探索拮抗微生物及其次級代謝產物對芒果冷鏈保鮮效果的影響

周煒凱 劉萍茹 陳心怡 吳曉梅 薛斌

摘 要：微生物間的拮抗作用可以抑制其中一種微生物的生長，抑制率高且不會引入其他成分。芒果作為一種熱帶經濟價值較高的水果，一直飽受炭疽病的侵害。本文以巨大芽孢桿菌為例探討拮抗微生物及其次級代謝產物對芒果炭疽病的抑制作用。抑菌實驗和果實噴淋實驗表明，巨大芽孢桿菌可以抑制炭疽病的發生，其次級代謝產物也可以延緩芒果的成熟，從而減小芒果在運輸和保藏過程中的腐爛率。延長貯藏期和完善保鮮度可以提高經濟效益以及水果食用價值，為消費者提供安全、健康的水果產品。

關鍵詞：拮抗微生物;芒果;巨大芽孢桿菌;冷鏈保鮮

Exploring the Effects of Antagonistic Microorganisms and Their Secondary Metabolites on the Cold Chain Preservation of Mango

ZHOU Weikai， LIU Pingru， CHEN Xinyi， WU Xiaomei， XUE Bin*

（Guangzhou College of Technology and Business， Faculty of Engineering， Guangzhou 510850， China）

Abstract： A large number of studies have shown that the antagonism between microorganisms can inhibit the growth of one of the microorganisms with a high inhibition rate without introducing other components. As a tropical fruit with high economic value， mango has been suffering from anthracnose. In this paper， Bacillus megaterium was used as an example to investigate the inhibitory effect of antagonistic microorganisms and their secondary metabolites on mango anthracnose. Bacillus megaterium can inhibit the occurrence of anthracnose， and its secondary metabolites can also delay the ripening of mangoes， thereby reducing the decay rate of mangoes during transportation and storage. Extending the storage period and improving the freshness can improve economic efficiency and fruit edible value， and provide consumers with safe and healthy fruit products.

Keywords： antagonistic microorganisms; mango; Bacillus megaterium; cold chain preservation

芒果，為漆樹科（Anacardiaceae）芒果屬（Mangifera）熱帶常綠大喬木，又稱“庵羅果、悶果”，原產于印度及馬來西亞，為漿果狀核果，果肉細膩，因其獨特的香味和口感深受消費者的青睞。芒果果實富含多種營養成分，尤其是維生素A的含量遠高于其他水果，其原料可供直接使用或經加工后做成果汁、果漿等產品出售[1]。近年來，芒果的栽培面積不斷擴大，產量也逐年上升。中國作為世界主要芒果生產國之一，產量龐大。芒果產業也逐漸成為中國熱帶地區農民主要收入來源之一。

芒果采收的季節一般在高溫高濕的夏季，而芒果屬于呼吸躍變型果實，其在采后易因后熟而腐爛，這不僅直接損害了農民的經濟利益，還造成了巨大的資源浪費和經濟損失，嚴重限制了芒果產業鏈發展[2]。芒果炭疽病是芒果腐敗的重要病癥之一，病原為盤長孢狀刺盤孢菌，屬半知菌亞門黑盤孢目炭疽菌屬（Colletotrichum gloeosporioides）。成熟的芒果果實容易受到病菌的侵染，開始時會形成黑褐色圓形病斑，隨后逐漸擴展成圓形或接近圓形的黑褐色凹陷斑點。在后期，多個病斑合并成較大的不規則斑點，整個果實逐漸腐爛。如何保持芒果的采后品質，特別是防治炭疽病對果實侵染造成的腐敗，是當前芒果保鮮領域亟待解決的問題[3]。

