新型柑橘貯藏保鮮劑的研究進(jìn)展

熊亞波，閆曉俊，顏 靜，秦 文,*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2.重慶科技學(xué)院安全工程學(xué)院，重慶 401331）

柑橘為蕓香科（Rutaceae）柑橘亞科柑橘屬（Citrus L.）植物，其種類繁多，包括橙、橘、柚、柑、檸檬及其雜交后代等[1]。柑橘的生產(chǎn)覆蓋了全球大部分國家，其中產(chǎn)量最高的包括美國、墨西哥、中國、印度、巴西等[2]。柑橘作為我國大宗水果之一，受到人們的喜愛，其種植面積和產(chǎn)量均居世界前列。柑橘類果實(shí)采后極易感染腐敗菌，導(dǎo)致果實(shí)的腐爛變質(zhì)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失而阻礙柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)外針對柑橘的采后腐爛現(xiàn)象進(jìn)行的貯藏方法研究已有很多，應(yīng)用較多的是化學(xué)殺菌劑，包括多菌靈、甲基托布津、抑霉唑、百菌清、敵克松等，這些化學(xué)藥品會導(dǎo)致一定的化學(xué)殘留和環(huán)境污染，且由于公眾的視線越來越傾向于無毒無害無殘留、綠色環(huán)保型防腐保鮮劑的應(yīng)用，所以化學(xué)殺菌劑的使用受到嚴(yán)格的限制。因此，研究者正在努力探尋新型無毒的、無污染的防腐保鮮方法。

柑橘果實(shí)在貯藏期間由于腐爛造成的損失非常嚴(yán)重，引起腐爛的主要包括青霉菌（Penicillium sp.）、綠霉菌（Penicillium digitatum）、蒂腐菌（Botryodiplodia theobromae）、黑腐病菌（black rot fungus）、酸腐菌（Geotrichum citri-aurantii）等，其主要侵染病害如表1所示[1]。其中以青霉菌引起的病害最為嚴(yán)重，該病害在貯藏期造成的損失一般為10%左右，有的甚至超過了30%，引起柑橘采后腐爛的青霉菌主要為意大利青霉（Penicillium italicum Wehmer）和指狀青霉（Penicillium digitatum Sace）[3]。

表1 不同柑橘果實(shí)在貯藏期間的浸染病害Table1 Different disseminated diseases of citrus fruits during storage

近些年來，利用天然產(chǎn)物作為柑橘果蔬保鮮材料的研究越來越多，如殼寡糖（chitosan oligosaccharide，COS）[4]、植物天然提取物精油[5]、微生物次級代謝產(chǎn)物槐糖脂[6]、拮抗菌[7]等。這些產(chǎn)物都具有較好的抑制柑橘腐敗菌生長的效果，且具有天然無毒、環(huán)保無污染等特點(diǎn)，同時(shí)也是今后防腐保鮮方法研究的熱點(diǎn)。

本文將綜合國內(nèi)外對以上幾種防腐保鮮方法的報(bào)道，對新型的柑橘防腐保鮮方法進(jìn)行歸類和探討，闡述各保鮮方法的特點(diǎn)及在柑橘采后貯藏保鮮中的利用現(xiàn)狀，綜合比較幾種柑橘保鮮方法的利弊并對今后的研究發(fā)展趨勢進(jìn)行討論。

1 動(dòng)植物多糖——?dú)す烟峭磕けｕr

1.1 殼寡糖概述

殼寡糖又稱寡聚氨基葡糖、甲殼低聚糖，可通過化學(xué)制備、物理制備、酶降解法[8-9]、糖基轉(zhuǎn)移法和復(fù)合降解法由甲殼素（幾丁質(zhì)）脫乙酰化的產(chǎn)物殼聚糖降解獲得。它是由2～10個(gè)氨基葡糖通過β-1,4糖苷鍵連接而成的低聚糖，也是天然糖中唯一大量存在的堿性氨基多糖[10]。研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖較殼聚糖具有更好的功能活性，且分子質(zhì)量越低，殼寡糖抗氧化效果越強(qiáng)[11]。魏新林等[12]研究推測殼寡糖的抑菌原理主要是由于分子中具有帶正電的游離氨基，它與微生物細(xì)胞壁中的電負(fù)性物質(zhì)結(jié)合，改變了微生物細(xì)胞膜的流動(dòng)性和通透性，從而抑制了微生物的生長。

