柑桔采后病害新型生物防控保鮮劑研究進(jìn)展

張?zhí)m+李節(jié)法+陳東奎+趙洪濤+陳香玲

摘要：在柑桔采后貯藏和運(yùn)輸過程中，采后病害導(dǎo)致果實(shí)易腐爛和易感病。目前，柑桔采后病害主要通過化學(xué)合成殺菌劑來防治。隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，化學(xué)合成殺菌劑的使用越來越受到限制，亟需開發(fā)新型柑桔貯藏保鮮劑，來延長(zhǎng)柑桔貨架期。本文綜述了拮抗微生物保鮮劑、天然植物提取物和已經(jīng)被認(rèn)可的安全化學(xué)物質(zhì)（GRAS）作為新型替代保鮮劑應(yīng)用于柑桔貯藏保鮮。

關(guān)鍵詞：柑桔；生物防控；植物提取物；微生物拮抗劑；鹽添加劑

中圖分類號(hào)：S666 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-4374（2016）05-0059-05

Abstract： During the process of storage and transportation of citrus postharvest， the postharvest diseases will cause fruit be perishable and susceptible to disease.Currently， the main control method is applying chemical synthetic fungicides.As consumers raising attention to food safety and environmental protection， as the limited application of chemical fungicides， which call for developing new storage fresh-keeping agent， to extend the shelf life of citrus.This paper describes and reviews the follows new alternative preservatives applying in citrus fresh-keeping： microorganism antagonism antistaling agent， natural plant extracts and generally recognized as safe chemicals （GRAS）.

Key words： Citrus； biological prevention and control； plant extracts； microbial antagonists； salt additives

柑桔是全世界廣泛種植的大宗水果[1]。大部分的柑桔果實(shí)采后腐爛是由真菌病原菌引起的[2]。在柑桔果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育不同時(shí)期、采收、貯藏、運(yùn)輸和銷售過程中發(fā)生的機(jī)械損傷會(huì)導(dǎo)致真菌病原微生物的侵入[3]。國(guó)際上防控柑桔果實(shí)采后病害大多是通過使用化學(xué)合成殺菌劑如抑霉唑（IMZ）、賽苯咪唑（TBZ）、鄰苯基苯酚鈉（SOPP）、咯菌腈（FLU）和嘧霉胺等[4]。而化學(xué)合成殺菌劑逐漸被禁止或被限制使用，持續(xù)使用也會(huì)產(chǎn)生耐藥性[5]，且這些化學(xué)殺菌劑在治理主要的病原菌方面效果并不顯著。實(shí)際上，IMZ和TBZ很難防治柑桔酸腐病[6]。雙胍鹽是生產(chǎn)上唯一能控制酸腐病的藥物[7]，而雙胍鹽類殺菌劑在一些國(guó)家已禁止使用?，F(xiàn)在化學(xué)合成真菌殺菌劑的使用越來越受到限制，歸因于其受到嚴(yán)格的監(jiān)管、高致癌性、降解周期長(zhǎng)、環(huán)境污染和農(nóng)藥殘留等因素[4]。因此，開發(fā)更為安全、環(huán)保的可替代保鮮劑來控制柑桔采后病害是科研工作者面臨的挑戰(zhàn)。

目前，科研人員已研發(fā)一些新型的生物防控保鮮劑來替代合成殺菌劑，其策略主要包括：（1）使用拮抗微生物；（2）使用天然衍生的生物活性化合物；（3）誘導(dǎo)植物產(chǎn)生自然抗性。其中，微生物拮抗劑單獨(dú)使用或作為病害綜合防控的一部分，具有較好的應(yīng)用前景。值得注意的是，大部分的拮抗微生物可以從果實(shí)表面附生微生物種群中被分離[8]。生物防控病害還可以使用天然植物提取物，因這些提取物具有抗病原菌和抗真菌活性的特點(diǎn)[2]。天然植物提取物可能是合成殺菌劑的替代或互補(bǔ)的物質(zhì)，歸因于其可控制真菌活性，低毒、易合成和易分解特性[4]。然而，從生產(chǎn)的角度來講，這些生物防治方法很難達(dá)到抑制果實(shí)病害的顯著效果，可能需要與其他采后處理相結(jié)合使用才會(huì)有更好的效果。生產(chǎn)上，綜合的防治措施比單獨(dú)的防治措施更有效[2，9]。低毒性的化學(xué)品，特別是常見的食品添加劑和一般公認(rèn)安全（GRAS）的化合物，已被證實(shí)在防控柑桔病原菌上的效果顯著。

