植物精油在紅陽獼猴桃貯藏保鮮中的研究現(xiàn)狀及展望

何靖柳，劉 繼，秦 文，*，劉 丁，劉東杰，董 赟

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川雅安625014；2.成都鐵路局疾病預(yù)防控制中心，四川成都610081）

紅陽獼猴桃（Actinidia chinensis Planch.var.rufopulpa Liang et Ferguson）是四川蒼溪縣選育出的世界首個紅肉型新品種，被列為“國家級品種保護(hù)資源”。由于病蟲害防治滯后，貯運技術(shù)落后，每年在獼猴桃銷售上會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。王瑞玲首次對紅陽獼猴桃采后侵染性病害進(jìn)行了病原菌分離、鑒定及生物學(xué)特性等方面的系統(tǒng)研究，確定采后侵染性病原菌主要是葡萄座腔菌（Botryosphaeria parva）和尖孢炭疽菌（Colletorichum acutatum）[1]。

植物精油（Plant Essential Oil），也稱揮發(fā)油（Volatile Oil），是萃取于植物中的特有芳香物質(zhì)，取自草本植物的花、葉、根、樹皮、果實、種子、樹脂等，主要通過水蒸汽蒸餾、浸取和冷壓方式提煉制?。辉诔叵?，它能揮發(fā)出油狀的液體物質(zhì)，該物質(zhì)所含的化學(xué)成分比較復(fù)雜，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族和萜烯類化合物以及它們的含氧衍生物，如醇、醛、酮、醚、酯、內(nèi)酯等，此外還有含氮和硫的化合物[2]。植物精油安全無毒、具有一定的抗菌性，是一類綠色、健康的天然保鮮劑；近年，植物精油用于果蔬保鮮成為國內(nèi)外者的研究熱點。本文將對紅陽獼猴桃中葡萄座腔菌和尖孢炭疽菌進(jìn)行概述，綜述對其有抑制效果的植物精油的研究現(xiàn)狀。

1 植物精油的抑菌機(jī)理

植物中含有多種生物活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗菌、殺蟲等作用，而它們常常存在于精油中，因而植物精油的成分與其抑菌作用之間存在著密切的關(guān)系。通常植物精油的抑菌機(jī)理可以分為：

1.1 改變病菌細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)

植物精油處理后會對病菌細(xì)胞壁的完整性造成不可逆的破壞，從而影響其細(xì)胞膜正常功能。精油通過破壞酵母和細(xì)菌等的細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的泄露或細(xì)胞內(nèi)外離子梯度變化而最終造成微生物的死亡[3]。丁香羅勒精油可以使白假絲酵母菌的細(xì)胞壁增厚、分離，影響細(xì)胞壁的完整性進(jìn)而降低白假絲酵母菌的出芽率[4]。精油中的α-松油烯能控制釀酒酵母細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和功能等基因，從而發(fā)揮它的抑菌作用[5]。丁香酚可通過使細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)變性，與細(xì)胞膜中的磷脂反應(yīng)破壞細(xì)胞膜的透性，從而抑制微生物的生長[6]。Billerbeck等[7]發(fā)現(xiàn)，800mg/L的錫蘭香茅油能夠使黑曲霉菌絲直徑變小，菌絲壁變薄，還造成細(xì)胞膜破裂和線粒體結(jié)構(gòu)的分解。

1.2 影響能量代謝及酶系

桂皮、丁香、生姜、洋蔥、牛至和百里香精油能夠損傷酵母菌的呼吸系統(tǒng)，使得乙醇的出現(xiàn)延遲，進(jìn)而影響其能量代謝[8]。α-蒎烯通過抑制線粒體的有氧呼吸，影響其能量代謝[9]。萜烯和酚類化合物能抑制大腸桿菌胞內(nèi)氧化反應(yīng)，阻礙DNA修復(fù)[10]。大蒜素通過有效的與微生物體內(nèi)含巰基的氨基酸，蛋白質(zhì)或酶結(jié)合，抑制酶的活性，從而使與酶相關(guān)的細(xì)胞代謝受到抑制[11]。

1.3 影響分生孢子

植物精油會降低或抑制病菌中分生孢子的產(chǎn)生和萌發(fā)，或破壞其受精作用，從而抑制或阻斷病菌后代繼續(xù)危害的可能性[12-14]。丁香、百里香、甜橙外果皮、山香（Hyptis suaveolens L.）、牛至、紫蘇、天竺葵、薰衣草、孔雀草、迷迭香、月桂、小茴香、紫玉蘭等植物精油，能作用于病菌細(xì)胞的分生孢子，具有一定的抗菌效果[15]。

