酵母甘露聚糖處理對李果實褐腐病及貯藏特性的影響

孫曉婷，曹建康*，陳 妮，龍柳燕，楊 雪

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

酵母甘露聚糖處理對李果實褐腐病及貯藏特性的影響

孫曉婷，曹建康*，陳 妮，龍柳燕，楊 雪

(中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

研究酵母甘露聚糖對李褐腐菌(Monilinia fructicola)菌絲生長的影響及對李果實褐腐病的抑制作用。離體抑菌試驗表明5、25、50、100g/L的甘露聚糖對李褐腐菌菌絲生長均有抑制作用，且質量濃度越高抑制效果越好。抑菌試驗表明，甘露聚糖浸泡處理能有效抑制處理前/處理后損傷接菌的李果實褐腐病病斑擴展。酵母甘露聚糖處理還有效地降低了貯藏期間李果實的質量損失率和呼吸強度，推遲果實轉色，從而維持李果實良好的貯藏品質。

甘露聚糖；李果實；褐腐??；貯藏特性

李果實成熟于夏季高溫季節(jié)，采后極易受到病原菌的侵染而發(fā)生嚴重腐爛、造成巨大的損失[1-2]。其中，由Moniliniaspp.侵染引起的褐腐病是李果實在貯藏期間發(fā)生的主要病害，是導致果實腐爛損失的主要因素[3-4]。目前，利用1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)處理[1]、殼聚糖處理[2]、拮抗菌生物防治[3]、熱水處理[4]、低溫貯藏[5]、氣調保鮮[6]、浸鈣處理[7]以及化學殺菌劑處理等方法防治李果實病害和保持果實采后品質。但是，對李果實褐腐病控制技術的研究尚不夠深入。

甘露聚糖是一種細胞壁多糖，是果實等植物體細胞壁半纖維素的重要構成成分。因其側鏈的不同，甘露聚糖分別以半乳甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖等形式存在[8-9]。研究表明，果實的后熟軟化與甘露聚糖的裂解有關[8-10]。但是，關于甘露聚糖處理對果實貯藏特性的影響卻未見報道。

利用生物來源的天然產物進行果實采后病害防治已經得到越來越多的重視[11]。近年來的研究表明，一些多聚糖如殼聚糖[1-2,12]、葡甘聚糖[13]等具有較強的抑制微生物生長繁殖的作用，可用作食品被膜材料和果蔬保鮮劑應用。酵母甘露聚糖存在于酵母細胞壁的最外層，占細胞壁干重的40%左右，容易制備獲得[14-15]。酵母甘露聚糖能增加動物體液免疫和細胞免疫能力，調節(jié)腸道菌群平衡，結合吸附外源性病原菌，并具有抗輻射、抗氧化、抗腫瘤等活性功能[14-15]。但是，還未見到將酵母甘露聚糖用于食品保藏和水果保鮮的報道。因此，本實驗擬研究酵母甘露聚糖對李果實褐腐病的控制及貯藏特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

李果實(Prunus salicinaL. cv. Gaixian)于2009年7月18日采自遼寧省營口市蓋縣果園，采后當天運回實驗室，挑選表面光滑、大小均勻、成熟度一致、無機械損傷和病蟲害的綠熟果實進行隨機分組；褐腐菌(Monilinia fructicola)分離自典型發(fā)病果實，于27℃在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)上培養(yǎng)10d，在無菌條件下，用無菌水配制成孢子懸浮液(1×105個孢子/mL)。

酵母甘露聚糖 安琪酵母股份有限公司，溶于蒸餾水中，分別配制成0(對照)、1、5、10g/L溶液待用。

1.2 儀器與設備

GC7890F氣相色譜儀[配有CO2轉化爐、flame ionization detector(FID)檢測器、不銹鋼填充柱(Porapak 80-100，2m×2mm)] 上海天美科技有限公司；SPX-250BZ生化培養(yǎng)箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；SWCJ-ZFD超凈工作臺 蘇州凈化設備有限公司；手提式不銹鋼蒸汽消毒器 上海三申醫(yī)療器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甘露聚糖體外抑菌試驗[12]

制備含有不同質量濃度(0、5、25、50、100g/L)甘露聚糖的平皿培養(yǎng)基。在培養(yǎng)皿中央接種27℃條件下生長6d的褐腐菌菌餅(直徑為6mm)。將平皿置于27℃恒溫培養(yǎng)，定期測量菌落直徑，重復3次。

1.3.2 甘露聚糖體內抑菌試驗

1.3.2.1 處理后損傷接菌

分別將李果實浸沒到0、1、5、10g/L的甘露聚糖溶液中，浸泡1min。取出自然晾干后置于塑料框中，并用黑色聚乙烯(PE)袋包裝。24h后用滅菌接種針在果實赤道部位對應面分別刺兩個孔(3mm寬×4mm深)。待傷口表面晾干，向每個孔注入10μL褐腐菌孢子懸浮液。自然晾干后于17℃(85%～95% RH)保溫觀察。在接菌48、72h后分別測定病斑面積。每處理30個果實。

