丁香精油对番茄采后腐烂抑制作用及成分分析

陈梅

(太原科技大学 化学与生物工程学院，山西 太原 030024)



丁香精油对番茄采后腐烂抑制作用及成分分析

陈梅

(太原科技大学 化学与生物工程学院，山西 太原 030024)

摘要：[目的]研究不同浓度的丁香精油对番茄采后病原菌和果实灰霉病的抑制作用以及丁香精油的组成成分及相对含量。[方法]通过丁香精油对番茄体外(in vitro)抑菌实验和番茄果实(in vivo)采后防腐试验，确定丁香精油的最佳抑制浓度。应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了丁香精油的组成成分及相对含量。[结果]在体外熏蒸试验中，随着丁香精油浓度的增加，其抑制效果也增强，在100 μL·L-1时最高，其抑制率可达41.5%。直接接触试验中，抑制效果随丁香精油浓度增加先增加后降低，1.6 mL·L-1时，效果最好。经GC-MS分析，鉴定出丁香精油由60种成分组成，丁香酚和石竹烯两种成分占总含量的88.2%。 [结论] 不同浓度的丁香精油对抑制番茄采后病原菌和果实灰霉病发生有一定的作用，丁香精油主要成分是丁香酚和石竹烯。

关键词：丁香精油； 番茄； 抑制作用； 成分分析

植物精油是从植物的根、茎、叶、花或果实中提炼萃取的挥发性芳香物质，主要含有酯、醛、酮、酚和萜烯类等物质，因其来源天然、对人体相对安全、与环境友好、生物活性多样等特点，用途十分广泛，拥有巨大的应用潜力。各种具有不同芳香性植物精油已广泛用于香精香料工业中。随着人们生活质量的提高和环境保护意识的加强，植物精油的应用也将逐渐扩大[1]。有文献报道，植物精油可代替或部分代替化学杀菌剂[2,3]。通常认为，植物精油的成分和其抑菌作用有相当密切的关系，且植物精油对真菌的作用方式及作用机制与其主要抑菌成分的含量也有一定的关系。丁香精油是从丁香植物(SyzygiumaromaticumL.)的叶片、茎和花蕾原料中提取，味道温和、强劲，具有辛辣味，希腊人、罗马人和中国人经常用它来治疗牙痛，也用做口腔清新剂。它还有防腐杀菌的功效，经常用在预防传染性疾病方面。

番茄又名西红柿，在我国南北方均有种植，产量较大，由于番茄属冷敏性蔬菜，加之果实皮薄肉嫩，采后极易发生腐烂。常见的化学防腐方法主要是使用化学杀菌剂，但化学试剂处理易造成环境污染等问题。利用各种天然物质抑制果蔬采后病原菌越来越引起人们的关注[4,5]。由灰葡萄孢霉(B.cinerea)引起的灰霉病是造成番茄采后损失的主要原因[6]。本试验通过丁香精油体外熏蒸处理供试番茄，得出抑制病原菌的最佳浓度，同时对丁香精油成分加以分析，以期为进一步研究丁香精油在采后保鲜领域的开发利用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1.2供试精油

丁香精油从上海国际香精香料公司购得，密封避光 4 ℃贮藏。

1.1.3供试番茄

采自山西省太原市小店区，挑选大小一致，色泽均匀，无病害，无机械损伤，果型端正的果实进行试验。

1.1.4供试菌种

灰葡萄孢霉(Botrytiscinerea)、串珠镰刀菌(Fusariumverticillioides)、细极链格孢(Alternariatenuissima)、粉红单端孢霉(Trichotheciumroseum)分离自番茄果实腐烂部位的果皮，均经rDNA-ITS分子学和形态学鉴定。

1.2试验方法

阿花的泪又滚落在白净的脸上。我对谁都没说过，为了生存，为了打拼，我不得不掩饰自己，不得不虚与委蛇。其实在南方，很多人不得不这样来掩饰自己，假身份证，假文凭，假夫妻，假城里人，假洋鬼子……比比皆是。我隐瞒那段历史，是怕你们看不起我，是怕失去做女人的优势，是怕在商场难以立足。

1.2.1丁香精油对番茄采后病原菌的体外熏蒸试验

用无菌打孔器取直径为5 mm的4种不同病原菌菌苔接入15 mL PDA的培养皿(直径90 mm)中央。将平板倒置，取一片直径为5 mm的无菌滤纸置于皿盖中央，分别吸取1、2、3、4、5 μL的丁香精油滴于滤纸片上，其对应的浓度分别为15、30、45、60、75 μL·L-1，以滤纸片上不添加丁香精油的平板为对照。