目前對植物精油的作用機(jī)制研究尚少，還有許多不明之處，精油中的活性物質(zhì)對植物病原菌是否存在其他影響還有待進(jìn)一步研究。

2 抑制葡萄座腔菌生長的精油研究現(xiàn)狀

2.1 葡萄座腔菌特點及其對紅陽獼猴桃品質(zhì)的影響

截至目前，我國已報道的獼猴桃病害有41種，其中，真菌性病害36種，細(xì)菌性病害3種，線蟲病害1種，病毒病害1種。這些病害多發(fā)生在田間，危害其枝條、葉蔓、花及果。據(jù)統(tǒng)計，世界上對潰瘍病的研究報道較多[16]，有部分對灰霉病[17]、花腐病的研究，而對獼猴桃采后貯運期間病害的報道則很少，主要有熟（軟）腐病、蒂腐病（灰霉?。?、青霉病。據(jù)報道，葡萄座腔菌是紅陽獼猴桃熟（軟）腐病的致病菌，該病的發(fā)病癥狀為：病斑褐色、圓形，剝開病部皮層可見果肉黃色、水漬狀，病健交界處呈暗綠色，果肉組織隨著發(fā)病進(jìn)程迅速變軟；發(fā)病后期病部產(chǎn)生白色菌絲，且有組織液滲出，表層常有乳白色至淺粉紅色的錐形腐爛，數(shù)天內(nèi)可擴(kuò)散至果肉中間甚至整個果實。根據(jù)Cesati和Notaris于1863年建立的屬，將葡萄座腔菌屬（Botryosphaeria）歸為真菌界（Fungi）、子囊菌門（Ascomycota）、腔菌綱（Loculoascomycetes）、格孢腔菌目（Pleosporales）、葡萄座腔菌科（Botryosphaericeae）。趙嘉平等[18]根據(jù)PDA培養(yǎng)基上的菌落及其生長速率特征，將葡萄座腔菌科內(nèi)葡萄座腔菌屬實驗菌株確定為B.dothidea、B.rhodina、B.parva、B.obtusa、B.stevensii、B.eucalyptorum、Fusicoccum mangiferum、Diplodia pinea有性或無性型的8個形態(tài)學(xué)種。因此，葡萄座腔菌（Botryosphaeria parva）是葡萄座腔菌屬的一種真菌，該屬真菌是世界性分布的一類營腐生、寄生[19-21]或以潛在病原菌形式分布于寄主體表或體內(nèi)的真菌[22-23]，它可以侵染單子葉、雙子葉和裸子植物，且癥狀表現(xiàn)復(fù)雜。

2.2 抑制葡萄座腔菌生長的精油

Regnier等[24]研究報道了過江藤屬（Lippia scaberrima）精油對芒果采后產(chǎn)生的葡萄座腔菌的影響，發(fā)現(xiàn)該精油對葡萄座腔菌有較強(qiáng)抑制效果，同時，分離和分析了過江藤屬精油的成分，證明對葡萄座腔菌有根本性抑制作用的物質(zhì)是香芹酮（carvon）。據(jù)報道，香芹酮屬單萜類化合物，具有殺蟲、殺菌、抗菌等較高的生物活性[25]。針對此種情況，可以根據(jù)精油中有無香芹酮及香芹酮的比率大小等相關(guān)報道，選取合適的植物精油處理葡萄座腔菌，對其殺菌活性進(jìn)行研究（見表1）。

由表1可以看出，同種植物不同產(chǎn)地精油活性成分含量會有所變化，同時，不同植物可能含有相同精油成分。葛縷子（Carum carvi L.）種子是一種很常見的香料，一般采用水蒸汽蒸餾的方法提取精油，Assami[26]、Raal[27]和Laribi等[28]均對其進(jìn)行報道，分離該精油中香芹酮成分，含量分別高達(dá)5.73～5.93mg/g、44.5%～95.9%和6.78%～80.53%。以上大量學(xué)者的報道表明：葛縷子種子中確實含大量的香芹酮，同時，Bailer等[29]研究葛縷子種子和蒔蘿種子（dill）時發(fā)現(xiàn)，從這兩種種子中提取出來的精油油份和香芹酮比率極為相似，其中蒔蘿種子里香芹酮的含量達(dá)11.00mg/g。綠薄荷（Mentha spicata L.）是一種廣泛生長的油料植物，該植物中能提取出精油，很多人都對其進(jìn)行過研究。Zheljazkov等[30]從薄荷中提取出精油，其中香芹酮的含量很高，達(dá)420～750mg/g。Sarer等[31]利用蒸餾法獲得綠薄荷精油，通過分析證明該精油中含有48.40%香芹酮。PORTO和Carla[32]發(fā)現(xiàn)寬葉兔耳風(fēng)（poiretia latifolia vogel）的葉子通過蒸餾法可獲得大量精油，分析知道精油中含61.05%～64.20%香芹酮。BENITES和JULIO[33]研究馬纓丹（Pantana cámara L.（Verbenaceae）），用蒸餾法可獲得含75.9%香芹酮的馬鞭草精油。