1 拮抗微生物作為生物防控保鮮劑

在柑桔果實(shí)表面就存在大量的天然微生物拮抗劑，可抑制柑桔采后病害[10]。使用拮抗微生物來控制柑桔采后病害是基于兩種方法：（1）使用已經(jīng)存在于果實(shí)表面的天然附生拮抗劑；（2）人工選擇性誘導(dǎo)的微生物拮抗劑來控制采后病害。目前，微生物拮抗劑的開發(fā)主要是從已感染的水果傷口引起腐爛物上獲得。此外，到目前為止，生物防控顯然不能在柑桔采后病害防控上完全取代殺菌劑，但可采取與其他防控措施相結(jié)合的綜合防控來控制柑桔采后真菌病害。

1.1 酵母類生物防控保鮮劑

在柑桔采后病害防控上，用拮抗的酵母菌處理柑桔果實(shí)是最好的可替代方法之一[11]。使用酵母菌拮抗劑治理采后病害有幾個(gè)重要的特點(diǎn)：首先，即使在干燥環(huán)境下，酵母菌依然可以附著在柑桔表面；第二，酵母菌能夠產(chǎn)生細(xì)胞外多聚糖，能夠增強(qiáng)保護(hù)性，同時(shí)限制病原微生物的生存能力，因?yàn)榻湍妇軌蚶脿I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速的繁殖[12]。研究證明利用酵母菌能夠有效控制柑桔的腐爛，例如羅倫隱球酵母（Cryptoccocus laurentii）、粘紅酵母（Rhodotorula glutinis）、異常畢赤酵母（Pichia anomala）和檸檬形克勒克酵母（Kloeckera apiculata）等[13]。目前這些生物防控物質(zhì)的使用，在柑桔采后病害的防控上，并不能滿足果樹生產(chǎn)的需要。這些拮抗劑的生物防控能力是可以通過改變環(huán)境條件來增強(qiáng)的，例如，將多種有益微生物混合、通過生理和遺傳機(jī)制來增強(qiáng)、或與其他生物防控方式的整合、施用少劑量的合成殺菌劑和氣調(diào)等[14]。

1.2 細(xì)菌類生物防控保鮮劑

在柑桔采后病害防控上，細(xì)菌常作為生物殺菌劑來使用[1]。植物相關(guān)細(xì)菌在大多數(shù)植物中是普遍存在的，并且可以從植物組織、土壤、根和根際的各種植物組織中分離獲得。此外，內(nèi)生細(xì)菌較適合作為生物防治劑，由于其根際及其在植物內(nèi)部組織，從而提供針對(duì)病原體的內(nèi)部防御能力[15]。研究表明，拮抗細(xì)菌可以產(chǎn)生拮抗細(xì)菌和真菌的物質(zhì)[16]。采后細(xì)菌拮抗劑在柑桔病害防治有重大進(jìn)展。如：假單胞菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、陰溝腸桿菌、沙雷氏菌等[12，15]。目前，應(yīng)用于果樹生產(chǎn)的拮抗菌種類極少，只有Biosave（由一種假單孢菌）和Aspire（一種假絲酵母菌）等幾種產(chǎn)品面市，我國(guó)沒有拮抗菌應(yīng)用于果樹生產(chǎn)[3]。

1.3 真菌類生物防控保鮮劑

相比酵母菌和細(xì)菌來說，真菌抑制柑桔采后病害防控的報(bào)道很少。但是，內(nèi)生真菌（Muscodor albus）和同翅目寄生真菌可以很有效的抑制柑桔采后腐爛[6]。拮抗真菌和揮發(fā)性抗菌化合物在抵御柑桔方面是廣譜殺菌劑。采用內(nèi)生真菌生物熏蒸檸檬可以抑制綠霉病和酸腐病[6]。內(nèi)生真菌產(chǎn)生28種有機(jī)揮發(fā)性化合物，對(duì)病原真菌和細(xì)菌有一定的抑制作用[2]，這種拮抗作用是由于其豐富的抗菌代謝物和生理結(jié)構(gòu)[17]。真菌拮抗劑可通過菌種分離，改變處理措施，特別是改變采后處理環(huán)境來提高防治效果。

