柑桔采后病害新型生物防控保鲜剂研究进展

张兰+李节法+陈东奎+赵洪涛+陈香玲

摘要：在柑桔采后贮藏和运输过程中，采后病害导致果实易腐烂和易感病。目前，柑桔采后病害主要通过化学合成杀菌剂来防治。随着消费者对食品安全和环境保护的日益关注，化学合成杀菌剂的使用越来越受到限制，亟需开发新型柑桔贮藏保鲜剂，来延长柑桔货架期。本文综述了拮抗微生物保鲜剂、天然植物提取物和已经被认可的安全化学物质（GRAS）作为新型替代保鲜剂应用于柑桔贮藏保鲜。

关键词：柑桔；生物防控；植物提取物；微生物拮抗剂；盐添加剂

中图分类号：S666 文献标识码：A 文章编号：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

柑桔是全世界广泛种植的大宗水果[1]。大部分的柑桔果实采后腐烂是由真菌病原菌引起的[2]。在柑桔果实生长发育不同时期、采收、贮藏、运输和销售过程中发生的机械损伤会导致真菌病原微生物的侵入[3]。国际上防控柑桔果实采后病害大多是通过使用化学合成杀菌剂如抑霉唑（IMZ）、赛苯咪唑（TBZ）、邻苯基苯酚钠（SOPP）、咯菌腈（FLU）和嘧霉胺等[4]。而化学合成杀菌剂逐渐被禁止或被限制使用，持续使用也会产生耐药性[5]，且这些化学杀菌剂在治理主要的病原菌方面效果并不显著。实际上，IMZ和TBZ很难防治柑桔酸腐病[6]。双胍盐是生产上唯一能控制酸腐病的药物[7]，而双胍盐类杀菌剂在一些国家已禁止使用。现在化学合成真菌杀菌剂的使用越来越受到限制，归因于其受到严格的监管、高致癌性、降解周期长、环境污染和农药残留等因素[4]。因此，开发更为安全、环保的可替代保鲜剂来控制柑桔采后病害是科研工作者面临的挑战。

目前，科研人员已研发一些新型的生物防控保鲜剂来替代合成杀菌剂，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）诱导植物产生自然抗性。其中，微生物拮抗剂单独使用或作为病害综合防控的一部分，具有较好的应用前景。值得注意的是，大部分的拮抗微生物可以从果实表面附生微生物种群中被分离[8]。生物防控病害还可以使用天然植物提取物，因这些提取物具有抗病原菌和抗真菌活性的特点[2]。天然植物提取物可能是合成杀菌剂的替代或互补的物质，归因于其可控制真菌活性，低毒、易合成和易分解特性[4]。然而，从生产的角度来讲，这些生物防治方法很难达到抑制果实病害的显著效果，可能需要与其他采后处理相结合使用才会有更好的效果。生产上，综合的防治措施比单独的防治措施更有效[2，9]。低毒性的化学品，特别是常见的食品添加剂和一般公认安全（GRAS）的化合物，已被证实在防控柑桔病原菌上的效果显著。

1 拮抗微生物作为生物防控保鲜剂

在柑桔果实表面就存在大量的天然微生物拮抗剂，可抑制柑桔采后病害[10]。使用拮抗微生物来控制柑桔采后病害是基于两种方法：（1）使用已经存在于果实表面的天然附生拮抗剂；（2）人工选择性诱导的微生物拮抗剂来控制采后病害。目前，微生物拮抗剂的开发主要是从已感染的水果伤口引起腐烂物上获得。此外，到目前为止，生物防控显然不能在柑桔采后病害防控上完全取代杀菌剂，但可采取与其他防控措施相结合的综合防控来控制柑桔采后真菌病害。