表1 具香芹酮成分的植物精油資源Table 1 P1ant essential oil resources with carvon

3 抑制尖孢炭疽菌生長的精油研究現(xiàn)狀

3.1 尖孢炭疽菌特點及其對紅陽獼猴桃品質(zhì)的影響

獼猴桃炭疽病是由尖孢炭疽菌引起的，該病的病發(fā)癥狀為：病部果皮干縮凹陷，顏色加深；從病部切開，可見緊挨果皮下組織木質(zhì)化，病部果肉變成淺黃色，呈爛熟狀；后期病部有橘紅色分生孢子堆[1]。炭疽菌屬（Collietotrichum Cda.）分布廣泛，是一種重要的植物病原真菌屬[34]，該屬由Corda于1831年建立，其分類地位在Anisworth系統(tǒng)中，隸屬于真菌門（Eumycota）、半知菌亞門（Deuteromycotina）、腔孢綱（Coelomycetes）、黑盤孢目（Melanconiales）、黑盤孢科（Malanconiaceae），它的有性階段為小叢殼屬Glomerella（Stonem）。據(jù)陳希芹[35]介紹，作物炭疽病的病原菌主要有：膠孢炭疽菌（C.gloeosporioides，有性階段Glomerella cingulata）；菜豆炭疽菌（C.lindemuthianum）；瓜類炭疽菌（C.orbiculare）以及尖孢炭疽菌（C.acutatum）等十多個種。該屬中，尖孢炭疽菌是很多作物和非栽培植物上常見的病原菌，它的分布和每年所造成的經(jīng)濟(jì)損失是世界性的[36]。

3.2 抑制尖孢炭疽菌生長的精油

近年來，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，植物精油得到越來越廣泛的研究，其對植物病原菌表現(xiàn)出的生物活性引起了科研工作者的注意。大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)不同植物精油對尖孢炭疽菌具有一定的抑制效果（見表2）。Prieto等[37]通過水蒸汽蒸餾獲得對尖孢炭疽菌有較高抑制活性（EC50153.90μL/L）的花椒（Zanthoxylum fagara）精油，經(jīng)分析該精油含 21.10%大根香葉烯（germacrene D-4-ol）和8.35%欖香醇（elemol）。Ozek等[38]對鼠尾草（Salvia rosifolia Sm.）進(jìn)行研究，分別用水蒸餾、微波水蒸餾、微量蒸餾和微量蒸汽蒸餾-固定相微萃取四種方法提取鼠尾草中的精油，并分析得到精油中所含的主要成分有：15.7%～34.8%α-蒎烯（α-Pinene），16.6%～25.1%1，8-桉樹酚（1，8-cineole），6.7%～13.5% β-蒎烯（β-pinene），1.4%～5.0% β-丁子香烯（β-caryophyllene）和1.4%～4.4%氧化丁香烯（caryophyllene oxide）；通過抗真菌性檢測出，鼠尾草精油對尖孢炭疽菌有一定的抗性。ALZATE等[39]研究百里香（Thymus vulgari）和檸檬草（Cymbopogon citratus），發(fā)現(xiàn)這兩種植物中均含有百里香酚（thymol）和檸檬醛（citral），并且以上兩種物質(zhì)都對尖孢炭疽菌有一定的抗性。Wedge等[40]從西藏的方枝柏（Junipers Juniperus saltuaria）、巴山冷杉（J.squamata var.fargesii）的樹葉和枝干中提煉出精油，分析發(fā)現(xiàn)它們都含有豐富的單萜類物質(zhì)，分別是：44%和35%檜烯（sabinene），13%和9%橄欖醇（elemol），8%和7%松油烯-4-醇（terpinen-4-ol），4%和17% α-松萜（α-pinene）；生物自檢法實驗發(fā)現(xiàn)，這兩種精油對尖孢炭疽菌均有較強(qiáng)的抑菌活性。Perez-Sanchez等[41]研究洋百里香（Thymus zygis Loefl.ex L），發(fā)現(xiàn)該精油對尖孢炭疽菌有抑制作用，且精油中活性物質(zhì)分別是：3-辛醇（3-octanol）和3-萜品烯（3-terpinene）。Tabanca等[42]通過水蒸汽蒸餾獲得三種菊科植物精油：甘藍(lán)菊（Arnica longifolia），紫菀屬（Aster hesperius）和橡膠草屬（Chrysothamnus nauseosus），發(fā)現(xiàn)植物中的香芹酚（carvacrol）和β-沒藥醇（βbisabolol）對尖孢炭疽菌有抑制效果。