2 植物提取物類生物防控保鮮劑

目前的應(yīng)用趨勢(shì)是采用新型天然植物殺菌劑來替代原來的化學(xué)合成殺菌劑。近年來，在柑桔病害管理中，植物類殺菌劑的開發(fā)受到了越來越高的關(guān)注。超過1340的植物物種是已知的抗菌化合物的潛在來源，約10000種植物次生代謝產(chǎn)物已被化學(xué)定義他們的角色作為抗菌劑[2]。植物提取物具有可生物降解、不產(chǎn)生藥害的優(yōu)勢(shì)，對(duì)哺乳動(dòng)物來說被認(rèn)為是安全可靠的。因此，人類可以開發(fā)高等植物去發(fā)現(xiàn)更多的天然殺菌劑，來取代化學(xué)殺菌劑。一些植物自身化合物質(zhì)已經(jīng)作為植物源殺蟲劑被成功地應(yīng)用于害蟲綜合治理方案中[18]。

2.1 精油

精油是一種天然的、揮發(fā)性的復(fù)合物，其具有抗菌、抗氧化和藥物特性。開發(fā)抗精油的真菌品系幾乎是不可能的，因?yàn)榫褪菑V譜的真菌殺菌劑，它的活性成分存在于最終產(chǎn)物且是不同成分之間的協(xié)同作用的結(jié)果[18]。此外，大多數(shù)精油的成分似乎沒有特定的靶細(xì)胞。精油化合物的揮發(fā)性、短暫性和生物降解性對(duì)柑桔采后病害的處理可能是特別有利的，因?yàn)橹挥蟹浅５偷臍埩粑餃鬧2]。

百里香精油和肉桂精油顯著降低柑桔綠霉病和黑霉菌的發(fā)生[19]。此外，有報(bào)道指出百里香精油能夠控制很多柑桔采后病害，如綠霉、青霉和酸腐病[15]。許多研究已經(jīng)證實(shí)了植物精油在抵抗柑桔果實(shí)病原菌上有很好的抗真菌效果[20]。由于精油有抗真菌活性，所以它們可能被認(rèn)為是一種潛在的可替代合成殺真菌劑的藥物而應(yīng)用于防控柑桔采后病害上。然而，盡管其強(qiáng)大的抗真菌活性，用精油進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用依然受到嚴(yán)格的限制，因?yàn)樗嬖谥鴿撛诘亩拘詥栴}、強(qiáng)烈的感官刺激問題等。

2.2 植物提取物

天然植物提取物具有防腐性能已經(jīng)有幾百年的歷史了，目前研究者對(duì)芳香植物提取物的抗菌性能有了新的興趣。近年來，一些研究已經(jīng)集中在篩選新的植物提取物來研制抗真菌化合物，已應(yīng)用于控制采后柑桔病害。不同植物提取物的水溶液或有機(jī)溶劑是抵抗不同實(shí)驗(yàn)條件下柑桔采后病害抗真菌活性的主要來源。一些植物的提取物包括水溶劑提取物還有有機(jī)溶劑提取物已經(jīng)在抵抗柑桔采后病原菌方面做了很多測(cè)驗(yàn)。用巖薔薇和長(zhǎng)角豆的甲醇提取物處理南豐蜜桔能夠很成功的控制柑桔的酸腐病[9]。從小地榆提取出的甲醇藥物能夠很好地控制綠霉病。小地榆的甲醇提取物比氯仿提取物在抵抗綠霉病病原菌有更高的活性[21]。天然提取物的抗真菌活性因植物種類的不同而有差異，這種差異的生物活性是由于每個(gè)溶劑的極性，即每個(gè)溶劑中提取的分子的性質(zhì)決定。植物提取物生物活性的差異是由于其溶劑的極性不同，也就是說，不同提取物在一種溶劑中的分子特性可能不同。甲醇是一種極性溶劑，它可以提取出幾種具有抗菌活性的化合物，如生物堿、皂苷、鞣質(zhì)酸、倍半萜內(nèi)酯和酚類化合物等[2]。利用天然植物提取物來控制柑桔采后病害的前提是需要詳細(xì)嚴(yán)格地檢查它們的生物活性和在果實(shí)組織中的分布情況，還要弄清楚他們?cè)谝种撇≡L(zhǎng)過程中的變化規(guī)律及其是否對(duì)果實(shí)不產(chǎn)生植物性毒素物質(zhì)。