1.1 酵母类生物防控保鲜剂

在柑桔采后病害防控上，用拮抗的酵母菌处理柑桔果实是最好的可替代方法之一[11]。使用酵母菌拮抗剂治理采后病害有几个重要的特点：首先，即使在干燥环境下，酵母菌依然可以附着在柑桔表面；第二，酵母菌能够产生细胞外多聚糖，能够增强保护性，同时限制病原微生物的生存能力，因为酵母菌能够利用营养物质快速的繁殖[12]。研究证明利用酵母菌能够有效控制柑桔的腐烂，例如罗伦隐球酵母（Cryptoccocus laurentii）、粘红酵母（Rhodotorula glutinis）、异常毕赤酵母（Pichia anomala）和柠檬形克勒克酵母（Kloeckera apiculata）等[13]。目前这些生物防控物质的使用，在柑桔采后病害的防控上，并不能满足果树生产的需要。這些拮抗剂的生物防控能力是可以通过改变环境条件来增强的，例如，将多种有益微生物混合、通过生理和遗传机制来增强、或与其他生物防控方式的整合、施用少剂量的合成杀菌剂和气调等[14]。

1.2 细菌类生物防控保鲜剂

在柑桔采后病害防控上，细菌常作为生物杀菌剂来使用[1]。植物相关细菌在大多数植物中是普遍存在的，并且可以从植物组织、土壤、根和根际的各种植物组织中分离获得。此外，内生细菌较适合作为生物防治剂，由于其根际及其在植物内部组织，从而提供针对病原体的内部防御能力[15]。研究表明，拮抗细菌可以产生拮抗细菌和真菌的物质[16]。采后细菌拮抗剂在柑桔病害防治有重大进展。如：假单胞菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、沙雷氏菌等[12，15]。目前，应用于果树生产的拮抗菌种类极少，只有Biosave（由一种假单孢菌）和Aspire（一种假丝酵母菌）等几种产品面市，我国没有拮抗菌应用于果树生产[3]。

1.3 真菌类生物防控保鲜剂

相比酵母菌和细菌来说，真菌抑制柑桔采后病害防控的报道很少。但是，内生真菌（Muscodor albus）和同翅目寄生真菌可以很有效的抑制柑桔采后腐烂[6]。拮抗真菌和挥发性抗菌化合物在抵御柑桔方面是广谱杀菌剂。采用内生真菌生物熏蒸柠檬可以抑制绿霉病和酸腐病[6]。内生真菌产生28种有机挥发性化合物，对病原真菌和细菌有一定的抑制作用[2]，这种拮抗作用是由于其丰富的抗菌代谢物和生理结构[17]。真菌拮抗剂可通过菌种分离，改变处理措施，特别是改变采后处理环境来提高防治效果。

2 植物提取物类生物防控保鲜剂

目前的应用趋势是采用新型天然植物杀菌剂来替代原来的化学合成杀菌剂。近年来，在柑桔病害管理中，植物类杀菌剂的开发受到了越来越高的关注。超过1340的植物物种是已知的抗菌化合物的潜在来源，约10000种植物次生代谢产物已被化学定义他们的角色作为抗菌剂[2]。植物提取物具有可生物降解、不产生药害的优势，对哺乳动物来说被认为是安全可靠的。因此，人类可以开发高等植物去发现更多的天然杀菌剂，来取代化学杀菌剂。一些植物自身化合物质已经作为植物源杀虫剂被成功地应用于害虫综合治理方案中[18]。

2.1 精油

精油是一种天然的、挥发性的复合物，其具有抗菌、抗氧化和药物特性。开发抗精油的真菌品系几乎是不可能的，因为精油是广谱的真菌杀菌剂，它的活性成分存在于最终产物且是不同成分之间的协同作用的结果[18]。此外，大多数精油的成分似乎没有特定的靶细胞。精油化合物的挥发性、短暂性和生物降解性对柑桔采后病害的处理可能是特别有利的，因为只有非常低的残留物滞留[2]。

百里香精油和肉桂精油显著降低柑桔绿霉病和黑霉菌的发生[19]。此外，有报道指出百里香精油能够控制很多柑桔采后病害，如绿霉、青霉和酸腐病[15]。许多研究已经证实了植物精油在抵抗柑桔果实病原菌上有很好的抗真菌效果[20]。由于精油有抗真菌活性，所以它们可能被认为是一种潜在的可替代合成杀真菌剂的药物而应用于防控柑桔采后病害上。然而，尽管其强大的抗真菌活性，用精油进行商业化应用依然受到严格的限制，因为它存在着潜在的毒性问题、强烈的感官刺激问题等。