1.2 殼寡糖在柑橘果實(shí)貯藏中的應(yīng)用

果蔬中殼寡糖保鮮技術(shù)主要應(yīng)用于芒果[13]、棗[14]、桃[15-16]、梨[17]等。利用殼寡糖對柑橘果實(shí)貯藏保鮮效果的研究已經(jīng)成為近幾年來的熱點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)殼聚（寡）糖對柑橘酸腐病菌（Geotrichum candidum）和黑腐病菌（Alternaria citri）有一定的抑制作用且具有差異性，在孢子萌發(fā)階段柑橘Geotrichum candidum對殼聚（寡）糖較敏感，在菌絲生長階段柑橘A.citri對殼聚（寡）糖更為敏感，且殼聚糖對病原菌G.candidum和A.citri的半數(shù)抑制濃度（IC50）分別為4.0、1.9 mg/mL，而殼寡糖對相應(yīng)所選病原菌的IC50為0.70、0.37 mg/mL，由此看出殼寡糖對兩種病原菌菌絲擴(kuò)展的抑制效應(yīng)優(yōu)于殼聚糖[18]。王麗等[19]通過離體實(shí)驗(yàn)和活體實(shí)驗(yàn)研究了殼聚（寡）糖對柑橘酸腐菌、黑腐菌的抑制作用，結(jié)果表明，殼聚糖和殼寡糖均不同程度地減低了柑橘果實(shí)兩種病害的發(fā)病率，濃度越高抑菌效果越好，且相同條件下，殼寡糖處理后果實(shí)柑橘酸腐菌、黑腐菌病情指數(shù)要比殼聚糖處理后低3%～20%，可見殼寡糖的抑制效果優(yōu)于殼聚糖。從以上結(jié)論可以看出，殼寡糖針對特殊微生物具有較好的抑菌效果。

黃艷等[20]研究了殼寡糖浸泡過后對接種炭疽菌的柑橘果實(shí)的損傷程度、抗病作用中活性氧變化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，殼寡糖處理能明顯降低柑橘果實(shí)發(fā)病率，隨著誘導(dǎo)時(shí)間增加，發(fā)病率由70%降至38%，且提高了柑橘貯藏過程中抗氧化酶的活性，如在誘導(dǎo)第1天和第2天時(shí)，殼寡糖處理后柑橘果皮的超氧化物歧化酶活性分別比對照果實(shí)升高了22.83%和19.42%。學(xué)者同時(shí)研究了殼寡糖處理對柑橘貯藏品質(zhì)和生理的影響，發(fā)現(xiàn)殼寡糖不僅能夠起到殺菌作用，同時(shí)可以保持柑橘良好的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，延長了果實(shí)的貯藏期[4,21]。

2 植物源提取物——精油處理保鮮

2.1 精油概述

天然植物提取物一般是從天然香辛料和部分中草藥中提取得到的，包括桃金娘科的丁香、眾香，唇形科的百里香、迷迭香、薄荷等，蕓香科的柑橘類、檸檬、橙類，樟科的肉桂、月桂，胡椒科的胡椒、花椒，茄科的辣椒、山雞椒等和百合科的洋蔥、大蒜，姜科的高良姜、生姜，肉豆寇科的肉豆寇等[22]。這些天然植物提取物又稱為植物精油。

關(guān)于植物精油的抑菌機(jī)理說法多種多樣，且目前沒有定論，但學(xué)者普遍認(rèn)為植物精油的抑菌活性與其結(jié)構(gòu)中的特殊官能團(tuán)、衍生或嵌入的各種基團(tuán)有著密切關(guān)系，主要是通過破壞細(xì)胞膜或影響能量代謝途徑從而達(dá)到抑菌作用[23-26]。

2.2 精油在柑橘果實(shí)貯藏中的應(yīng)用

據(jù)研究，許多植物都具有一定的抗菌作用，從植物中提取的殺菌劑已被廣泛應(yīng)用于果蔬防腐保鮮中。近幾年，人們逐漸發(fā)現(xiàn)由酸腐菌引起的柑橘腐爛變質(zhì)也會對柑橘產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。酸腐病是柑橘貯運(yùn)中最常見、最難防治的病害之一。在柑橘類中，檸檬和酸橙最易患酸腐病。劉霞[5]利用百里香精油、肉豆蔻精油、鼠尾草精油、按樹精油和溫郁金精油5種植物精油對柑橘果實(shí)進(jìn)行了體外熏蒸和體外直接接觸處理，其中百里香精油的抑菌效果最好，且隨著百里香精油濃度的升高，其抑菌效果也逐漸升高。