封口膜密封后放入25 ℃培养9 d后，测量菌落直径并计算抑制率。每处理3次重复。抑制率公式如下：

抑制率/%=(dC-dT)/ (dC-5) ×100

式中：dC：对照菌落直径/mm；dT：不同处理条件下菌落直径/mm。

1.2.2不同浓度丁香精油对番茄灰霉病的熏蒸试验

取试验番茄果，采用2% NaClO进行果实表面消毒后，于果实赤道部位刺直径 5 mm 深3 mm的伤口，每果2个伤口。在伤口接1×106孢子·mL-1的灰葡萄孢霉(B.cinerea)20 μL，将果实置于体积为4.5 L的塑料盒中，分别取150、300和450 μL的丁香精油(终浓度分别为33.33、66.67和100.0 μL·L-1)于无菌滤纸上(使滤纸不接触果实)，20 ℃保鲜膜密闭培养。7 d后测量病斑直径并计算抑制率。每处理20个果。

1.2.3不同浓度丁香精油对番茄灰霉病的直接接触试验

取试验番茄，采用2% NaClO进行表面消毒后，于赤道部位刺直径为5 mm深3 mm的伤口，每果2个伤口。将植物精油用少量Tween-20乳化后，用无菌水调至所需浓度，在伤口处涂抹不同浓度的丁香精油30 μL，2 h后接入1×106孢子·mL-1的灰葡萄孢霉(B.cinerea)20 μL，20 ℃密闭培养, 7 d 后测量病斑直径并计算抑制率。每处理20个果。

1.2.4色谱、质谱条件

将5 μL丁香精油样品溶于500 μL正己烷，采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS 法)进行成分分析。

气相色谱条件：选用HP-5MS 色谱柱，用 5% 苯甲基聚硅氧烷弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，柱室温度60 ℃(保持 5 min)，进样口温度 200 ℃，8 ℃·min-1升温速率升至 150 ℃(保持 10 min)，柱前压71 kPa，载气为高纯氦气，流速1 mL·min-1，分流比15∶1。

质谱条件：接口温度280 ℃，电离方式 EI，离子源温度250 ℃，电子能量 70 eV，四极杆温度为 130 ℃，标准调谐，质量扫描方式 SCAN，溶剂延迟 1.5 min，扫描范围 10～550 amu，电子倍增器电压1 635 V， G1033A。

用面积归一法计算各成分的相对含量。通过保留时间和质谱数据与D.01.00NlST98 标准质谱检索库比较进行成分鉴定。

1.2.5数据处理与分析

本数据采用DPS 7.05系统软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1丁香精油对番茄采后病原菌的体外熏蒸实验

丁香精油对番茄采后病害的抑制效果如图1，随着精油浓度的增加，抑制率也相应升高。对灰葡萄孢霉和粉红单端孢霉的抑制效果最好，在15 μL·L-1时，其抑制率分别达到39.97%和43.65%，在75 μL·L-1时对该两种病原菌的抑制率为100.0%。丁香精油对细极链格孢的抑制效果较差，在75 μL·L-1时其抑制率仅为52.84%。丁香精油对串珠镰刀菌的抑制率在75 μL·L-1时为85%。

图1　丁香精油对番茄采后病原菌的体外抑制效果Fig.1　The inhibitory effect of clove oil on postharvest pathogens of tomato

2.2不同浓度丁香精油对番茄灰霉病的熏蒸效果

分别用33.33、66.67和100 μL·L-1的丁香精油对番茄进行熏蒸试验，结果如图2所示。结果表明，3种浓度的丁香精油均可明显抑制该种病害的发生，且随着浓度的增加，抑制效果越好，在100 μL·L-1条件下，抑制率达41.5%。

图2　不同浓度丁香精油对番茄采后灰霉病熏蒸抑制效果Fig.2　Effect of different concentrations of clove oil on the fumigation of tomato gray mould

2.3不同浓度丁香精油对番茄灰霉病的直接接触抑制效果

试验结果(图3)表明，不同浓度的丁香精油直接接触均可明显抑制番茄采后灰霉病的发生，在浓度为0.8 mL·L-1和1.6 mL·L-1时抑制效果最好，其次是0.4 mL·L-1，在3.2 mL·L-1和4.8 mL·L-1的高浓度下番茄腐烂反而加重。在浓度为4.8 mL·L-1时，番茄表面颜色变浅，产生药害。

图3　不同浓度丁香精油对番茄灰霉病直接接触抑制效果Fig.3　The inhibitory effect of different concentration of clove oil on tomato gray mould in vivo