以上研究表明，烯類、醇類、酚類、醛類和萜類均對尖孢炭疽菌生長具有抑制作用，因此，活性物質(zhì)種類很多，難以定性。為了最大范圍的篩選抑制尖孢炭疽菌的精油，需要進(jìn)一步從該種菌的屬上研究，尋找對其有抑制效果的精油。

表2 對尖孢炭疽菌有抑制活性的植物精油資源Table 2 P1ant essential oil resources with inhibitory activity for Colletorichum acutatum

膠孢炭疽菌是與尖孢炭疽菌同屬的病原菌，它可造成芒果炭疽病。何衍彪等[43-45]研究95.00%乙醇提取石菖蒲（Acorus tatarinowii）、苦檻藍(lán)（Myoporum bontioides）、丁香（Syzygium aromaticum（L.））中的精油后，用以上各種精油處理芒果炭疽菌均具有較好的抑菌效果（見表3）。如表3所示，實驗表明，菌株（ZJS）、抗藥性菌株（ZJR）的半數(shù)有效濃度（EC50）介于4.06～7.23mg DW/mL；苦檻藍(lán)丙酮提取物對芒果炭疽菌敏感菌株、抗藥性菌株的EC50分別為26.29mg DW/mL和21.37mg DW/mL；丁香乙醇提取物對芒果炭疽菌抗藥性菌株的EC50為0.40mg DW/mL。

4 具廣譜殺菌效果的精油研究現(xiàn)狀

近年來，植物精油對植物中致病真菌和細(xì)菌的殺菌活性得到了廣泛的研究。許多精油殺菌譜廣，對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、病原真菌等均有一定的活性。如表4所示，王步江等[46]用肉桂精油處理三種細(xì)菌、兩種酵母、一種霉菌后發(fā)現(xiàn)，該精油具有廣譜抑菌作用，對實驗中的各種菌均有較高的抑菌活性。張赟彬等[47-50]研究表明，八角茴香水煎劑對結(jié)核桿菌及枯草桿菌有抑制作用，其乙醇提取液對金黃色葡萄球菌、肺炎球菌、白喉桿菌等一些常見致病性念珠菌有抑制作用，八角茴香精油對供試的七種微生物均有較強(qiáng)的抗菌效果，被抑制的微生物中既有細(xì)菌又有真菌，既有球菌又有桿菌，因而證明八角茴香精油具有廣譜抗菌作用。李芳等[51]在實驗中證明用艾蒿精油制備的微膠囊對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及黃曲霉菌都有良好的抗菌效果，說明艾蒿精油具廣譜抗菌作用。葡萄座腔菌和尖孢炭疽菌均屬真菌，上面介紹的幾種具廣譜作用的精油全對真菌有良好的抑制效果。因此，對肉桂精油、八角茴香精油及艾蒿精油對葡萄座腔菌和尖孢炭疽菌的具體抑制效果可以進(jìn)行研究。

5 植物精油在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用性研究及對紅陽獼猴桃貯藏保鮮應(yīng)用的啟發(fā)

在果蔬保鮮應(yīng)用方面，植物精油結(jié)合低溫、較低的pH以及對鮮果進(jìn)行不同方式處理，使精油的高抗菌活性充分發(fā)揮出來。

5.1 植物精油對低溫貯藏果蔬品質(zhì)的影響

冷藏是果蔬保鮮最普遍而有效的方法，一定的低溫與植物精油處理相結(jié)合，果蔬采后保鮮效果更加明顯。Serrano等[52]研究，用丁香酚、麝香草酚、薄荷醇處理甜櫻桃，結(jié)合一定的低溫條件，結(jié)果表明16d后，總菌數(shù)（好氧性中溫菌）、霉菌和酵母菌數(shù)均顯著減低，尤其是霉菌和酵母菌，從處理前的2.1log CFU/g降低到1.5lg CFU/g，對照的霉菌和酵母菌數(shù)量卻增加到4.91lg CFU/g。果蔬在冷藏的過程中，溫度的選取很重要，如果采用不適當(dāng)?shù)牡蜏貤l件則會造成冷敏性果蔬的冷害，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。研究茉莉?qū)偎剀盎ㄏ憔椭械闹饕煞周岳蛩峒柞ィ╩ethyljasmonate，MeJA），用MeJA處理木瓜、桃等果實后，能提高這些果實的活性氧清除相關(guān)酶的活性，防止過多的活性氧對膜脂過氧化和膜系統(tǒng)造成破壞，從而提高果實的抗冷性，減輕果實冷害癥狀，保持果實品質(zhì)[53-54]。因此，精油處理紅陽獼猴桃的同時需綜合考慮溫度對其貯藏保鮮的影響。