2.2 植物提取物

天然植物提取物具有防腐性能已经有几百年的历史了，目前研究者对芳香植物提取物的抗菌性能有了新的兴趣。近年来，一些研究已经集中在筛选新的植物提取物来研制抗真菌化合物，已应用于控制采后柑桔病害。不同植物提取物的水溶液或有机溶剂是抵抗不同实验条件下柑桔采后病害抗真菌活性的主要来源。一些植物的提取物包括水溶剂提取物还有有机溶剂提取物已经在抵抗柑桔采后病原菌方面做了很多测验。用岩蔷薇和长角豆的甲醇提取物处理南丰蜜桔能够很成功的控制柑桔的酸腐病[9]。从小地榆提取出的甲醇药物能够很好地控制绿霉病。小地榆的甲醇提取物比氯仿提取物在抵抗绿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种类的不同而有差异，这种差异的生物活性是由于每个溶剂的极性，即每个溶剂中提取的分子的性质决定。植物提取物生物活性的差异是由于其溶剂的极性不同，也就是说，不同提取物在一种溶剂中的分子特性可能不同。甲醇是一种极性溶剂，它可以提取出几种具有抗菌活性的化合物，如生物碱、皂苷、鞣质酸、倍半萜内酯和酚类化合物等[2]。利用天然植物提取物来控制柑桔采后病害的前提是需要详细严格地检查它们的生物活性和在果实组织中的分布情况，还要弄清楚他们在抑制病原菌生长过程中的变化规律及其是否对果实不产生植物性毒素物质。

2.3 次生代谢物质

高等植物中含有多种次生代谢物质如酚类、黄酮类、醌类、鞣质、精油、生物碱、皂苷、甾醇类[18，22]。在众多的天然植物产物中具有潜在的抗菌活性的有：乙醛、苯甲醛、苄醇、乙醇、水杨酸甲酯、乙基苯甲酸、甲酸酯乙酯、己醛、（E）-2-己烯醛、脂氧合酶、茉莉酸、大蒜素和异硫氰酸盐等[4]。肉桂醛、苯甲醛、乙醛、乙醇、苯甲醇的功效，橙花叔醇和2-壬酮挥发性菌毒剂能够抵抗绿霉病病原菌来保护柑桔果实[23]。柠檬醛能够抑制绿霉病病原菌菌丝体的生长和孢子的萌发，柠檬醛已被认为在柑桔果实自身抵抗由绿霉病病原菌引起的腐烂中是一种积极的化合物[24]。在由指状青霉引起的感染中，柑桔果实表皮产生的柠檬醛含量被认为是一种抵御机制的表现。不管是天然的指状青霉菌还是人工接种到葡萄柚上的指状青霉，茉莉酸（茉莉酸及其甲酯）被发现在防抗效果上有作用。把果实浸泡茉莉酸类物质后也能够有效地降低低温贮藏冷害的发生[8]。由于它们是自然产生的化合物，在低剂量时，相对减少化学合成药剂的使用茉莉酸类物质可能会提供一个更环保的方式。从葡萄柚外皮组织中分离出一种自然产生的化合物确定为5，7-二甲氧基香豆素具有抗真菌活性，对意大利青霉和指状青霉有杀菌效果[25]。