2.4丁香精油成分分析

图4　丁香精油总离子流图Fig.4　Total ion flow diagram of clove oil

用 GC-MS 分析仪测定丁香精油的总离子流图见图4。将图4 中分离的各组分提取质谱图，经D.01.00NlST98 标准质谱检索库检索，并与文献[7]核对，确认60种成分，采用气相色谱面积归一化法[8]确定各种成分的相对质量分数见表 1。由表1看出，丁香精油的主要成分是丁香酚和石竹烯。其中丁香酚含量最多，占总含量的63.81%，其次是石竹烯，占24.39%，该两种成分占总含量的88.20%。其余成分中含量超过1%的有α-石竹烯和氧化石竹烯，其中α-石竹烯占3.70%，氧化石竹烯占2.60%。该4种成分共占94.5%，其它成分含量均小于1%，共占总含量的5.5%。

表1　丁香精油化学成分及含量

续表1

3　讨论

从丁香精油对番茄采后灰霉病的抑制效果来看，不论是熏蒸法还是直接接触法，均可以有效抑制番茄采后灰霉病的发生。但是，不同的处理方式，其最佳浓度不同。体外熏蒸条件下，100 μL·L-1其抑制率就可达到41.5%。而在直接接触时，其浓度要大得多，0.8 mL·L-1和1.6 mL·L-1时抑制效果最好。随着浓度继续加大至3.2 mL·L-1和4.8 mL·L-1时，其抑制率降低，其原因可能是太高的植物浓度对番茄组织产生了毒害作用。

植物精油由许多挥发性成分组成，其成分在不同种属的植物间差异很大。同一种植物，在不同的生育期和不同的组织中成分也不同[9～15]。李鹏霞等检测了丁香花蕾的挥发油中丁香酚占78.29%，丁香叶精油中丁香酚占75.81%[16]。赵晨曦等[17]检测的丁香花蕾油和丁香果实挥发油的主要成分相对含量差别很大，丁香酚、石竹烯、α-石竹烯和1-(2,3,4 甲氧基苯)-桥亚乙基酮是两种精油的共同成分。其中丁香酚在花蕾精油中含57.13%，但是在果实精油中仅含22.67%。邱琴等[18]以广东饶平产的丁香花蕾为原料，测得丁香酚的相对含量为80.33%。本研究中测得丁香精油的丁香酚含量为63.81%。

关于植物精油的抑菌作用曾有过报道，认为可能是通过渗透作用进入细胞，损伤细胞壁、细胞膜和细胞器的质膜，导致细胞内含物泄漏，改变了细胞内外的离子浓度梯度，导致微生物死亡[19]。精油有效成分的分子结构与病原菌生物膜脂成分的分子结构相似性越大，就越容易穿过生物膜进入菌体内部发挥抑菌作用[20]。目前已有一些植物精油制剂用于生产，如Mycotech公司生产的肉桂精油产品CinnamiteTM可作为温室中对花卉作物杀虫、杀螨、杀真菌的产品[21]；从葛缕子精油中分离出的一种单菇土豆的腐烂有良好的抑制作用，在新西兰以TALENT为商标进行推广[22]。因此，植物精油应用于农产品采后保鲜领域必将有很好的发展前景。

4　结论

丁香精油不仅可以在体外条件下抑制番茄采后病原菌的生长，还可以有效抑制番茄果实采后灰霉病的发生，熏蒸法比直接接触法更为有效。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了丁香精油的主要成分，由60种组成成分，主要成分为丁香酚和石竹烯，该两种成分共占总含量的88.2%。

参考文献

[1]吴先伟,梁逸曾,陈爱民.气相色谱/质谱结合化学计量学解析方法用于植物精油成分分析[J].分析科学学报,2009,25(4):373-377.

[2]Barel S,Segal R,Yashphe J.The antimicrobial activity of the essential oil from Achillea fragrantissima[J].Journal of Ethnopharmacology,1991,33(1):187-191．

[3]Daferera D J,Ziogas B N,Polissiou M G.The effectiveness of plant essential oils on the growth ofBotrytiscinerea,Fusariumsp.andClavibactermichiganensissubsp．michiganensis[J]．Crop Protection,2003,22(1):39-44．

[4]Tripathi P,Dubey N K.Exploitation of natural products as an alternative strategy to control postharvest fungal rotting of fruit and vegetables[J].Postharvest Biology and Technology,2004,32(3):235-245．

[5]Tzortakis N G,Economakis C D.Antifungal activity of lemongrass (CympopogoncitratesL.) essential oil against key postharvest pathogens[J]．Innovative Food Science Emerging Technologies,2007(8):253-258．

[6]赵妍.拮抗酵母及结合热空气处理对樱桃番茄采后病害的防治及其机理研究[D].南京:南京农业大学,2010:18-19.