Regnier等[27]運(yùn)用混合精油對柑橘常見病菌酸腐病菌和指狀青霉進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)，檸檬草和薄荷精油在劑量為750～1 000 μL/L范圍內(nèi)對這兩種柑橘病菌防治效果最好。胡軍華等[28]研究了47種植物提取物對3種柑橘常見貯藏病原菌活性的抑制作用，發(fā)現(xiàn)獨(dú)活、川芎和五加皮提取物對柑橘青霉病菌、柑橘綠霉病菌和柑橘酸腐病菌的抑菌活性顯著高于其他植物的提取物，且抑菌作用明顯。Dixit等[29]采用0.3%藿香精油浸漬處理柑橘60 min后，于低溫和常溫條件下貯藏30 d無腐爛，而對照組腐爛率分別達(dá)20%、30.6%，其中熏蒸處理效果好于浸漬處理。

當(dāng)然并不是植物精油的濃度越高，抑菌效果越好，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)精油濃度過高時(shí)會造成部分果蔬的褐變[30]。

3 生物保鮮劑——槐糖脂和拮抗菌

3.1 槐糖脂

3.1.1 槐糖脂概述

槐糖脂是一類含有槐糖基團(tuán)的混合物的總稱，兩種主要類型槐糖脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。槐糖脂被首次發(fā)現(xiàn)于1954年，研究者發(fā)現(xiàn)菌株Torulopsis sp.能以十六烷碳源為底物合成一種糖脂混合物，該混合物被命名為槐糖脂[31]。槐糖脂是微生物代謝產(chǎn)物，它的產(chǎn)生菌多種多樣，假絲酵母屬微生物為槐糖脂的主要產(chǎn)生菌[32-33]。其產(chǎn)生菌來源于自然界，原料本身無毒無副作用，因此槐糖脂具有無污染的特點(diǎn)。

圖1 兩種主要類型的槐糖脂F(xiàn)ig.1 Two main types of sophorolipids

槐糖脂具有很強(qiáng)的微生物抑制作用[34]。Yoo等[35]研究發(fā)現(xiàn)槐糖脂可以抑制疫霉菌及腐霉菌的生長，同時(shí)降低孢子的游動(dòng)。針對槐糖脂對果蔬殺菌防腐保鮮的研究越來越多。胡靜等[36]研究發(fā)現(xiàn)槐糖脂對金黃色葡萄球菌具有明顯的抑制作用，最低抑菌質(zhì)量濃度為1.562 5 mg/mL，槐糖脂的最佳抑菌pH值范圍為3～7，且熱穩(wěn)定性良好。同時(shí)通過抑菌機(jī)理實(shí)驗(yàn)說明槐糖脂的抑菌機(jī)理之一是破壞菌體的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁。

3.1.2 槐糖脂在柑橘果實(shí)貯藏中的應(yīng)用

袁兵兵等[37]從腐爛的柑橘果實(shí)表面分離得到致腐菌（青霉菌），并利用擬威克酵母（Wickerhamiella domercqiae）生產(chǎn)出槐糖脂，通過離體實(shí)驗(yàn)證明了槐糖脂對果實(shí)致腐真菌具有很好的抑制作用，當(dāng)槐糖脂質(zhì)量濃度為10.0 g/L時(shí)抑菌率為100%，它不僅可以用于果實(shí)生長發(fā)育期霉菌感染的預(yù)防，而且可以用于采摘后以及運(yùn)輸過程中對致腐真菌的抑制，延長貯存期。但是槐糖脂對致腐真菌的抑制機(jī)理還不清楚，可能是通過破壞霉菌菌絲和孢子的細(xì)胞壁而導(dǎo)致霉菌死亡[6]。

針對槐糖脂的抑菌研究還很少[38-39]，同樣針對槐糖脂在果蔬保鮮方面的研究才剛剛起步，因此還需要研究者進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。

3.2 拮抗菌

3.2.1 拮抗菌概述

迄今為止，人們已經(jīng)篩選出了百余種拮抗菌，主要包括細(xì)菌、小型絲狀真菌、酵母三大類。果蔬拮抗菌是對果蔬病原菌具有拮抗作用，能夠抑制果蔬病原菌生長，從而起到抑制果蔬病變的一類微生物。由于拮抗菌的種類繁多，作用機(jī)理各不相同，無法準(zhǔn)確地定義拮抗菌對病原菌的作用機(jī)理。目前關(guān)于拮抗菌的作用機(jī)理有以下幾種說法：競爭作用、對病原菌的寄生作用、誘導(dǎo)寄主抗病作用、產(chǎn)生抗生素或抗菌活性物質(zhì)等[40]。