3 食品添加剂类和GRAS类物质

国际上致力于开发一种在柑桔中低残留或检测不到的抗真菌化合物。目前，有机盐和无机盐在食品工业中作为食品添加剂广泛使用，这些化合物在抵抗细菌和真菌上有广谱的杀菌性。除了它们有很长久的抗菌活性，廉价，易获取，对人类和环境是安全，也适用于采后处理的商业化推广和应用。在食品防腐剂中，山梨酸钾已被证实可防控柑桔绿霉病、青霉病和酸腐病[26]。但是，它不是一种广谱的防控药剂，因为它的功效很低，据报道，它只能延迟而不是停止绿霉菌的感染[25]。苯甲酸钠和苯甲酸是众所周知的具有杀菌和抑菌性能，它们具有无毒、无味的优点，已有研究表明它们在治理柑桔采后贮藏过程中的酸腐病、绿霉青霉病上有很好的效果[27]。各种食品添加剂和低毒性的化学品对指状青霉和意大利青霉菌的抑制作用上相比表明山梨酸钾和苯甲酸钠在橙子和柠檬的功效是最好的[28]。为了延长新鲜水果的货架期，许多其他的盐化合物实际上已在许多国家使用，它的作用是破坏病原体或抑制其生长。有研究表明碳酸氢钠能够降低柑桔酸腐病的发生[25]，此外，碳酸钠和碳酸氢钠相结合使用对指状青霉有直接的杀菌作用，并且能够诱导柑桔果实采后腐烂的防御机制[26]，而且这些处理不会对果实造成药害，这些物质在治理抗药性菌株上可能是一种非常有用的措施。利用钼酸铵和钼酸钠處理橙子能够非常显著的减少指状青霉和意大利青霉的出现[28]。包括一些盐物质在内的，还有一些其他的化合物如磷酸、丙酸钠、石硫合剂、氯化钙、EDTA、水杨酸钠和硼酸已经被指出能够控制柑桔的绿霉病、青霉病和酸腐病[2]。

4 新型保鲜剂结合其他防控措施在柑桔采后中的应用

柑桔采前和采后的综合病害防治策略可能优于单一处理的使用。已有研究表明微生物拮抗剂与其他防控方法相结合，可以有效克服生物防控生物活性上的缺点[19]。微生物拮抗剂和热处理相结合，GRAS物质和UV-C有增效作用，而且这种综合防治策略，比任何一种单一处理防控绿霉和青霉的效果好[2]。这种综合防治策略在许多形成商业规模的柑桔加工企业是很容易与现有的贮藏设备和采后防控措施相整合。总的来说，有五个目标可能是由两个或两个以上的防治措施整合要考虑的：1）协同增效；2）药效互补；3）抑制抗药性的产生；4）拮抗性细菌要在工厂便于规模化生产；5）还原剂率以减少果渣和化学成本[4]。例如，生防菌的盐或食品添加剂组合，少量的常规杀菌剂或物理治疗可以提高生物拮抗剂的作用。

4.1 微生物拮抗剂与其他杀菌剂结合使用

微生物拮抗剂存在的主要不足是性能不够稳定，特别是作为代替合成杀菌剂单独使用时[2]。此外，由于柑桔果实的侵染要么发生在采前，要么发生在采收和处理过程中，所以微生物拮抗剂与其他合成杀菌剂相比，我们希望它既有保护作用又有杀菌功效。然而，生物防控剂往往不能控制感染[29]。与其他控制方法相结合的生物控制是建立有效的综合病害治理策略的最有前景的方法之一。

4.2 无机盐和食品添加剂与物理防控结合使用

当山梨酸钾溶解于热水处理柑桔时，能够有效控制采后酸腐病[25]。碳酸钠溶液浸泡果实也可减少长期贮存过程中绿霉病和青霉病的发生[19]。此外，除了热处理，盐处理在使用时需进行涂蜡处理，涂蜡是柑桔类水果加工厂进行的一个关键措施。有研究指出果蜡和碳酸氢钠、碳酸钾和山梨酸钾混合使用能够非常显著的减少采后绿霉病和青霉病的发生[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进展。有些生物性杀菌剂已经投放市场。然而，到目前为止，只有少数具有很高生物防控性能的产品在生产上大规模使用。目前，许多实验室正在集中筛选出更为有效的生物防控产品投放商业市场；但是，认为微生物拮抗剂和化学合成杀菌剂有相同的杀菌活性是不切实际的。改善使用微生物拮抗剂，以及与其他环境友好的采后贮藏措施处理相结合，可减少常规合成杀菌剂的过量使用。今后新的采后保鲜技术的研发，我们应该从减少对环境污染和不危害人类健康为出发点，研究开发重点是开发出一种更佳的综合生物防控保鲜剂来抑制柑桔的采后病害。

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