2.3 次生代謝物質(zhì)

高等植物中含有多種次生代謝物質(zhì)如酚類、黃酮類、醌類、鞣質(zhì)、精油、生物堿、皂苷、甾醇類[18，22]。在眾多的天然植物產(chǎn)物中具有潛在的抗菌活性的有：乙醛、苯甲醛、芐醇、乙醇、水楊酸甲酯、乙基苯甲酸、甲酸酯乙酯、己醛、（E）-2-己烯醛、脂氧合酶、茉莉酸、大蒜素和異硫氰酸鹽等[4]。肉桂醛、苯甲醛、乙醛、乙醇、苯甲醇的功效，橙花叔醇和2-壬酮揮發(fā)性菌毒劑能夠抵抗綠霉病病原菌來保護(hù)柑桔果實(shí)[23]。檸檬醛能夠抑制綠霉病病原菌菌絲體的生長(zhǎng)和孢子的萌發(fā)，檸檬醛已被認(rèn)為在柑桔果實(shí)自身抵抗由綠霉病病原菌引起的腐爛中是一種積極的化合物[24]。在由指狀青霉引起的感染中，柑桔果實(shí)表皮產(chǎn)生的檸檬醛含量被認(rèn)為是一種抵御機(jī)制的表現(xiàn)。不管是天然的指狀青霉菌還是人工接種到葡萄柚上的指狀青霉，茉莉酸（茉莉酸及其甲酯）被發(fā)現(xiàn)在防抗效果上有作用。把果實(shí)浸泡茉莉酸類物質(zhì)后也能夠有效地降低低溫貯藏冷害的發(fā)生[8]。由于它們是自然產(chǎn)生的化合物，在低劑量時(shí)，相對(duì)減少化學(xué)合成藥劑的使用茉莉酸類物質(zhì)可能會(huì)提供一個(gè)更環(huán)保的方式。從葡萄柚外皮組織中分離出一種自然產(chǎn)生的化合物確定為5，7-二甲氧基香豆素具有抗真菌活性，對(duì)意大利青霉和指狀青霉有殺菌效果[25]。

3 食品添加劑類和GRAS類物質(zhì)

國(guó)際上致力于開發(fā)一種在柑桔中低殘留或檢測(cè)不到的抗真菌化合物。目前，有機(jī)鹽和無機(jī)鹽在食品工業(yè)中作為食品添加劑廣泛使用，這些化合物在抵抗細(xì)菌和真菌上有廣譜的殺菌性。除了它們有很長(zhǎng)久的抗菌活性，廉價(jià)，易獲取，對(duì)人類和環(huán)境是安全，也適用于采后處理的商業(yè)化推廣和應(yīng)用。在食品防腐劑中，山梨酸鉀已被證實(shí)可防控柑桔綠霉病、青霉病和酸腐病[26]。但是，它不是一種廣譜的防控藥劑，因?yàn)樗墓πШ艿?，?jù)報(bào)道，它只能延遲而不是停止綠霉菌的感染[25]。苯甲酸鈉和苯甲酸是眾所周知的具有殺菌和抑菌性能，它們具有無毒、無味的優(yōu)點(diǎn)，已有研究表明它們?cè)谥卫砀探鄄珊筚A藏過程中的酸腐病、綠霉青霉病上有很好的效果[27]。各種食品添加劑和低毒性的化學(xué)品對(duì)指狀青霉和意大利青霉菌的抑制作用上相比表明山梨酸鉀和苯甲酸鈉在橙子和檸檬的功效是最好的[28]。為了延長(zhǎng)新鮮水果的貨架期，許多其他的鹽化合物實(shí)際上已在許多國(guó)家使用，它的作用是破壞病原體或抑制其生長(zhǎng)。有研究表明碳酸氫鈉能夠降低柑桔酸腐病的發(fā)生[25]，此外，碳酸鈉和碳酸氫鈉相結(jié)合使用對(duì)指狀青霉有直接的殺菌作用，并且能夠誘導(dǎo)柑桔果實(shí)采后腐爛的防御機(jī)制[26]，而且這些處理不會(huì)對(duì)果實(shí)造成藥害，這些物質(zhì)在治理抗藥性菌株上可能是一種非常有用的措施。利用鉬酸銨和鉬酸鈉處理橙子能夠非常顯著的減少指狀青霉和意大利青霉的出現(xiàn)[28]。包括一些鹽物質(zhì)在內(nèi)的，還有一些其他的化合物如磷酸、丙酸鈉、石硫合劑、氯化鈣、EDTA、水楊酸鈉和硼酸已經(jīng)被指出能夠控制柑桔的綠霉病、青霉病和酸腐病[2]。