5.2 較低pH的植物精油處理后對果蔬品質(zhì)的影響

據(jù)研究，較低pH能提高植物精油的抗菌活性。Smilanick等[55]曾報道，使用碳酸鈉處理，降低了實驗環(huán)境的pH，能夠有效地防治檸檬和柑桔的綠霉病害。劉霞等[56]研究百里香精油與碳酸鈉結(jié)合處理椏柑果實，結(jié)果表明，較低濃度的百里香精油（400μL/L）和稍高濃度的碳酸鈉（1%）結(jié)合能顯著降低椏柑酸腐病害的發(fā)病率，且能保持果實良好的品質(zhì)。由此可知，當(dāng)用精油處理紅陽獼猴桃時，可將精油環(huán)境調(diào)試成不同濃度的pH，研究pH對其貯藏保鮮的影響。

5.3 植物精油采用不同應(yīng)用方式處理后對果蔬品質(zhì)的影響

植物精油處理果蔬時，可以選用不同的應(yīng)用方式，包括：浸蘸、熏蒸、噴灑或保鮮紙及涂膜劑等載體相結(jié)合等。早期，章文才首次對柑橘進(jìn)行植物精油防腐保鮮實驗，篩選用8%高良姜、野菊花、野艾等的浸出液洗果，達(dá)到良好的保鮮效果。宋義忠等[57]選用丁香精油熏蒸新鮮花椰菜，周浩等[58]采用檸檬醛或其前體香葉醇滲入塑料膜、蠟或包裝紙中后孢子柑橘鮮果，均有良好的保鮮效果，延長了果實貯藏期。

表3 對炭疽菌有抑制活性的植物精油資源Table 3 P1ant essential oil resources with inhibitory activity for Colletorichum

表4 具廣譜殺菌效果的植物精油資源Table 4 P1ant essential oil resources with broad-spectrum bactericidal effect

6 展望

我國植物精油資源豐富，應(yīng)用廣泛，但缺乏對精油中的活性物質(zhì)及其作用機(jī)制的研究，很少從分子水平如蛋白質(zhì)、核酸方面研究精油的抗菌機(jī)理，而今后應(yīng)在這些方面進(jìn)行重點研究。

精油中的化學(xué)成分繁多，活性物質(zhì)復(fù)雜多變，以植物精油作為保鮮劑，作用于獼猴桃的報道很少，因此，有必要對精油應(yīng)用于獼猴桃的保鮮領(lǐng)域進(jìn)行深入研究。根據(jù)精油抗菌性的大量報道，可以探索過江藤屬、葛縷子種子、蒔蘿種子、綠薄荷、寬葉兔耳風(fēng)葉子、馬鞭草等植物的精油對紅陽獼猴桃中分離出的葡萄座腔菌的抑菌活性；選擇花椒、鼠尾草、百里香、檸檬草、方枝柏葉子、巴山冷杉葉子、洋百里香、石菖蒲、苦檻藍(lán)、丁香、甘藍(lán)菊、紫菀屬和橡膠草屬等植物的精油處理從紅陽獼猴桃中分離出的尖孢炭疽菌，研究這些精油對該種菌的抑菌活性；依據(jù)精油的廣譜性，研究肉桂、八角茴香及艾蒿的精油對葡萄座腔菌和尖孢炭疽菌的抑制效果。

為了使植物精油能更有效地應(yīng)用于獼猴桃貯藏保鮮中，有必要建立適用的關(guān)鍵控制點，綜合貯藏過程中的溫度、精油的pH及不同處理方式對獼猴桃鮮果品質(zhì)的影響，結(jié)合相關(guān)的保鮮措施，使其更具實際應(yīng)用性。隨著人們消費觀念的轉(zhuǎn)變，純天然物質(zhì)的需求會進(jìn)一步增大，在當(dāng)今食源性疾病日趨加劇的形勢下，植物精油作為一種高效、安全的食品防腐劑，應(yīng)用于獼猴桃保鮮的前景十分廣闊。

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