在芒果的保鮮方法中，主要包括物理保鮮法、化學保鮮法和生物保鮮法。其中生物保鮮法是近幾年更安全、更經濟一種保鮮技術。它主要是利用拮抗微生物對果蔬病原菌的抑制作用從而達到保鮮效果。巨大芽孢桿菌作為拮抗微生物中的一種，已被證明對水稻紋枯病菌、花生黃曲霉病、魔芋軟腐病菌等有較顯著的防治作用，但目前將巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物應用到芒果炭疽病防治中的報道較少。本文通過提取巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物進行培養皿實驗和直接作用至芒果表皮，觀察并對比其抑菌效果，為芒果的生物保鮮技術提供依據。

1 抑菌實驗

1.1 實驗材料與設備

1.1.1 材料與試劑

巨大芽孢桿菌由廣東省微生物菌種保藏中心提供（菌株編號為GDMCC）;LB液體培養基胰蛋白胨5.0 g，酵母浸粉2.5 g，葡萄糖1.0 g，瓊脂15.0 g，蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0;營養肉湯：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，氯化鈉5 g，蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0;營養瓊脂培養基：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，氯化鈉5 g，瓊脂17 g，蒸餾水1 000 mL，pH值調至7.0[4]。

1.1.2 儀器與設備

實驗所用儀器設備如表1所示。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗菌液制備

（1）巨大芽孢桿菌發酵液的制備。巨大芽孢桿菌粉末倒入LB液體培養基中活化培養，在搖床上以150 r/min的轉速37 ℃恒溫培養24 h;無菌操作將活化后的菌株接種在斜面上，于37 ℃培養箱中培養24 h;無菌操作挑取斜面上的菌斑接種在營養肉湯中，在搖床上以150 r/min的轉速37 ℃恒溫培養24 h，即得到巨大芽孢桿菌發酵液。

（2）巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液的制備。將以上巨大芽孢桿菌發酵液于超聲波中振搖30 min，再于恒溫水浴鍋中以75 ℃水浴1 h，可起到滅菌的作用，同時保留次級代謝產物，即得巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液[5]。

（3）芒果炭疽病菌菌液的制備。按1 cm×1 cm尺寸剪下芒果果實上的黑斑5塊，放入經過滅菌的0.9%生理鹽水中，攪拌均勻，吸取上清液，即得芒果炭疽病菌菌液。

1.2.2 抑菌活性測定方法

（1）巨大芽孢桿菌抑菌活性測定。采用濾紙片擴散法，用移液槍取1 mL上述芒果炭疽病菌菌液于營養瓊脂培養基的平板上，搖晃培養基使菌液分布均勻，將直徑2 cm的濾紙片浸泡在上述巨大芽孢桿菌發酵液中，待濾紙片完全浸濕后，將其置于平板中間，每組做3個平板，在培養箱中以27 ℃培養。24 h后取出濾紙片，再以27 ℃繼續培養12 h，觀察抑菌圈。

（2）巨大芽孢桿菌次級代謝產物抑菌活性測定。采用濾紙片擴散法，用移液槍取1 mL上述芒果炭疽病菌菌液于營養瓊脂培養基的平板上，搖晃培養基使菌液分布均勻，將直徑2 cm的濾紙片浸泡在上述巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液中，待濾紙片完全浸濕后，將其置于平板中間，每組做3個平板，在培養箱中以27 ℃培養。24 h后取出再以27 ℃繼續培養12 h，觀察抑菌圈[6]。

2 芒果噴淋實驗

2.1 材料與試劑

供試芒果，小臺農一號芒果，原產于印度，我國主要在廣西、云南、臺灣、福建及廣東等地種植，市售，挑選大小相當、沒有病蟲害和沒有機械損傷的芒果。巨大芽孢桿菌發酵液，巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液。

2.2 實驗方法

將處理好的芒果果實分別噴淋巨大芽孢桿菌發酵液和巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液，置于冰箱4 ℃下保存，同時做空白對照組，根據表2和表3隔天觀察芒果果皮顏色和黑斑。