4 新型保鮮劑結(jié)合其他防控措施在柑桔采后中的應(yīng)用

柑桔采前和采后的綜合病害防治策略可能優(yōu)于單一處理的使用。已有研究表明微生物拮抗劑與其他防控方法相結(jié)合，可以有效克服生物防控生物活性上的缺點(diǎn)[19]。微生物拮抗劑和熱處理相結(jié)合，GRAS物質(zhì)和UV-C有增效作用，而且這種綜合防治策略，比任何一種單一處理防控綠霉和青霉的效果好[2]。這種綜合防治策略在許多形成商業(yè)規(guī)模的柑桔加工企業(yè)是很容易與現(xiàn)有的貯藏設(shè)備和采后防控措施相整合。總的來說，有五個(gè)目標(biāo)可能是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的防治措施整合要考慮的：1）協(xié)同增效；2）藥效互補(bǔ)；3）抑制抗藥性的產(chǎn)生；4）拮抗性細(xì)菌要在工廠便于規(guī)模化生產(chǎn)；5）還原劑率以減少果渣和化學(xué)成本[4]。例如，生防菌的鹽或食品添加劑組合，少量的常規(guī)殺菌劑或物理治療可以提高生物拮抗劑的作用。

4.1 微生物拮抗劑與其他殺菌劑結(jié)合使用

微生物拮抗劑存在的主要不足是性能不夠穩(wěn)定，特別是作為代替合成殺菌劑單獨(dú)使用時(shí)[2]。此外，由于柑桔果實(shí)的侵染要么發(fā)生在采前，要么發(fā)生在采收和處理過程中，所以微生物拮抗劑與其他合成殺菌劑相比，我們希望它既有保護(hù)作用又有殺菌功效。然而，生物防控劑往往不能控制感染[29]。與其他控制方法相結(jié)合的生物控制是建立有效的綜合病害治理策略的最有前景的方法之一。

4.2 無機(jī)鹽和食品添加劑與物理防控結(jié)合使用

當(dāng)山梨酸鉀溶解于熱水處理柑桔時(shí)，能夠有效控制采后酸腐病[25]。碳酸鈉溶液浸泡果實(shí)也可減少長(zhǎng)期貯存過程中綠霉病和青霉病的發(fā)生[19]。此外，除了熱處理，鹽處理在使用時(shí)需進(jìn)行涂蠟處理，涂蠟是柑桔類水果加工廠進(jìn)行的一個(gè)關(guān)鍵措施。有研究指出果蠟和碳酸氫鈉、碳酸鉀和山梨酸鉀混合使用能夠非常顯著的減少采后綠霉病和青霉病的發(fā)生[26]。

5 展望

目前，柑桔采后病害上生物防控和綜合防控方面都取得了重大的進(jìn)展。有些生物性殺菌劑已經(jīng)投放市場(chǎng)。然而，到目前為止，只有少數(shù)具有很高生物防控性能的產(chǎn)品在生產(chǎn)上大規(guī)模使用。目前，許多實(shí)驗(yàn)室正在集中篩選出更為有效的生物防控產(chǎn)品投放商業(yè)市場(chǎng)；但是，認(rèn)為微生物拮抗劑和化學(xué)合成殺菌劑有相同的殺菌活性是不切實(shí)際的。改善使用微生物拮抗劑，以及與其他環(huán)境友好的采后貯藏措施處理相結(jié)合，可減少常規(guī)合成殺菌劑的過量使用。今后新的采后保鮮技術(shù)的研發(fā)，我們應(yīng)該從減少對(duì)環(huán)境污染和不危害人類健康為出發(fā)點(diǎn)，研究開發(fā)重點(diǎn)是開發(fā)出一種更佳的綜合生物防控保鮮劑來抑制柑桔的采后病害。

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