根據(jù)目前的研究，可將用于柑橘采后病害的主要拮抗菌分為芽孢桿菌屬（Bacillus sp.）[41-43]、假單胞菌屬（Pseudomonas sp.）[44-45]、木霉屬（Trichoderma sp.）[46]、假絲酵母屬（Candida sp.）[47]、畢赤酵母屬（Pichia sp.）[48]等。

3.2.2 拮抗菌在柑橘果實(shí)貯藏中的應(yīng)用

拮抗菌應(yīng)用于柑橘果實(shí)采后病害的防治已經(jīng)成為熱點(diǎn)，它不僅能夠提高病害防治效果，有針對性地抑制病原菌，而且較化學(xué)防治方法更好，不會產(chǎn)生耐藥菌。許萍[49]從果園土壤中分離出一株解淀粉芽孢桿菌RY3，將其應(yīng)用于柑橘采后常見病原菌的抑制作用實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它對柑橘綠霉病菌、青霉病菌和蒂腐病菌抑制作用相對較好，抑制率分別為77.8%、64.1%、51.3%。另外還發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的抗菌蛋白對綠霉病菌菌絲有消融作用，從而使病菌細(xì)胞膜遭受破壞，造成死亡。張靜等[50]利用一株從棉花維管束中分離得到的枯草芽孢桿菌PY-1對柑橘采后綠霉病進(jìn)行防治研究，通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PY-1及其無菌發(fā)酵液對指狀青霉均有很好的抑制效果，抑菌圈直徑分別是（39±1）mm和（20±1）mm。并且體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PY-1對綠霉病具有較好的抑制作用，且抑制效果強(qiáng)弱依次是發(fā)酵液＞菌懸液＞無菌發(fā)酵液＞熱處理發(fā)酵液。范青等[51]從土壤中分離得到枯草芽孢桿菌B-912作為生防拮抗菌，研究其對柑橘青、綠霉病的抑制效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較高的貯藏溫度有利于拮抗菌對病菌的抑制作用，活菌液處理的果實(shí)在25℃條件下貯藏的發(fā)病率及病斑直徑均小于15℃條件下貯藏的果實(shí)，24 h后接種病菌孢子的果實(shí)其發(fā)病率及病斑直徑一般都高于48 h后接種的果實(shí)，又通過實(shí)驗(yàn)證明枯草芽孢桿菌的抑菌機(jī)理主要是產(chǎn)生抗菌素。龍超安等[7]從柑橘果園根際土壤中分離得到一株對柑橘青、綠霉病菌有強(qiáng)烈拮抗作用的酵母菌株34-9，在活體和離體實(shí)驗(yàn)中對病原菌都具有較強(qiáng)的抑制作用，由于酵母菌株34-9緊緊包圍在病原菌菌絲周圍，致使病原菌的原生質(zhì)體濃縮和菌絲畸形。

4 結(jié) 語

本文介紹的幾種新型保鮮劑應(yīng)用前景非常廣闊，但實(shí)現(xiàn)柑橘采后商品化處理還需要更進(jìn)一步的研究。殼寡糖在柑橘采后貯藏的研究雖然較多，但殼寡糖的作用機(jī)理尚不明確，其貯藏保鮮機(jī)理還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。植物精油由于其成分的不確定性，其有效成分容易受生長季節(jié)和地理環(huán)境改變的影響，不確定性很多[52]。同時(shí)由于精油香氣特殊，關(guān)于其是否有香氣殘留從而影響果實(shí)本身氣味的研究還很少，因此存在很多亟待解決的問題。今后的研究重點(diǎn)可能會轉(zhuǎn)向植物精油的具體成分分析以及從微觀的角度解讀精油的抑菌原理等方向。針對槐糖脂的研究只停留在離體實(shí)驗(yàn)，沒有應(yīng)用到實(shí)際的柑橘果實(shí)防腐保鮮上，若要應(yīng)用到實(shí)際的貯藏保鮮中還需要大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。拮抗菌只能抑制貯藏過程中浸染的病原菌，并且針對拮抗菌的抑菌原理也尚無定論。

因此，今后應(yīng)主要針對新型保鮮方法的機(jī)理進(jìn)行研究；并且探討保鮮方法之間的合理復(fù)配，以期提高貯藏保鮮效果，找出柑橘果實(shí)采后貯藏的較好方法，以實(shí)現(xiàn)其貨架期和商品率的最大化。

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