3 結果與分析

3.1 巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物對炭疽病菌在培養基中的影響

空白組：培養基中長滿炭疽病菌;實驗組1（巨大芽孢桿菌發酵液）：抑菌圈內無炭疽病菌生長，抑菌圈外遍布炭疽病菌;實驗組2（巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液）：抑菌圈內無炭疽病菌生長，抑菌圈外遍布炭疽病菌。以上結果表明巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物對芒果炭疽病菌均產生抑制作用。

3.2 巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物的抑菌作用在芒果果實上的影響

3.2.1 對芒果果皮顏色變化的影響

果皮顏色變化是芒果成熟過程中變化最顯著的標志，根據表4可知巨大芽孢桿菌次級代謝產物對芒果果皮轉黃有阻礙作用，這可能與降低芒果的呼吸作用有關。

3.2.2 對芒果分級的影響

根據表4果實的分級標準，擬定1、2級為優秀果級;3級為可食用果級;4、5級為不可食用果。其中1、2級的果數占總處理果數的百分率為優秀果率;1、2、3級果數占總處理果數的百分率為可食用果率，實驗結果如圖1和圖2所示。

實驗組a為巨大芽孢桿菌發酵液處理，實驗組b為巨大芽孢桿菌次級代謝產物發酵液處理。由圖1可知，對照組可食用果率低于實驗組，17 d后尤為明顯。可知巨大芽孢桿菌發酵液與其次級代謝產物發酵液處理組的芒果優秀果率和可食用果率均高于對照組，因此發酵液可以延長芒果的保存期，有助于提高芒果的好果率;由圖2可知，8 d時，未經發酵液處理的對照組優秀果率遠低于實驗組，并且逐漸下降，到17 d時優秀果率為零。

4 結論與討論

通過實驗，可以觀察到巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物發酵液對芒果炭疽病菌和蒂腐病菌都有較為明顯的抑制作用。其中巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物發酵液能夠抑制芒果果皮轉黃，且作用較為顯著，是因為拮抗菌抑制了炭疽病的生長，其次級代謝產物降低了芒果的呼吸強度。

芒果是一種對乙烯敏感的水果，在衰老過程中呼吸作用與乙烯產生均顯著增加，乙烯在植物種子萌發、植物生長、果實成熟、器官脫落和衰老以及抗病性等生理過程中起著重要作用。本文研究的巨大芽孢桿菌次級代謝產物可能抑制了芒果果實中乙烯的產生或阻止乙烯與炭疽菌受體的結合，減少芒果腐爛，使芒果果實炭疽病的癥狀降低，這有可能是巨大芽孢桿菌及其次級代謝產物對采后芒果的一種保鮮機制。

參考文獻

[1]蘇小軍，蔣躍明，于新，等.芒果采后生物學及貯運保鮮技術研究進展[J].仲愷農業技術學院學報，2001（1）：60-66.

[2]王文靜，羅睿雄，黃建峰，等.杧果炭疽病研究進展[J].云南農業科技，2020（6）：42-45.

[3]黃建新.芒果采后病害生物防治研究進展[J].南方農業，2014，8（3）：3-4.

[4]秦健.巨大芽孢桿菌B196菌株產抗菌物質的發酵條件優化及分離鑒定研究[D].南寧：廣西大學，2013.

[5]孔青，劉奇正，耿娟，等.海洋巨大芽孢桿菌抑制黃曲霉毒素的生物合成[J].食品工業科技，2010，31（8）：132-134.

[6]趙妗頤，肖洋，楊龍，等.巨大芽孢桿菌L2發酵產物對魔芋軟腐病菌的抑菌機制[J].食品科學，2019，40（21）：14-20.

基金項目：探索拮抗微生物及其次級代謝產物對芒果冷鏈保鮮效果的影響（s202113714007）。

作者簡介：周煒凱（1999—）男，廣東汕尾人，本科在讀。研究方向：食品質量與安全。

通信作者：薛斌（1991—），男，甘肅隴西人，碩士，助教。研究方向：功能性實物組分。E-mail：370069236@qq.com。