[7]Lachowicz K J,Jones G P,Briggs D R,et al.The synergistic preservative effects of the essential oils of sweet basil (OcimumbasilicumL.) against acid-tolerant food microflora[J].Lett Appl Microbiol,1998,26(3):209-214.

[8]Pandey V N,Dubey N K.Synergistic activity of extracted plant oils againstP-ythiumaphanidermatumandP.debaryanum[J].Trop Agric,1997(4):164-167.

[9]Arras G,Grella G E.Wild thyme, thymus capitatus, essential oil seasonal changes and antimycotic activity[J].J Horticultural Sci,1992,67(2):197-202.

[10]Marotti M,Piccaglia R,Giovanelli E.Effects of planting time and mineral fertilization on peppermint (Menthapiperita L.) essential oil composition and its biological activity[J].Flavour Frag J,1994(9):125-129.

[11]McGimpsey J A,Douglas M H,Van Klink J L.Seasonal varition in essential oil yield and composition from naturalized Thymus vulgaris L. in NewZealand[J].Flavour Frag J,1994(9):347-352.

[12]Cosentino S,Tuberoso C L G,Pisano B,et al.In vitro antimicrobial activity and chemical composition of Sardinian Thymus essential oils[J].Lett Appl Microbiol,1999(29):130-135.

[13]Marino M,Bersani C,Comi G.Antimicrobial activity of the essential oils ofThymusvulgarisL. measured using a bioimpedometric method[J].J Food Protect,1999,62(9):1017-1023.

[14]Juliano C,Mattana A,Usai M.Composition and in vitro antimicrobial activity of the essential oil of Thymus herba-baronaLoisel growing wild in Sardinia[J].J Essent Oil Res,2000(12):516-522.

[15]Faleiro M L,Miguel M G,Ladeiro F,et al.Antimicrobial activity of essential oils isolated from Portuguese endemic species of Thymus[J].Lett Appl Microbiol,2002(36):35-40.

[16]李鹏霞,邵世达,冯俊涛,等.丁香精油和丁香酚对苹果贮藏期病害及果实品质的影响[J].农业工程学报,2006,22(6):173-177.

[17]赵晨曦,梁逸曾.公丁香与母丁香挥发油化学成分的GC/MS研究[J].现代中药研究与实践,2004(18):92-95.

[18]邱琴,崔兆杰,赵怡.丁香挥发油化学成分的GC-MS分析[J].中药材,2003,26(1):25-26.

[19]Charmi N,Bennis S,Briggs D R,et al.Study of anticandidal activity of carvacrol and eugenolinvitroandinvivo[J].Oral Microbiol Immunol，2005，20(2):106-111.

[20]Marino M,Bersani C,Comi G.Impedance measurements to study the antimicrobial activity of essential oils from Lamiaceae and Compositae[J].International Journal of food microbiology,2001(67):187-195.

[21]Hartmans K J,Diepenhorst P,Bakker W,et al.The use of carvone in agriculture, sprout suppression of potatoes and antifungal activity against potato tuber and other plant diseases[J].Industrial Crops and Products,1995,4(1):3-13．

[22]Oosterhaven J．Diferent aspects of S-carvone,a natural potato sprout growth inhibitor[D]．The Netherlands: Wageningen Agricultural University,1995:152-153．

(编辑：马荣博)

收稿日期：2016-02-29 修回日期：2016-05-03

作者简介：陈梅(1980-)，女(汉)，山西介休人，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏

中图分类号：S609.3

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)09-0678-07

Inhibitory effects of clove oil on postharvest decay of tomato and its essential components

Chen Mei

(SchoolofChemicalandBiologicalEngineering,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)

Abstract:[Objective] The effects of different concentrations of clove essential oil on postharvest pathogens and Botrytis cinerea of fruit, and the composition and relative contents of essential oil of clove were studied. [Methods] The best inhibitory concentration of clove oil was determined by inhibition experiment against tomato in vitro and corrosion test of tomato fruit after harvest in vivo. The essential composition and relative content of clove oil were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). [Results] With the increase of the concentration of clove oil in vitro fumigation test, the inhibitory effects were also enhanced, the highest was in 100 μL·L-1, while the inhibition rate up to 41.5%. In vivo test, the inhibition effect increased with the concentration of clove oil at first and then decreased, the best concentration was 1.6 mL·L-1. By GC-MS analysis, we identified 60 constituents in clove oil. Among them, two components eugenol and caryophyllene accounted for 88.2%. [Conclusion] The clove oil had an inhibitory effect on postharvest pathogens. The main components of clove oil were eugenol and caryophyllene.

Key words:Clove oil; Tomato; Inhibitory effect; Component analysis