect of combined treatment with hot water and BABA under optimal conditions on blue mold rot lesion diameter in apple fruits

按照表1的因素水平設計L9(34)正交試驗，對復合處理條件進一步優化。由表2直觀分析可見各因素對試驗結果產生影響的主次順序為C＞B＞A＞D，即熱處理時間＞BABA濃度＞熱處理溫度＞復合處理間隔時間，其中熱處理時間對試驗結果的影響最大。最佳水平組合為C1B2A2D1，即復合處理對蘋果青霉病控制的最優條件為45℃熱處理6min、用50mmol/L BABA間隔10min后浸泡處理。

表2 熱及BABA復合處理方案正交試驗設計及結果Table 2 Orthogonal array layout and experimental results

驗證實驗結果表明以優選組合條件處理對蘋果青霉病的控制效果顯著優于對照和熱與BABA單獨處理(圖 4)。

3 討 論

熱處理在果蔬采后病害的控制中已取得了一定的效果，諸如番茄預先經38℃熱空氣處理后，能減少由灰霉菌(Botrytis cinerea)引起的爛果率[20]。38℃處理也能減少蘋果由青霉菌(P. expansum)和灰霉菌(B. cinerea)引起的爛果率[10]。芒果果實經53℃熱水浸泡處理10min后，爛果率顯著減少[21]。52℃熱處理10min能顯著降低處理后接種炭疽病菌(Colletotrichum musae)的香蕉果實病斑直徑的擴展[18]。但熱處理不當容易導致熱傷害的發生，如高于42℃紅富士蘋果即受熱傷害，出現內部崩潰現象[16]，而過低的溫度或者較短的處理時間不能控制病害的發生。熱處理與其他方法復合控制病害的方法，可有效地降低處理溫度、縮短處理時間。本研究結果發現，BABA與熱復合處理，雖未能降低熱處理溫度，但與熱單獨處理相比，處理時間縮短了2min。研究還發現鈣處理、生物防治和電離輻射等非化學處理方法協同熱處理用于采后病害控制[22-24]，效果均優于其單獨處理。復合處理順序和間隔時間對病害的控制具有一定的影響，本實驗結果表明熱與BABA復合處理先后順序對控制效果無顯著性差異，而處理間隔時間對控制效果有一定的影響，間隔15～20min效果較好。在柑橘和芒果上研究發現，熱與電離輻射復合處理效果與其處理順序和間隔時間相關，一般熱處理后24h之內進行輻射處理效果較好[23-24]。

BABA具有高效、廣譜的非蛋白氨基酸植物誘抗劑的潛能。但由于抗病程度有限且BABA誘導的抗病性對病菌無直接殺傷作用，同時其誘抗效果受植物、病原菌及環境條件的影響而存在差異。單純用BABA 作為誘抗劑，生產成本高，限制了其在生產上的推廣應用[5]。本研究結果表明，熱處理能有效增強BABA對蘋果抗病性的誘導，有利于降低BABA的使用劑量，但有關其作用機理尚待進一步研究。

4 結 論

4.1 熱和BABA單獨處理均能降低損傷接種Penicillium expansum的蘋果病斑直徑，其中，45℃熱處理8min與50mmol/L BABA處理使其病斑直徑僅分別為對照的82.86%、80.76%。

4.2 熱處理與BABA復合處理能有效控制蘋果青霉病。復合處理中先后順序對控制效果無顯著性差異，而處理間隔時間對控制效果有一定的影響，其中熱處理后BABA處理，間隔15min處理組的果實的病斑直徑最小，控制效果顯著優于其他處理(P＜0.05)，其病斑直徑僅為對照組的72.57%。

4.3 在處理條件優化試驗中對控制效果產生影響的因素主次順序為熱處理時間＞BABA濃度＞熱處理溫度＞復合處理間隔時間，其中熱處理時間對結果的影響最大。最優處理條件為45℃熱處理6min、用50mmol/L BABA間隔10min 后浸泡處理。驗證實驗表明熱處理能顯著增強BABA對蘋果抗青霉病的誘導作用，有望成為取代傳統化學殺菌劑的蘋果采后病害綜合防治新技術。

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Effect of Hot Water Treatment Combined withβ-Aminonbutyric Acid on Incidence of Blue Mold Rot Disease in Postharvest Apple Fruits

LI Yong-cai，YIN Yan，CHEN Song-jiang，BI Yang，SHEN Xiao-jing，WU Yue-hua
(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

The effects of hot water treatment and/orβ-aminobutyric acid (BABA) treatment on the incidence of blue mold rot disease in postharvest apple fruits were studied. Combined hot water and BABA treatment conditions were also optimized by orthogonal array design. The results showed that hot water and BABA treatment alone could effectively reduce lesion diameter of apple inoculated withPenicillium expansum. The lesion diameters of apple fruits treated with 45 ℃ hot water alone for 8 min and with 50 mmol/L BABA alone for 5 min were 82.86% and 80.76%, respectively, when compared with the control.In addition, the combined order of hot water and BABA had no significant effect on disease control; however, the interval time had an obvious effect on disease control. The optimal conditions for combined hot water and BABA treatment were hot water treatment at 45 ℃ for 6 min and then 50 mmol/L BABA treatment for 5 min with an interval of 10 min. Validation experiments also indicated that combined treatment with hot water and BABA can effectively shorten duration time of heat treatment and significantly improve disease control capability for blue mold rot in postharvest apple fruits.

apples；blue mold；heat treatment；β-aminobutyric acid

TS255.3；S668.4

A

1002-6630(2011)06-0265-05

2010-06-04

國家自然科學基金項目(30960243)

李永才(1973—)，男，副教授，博士，研究方向為果蔬采后生物學。E-mail：liyongcai@gsau.edu.cn