1.3.2.2 處理前損傷接菌

李果實損傷接菌3h后再分別經0、5g/L的甘露聚糖溶液處理。處理方法、損傷接菌方法、貯藏與病斑面積的測定方法同1.3.2.1節(jié)。

1.3.3 品質測定

李果實經0、5g/L甘露聚糖處理后，于23℃(85%～95%RH)貯藏，定期測定呼吸強度、質量損失率、轉色率。

1.3.3.1 呼吸強度的測定[16]

取8個果實稱質量后置于經空氣平衡的1.8L具橡膠塞的玻璃容器中，密閉30min后頂空取1mL氣體，用氣相色譜法測定CO2含量。果實呼吸強度按CO2含量以mg/(kg·h)表示。重復3次。

1.3.3.2 質量損失率的測定

取20個果實分別編號，定期測定果實質量。按式(1)計算平均質量損失率：

1.3.3.3 轉色指數的測定

取20個果實進行分級，分級標準如下：0級：0%變紅；1級：25%果面開始泛白轉紅；2級：25%～50%果面轉紅；3級：50%～75%果面轉紅；4級：75%以上果面轉紅。

1.3.4 數據分析

應用SPSS 11.5軟件進行方差分析，利用鄧肯氏多重比較對差異顯著性(P≤0.05)進行分析。

2 結果與分析

2.1 甘露聚糖對褐腐菌菌絲生長的抑制作用

圖1 甘露聚糖對離體培養(yǎng)的褐腐菌生長的抑制作用Fig.1 Inhibitory effect of yeast mannan on the growth ofMonilinia fructicolain PDA medium at 27 ℃

在離體培養(yǎng)過程中，褐腐菌菌落面積不斷擴展。不同質量濃度的甘露聚糖對離體培養(yǎng)的褐腐菌的生長均有抑制作用(圖1)。在培養(yǎng)第9天時，5、25、50、100g/L的甘露聚糖處理對褐腐菌生長的抑制率分別為14.3%、50.5%、61.9%、88.6%(P≤0.05)。顯然，甘露聚糖對李褐腐菌生長具有較強的直接抑制作用。而且，25g/L的甘露聚糖即能抑制褐腐菌一半的生長程度。

2.2 甘露聚糖處理對李果實褐腐病的抑制作用

在經甘露聚糖處理24h后接種褐腐菌，可以測定甘露聚糖誘導果實對病原菌侵染產生的抗病能力。結果表明，甘露聚糖處理能誘導李果實對褐腐病的侵染產生較強的抗性。如圖2A所示，在發(fā)病72h時，經1、5、10g/L甘露聚糖處理的李果實病斑面積分別比對照降低了10.0%、8.6%和14.3%(P≤0.05)。但是，不同質量濃度甘露聚糖之間誘導果實產生抗病性的差異不顯著。

李果實接種褐腐菌3h后經5g/L甘露聚糖浸泡處理，可以測定甘露聚糖對果實活體上生長的病原菌的抑制作用。在17℃貯藏期間甘露聚糖浸泡處理李果實發(fā)病面積明顯小于對照組(圖2B)，說明甘露聚糖處理對能夠明顯地抑制李果實活體上褐腐菌的生長，從而有效抑制李果實褐腐病的擴展。在發(fā)病72h時，經5g/L甘露聚糖處理果實病斑面積比與對照組降低了22.6%(P≤0.05)。

可見，甘露聚糖對李果實褐腐病的控制作用既與其直接的抑菌作用有關，又與其誘導果實產生抗性有關。分析發(fā)現(xiàn)，5g/L甘露聚糖使處理前/處理后損傷接菌果實的病斑面積分別比對照降低了22.6%(圖2B)、8.6%(圖2A)，由此可以看出，甘露聚糖的直接抑菌特性在果實病害控制中具有重要作用。

圖2 甘露聚糖處理對李果實損傷接種褐腐病的抑制作用Fig.2 Inhibitory effect of yeast mannan on brown rot disease of plum fruits

2.3 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實呼吸強度的影響

李果實經5g/L甘露聚糖處理后23℃貯藏，測定結果表明，甘露聚糖處理能有效的抑制李果實的呼吸強度(圖3)。在貯藏4、5d時，經甘露聚糖處理的李果實呼吸強度分別比對照降低了19.6%、38.1%(P≤0.05)。這可能與甘露聚糖處理在果實表面形成的透明薄膜有關。甘露聚糖涂膜在一定程度上阻隔了果實內部與外界環(huán)境的O2、CO2等氣體交換，從而降低了果實的呼吸代謝過程。

圖3 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實呼吸強度的影響Fig.3 Effect of yeast mannan treatment on respiratory intensity of plum fruits stored at 23 ℃

2.4 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實質量損失率的影響

在23℃貯藏過程中，李果實的質量損失率呈逐漸升高趨勢。甘露聚糖處理能降低貯藏過程中李果實的質量損失率(圖4)。在貯藏3、4d時，經5g/L甘露聚糖處理果實的質量損失率分別比對照降低了17.3%、19.3%(P≤0.05)?？梢?，甘露聚糖處理后在果實表面形成的薄膜能有效降低李果實貯藏期間的失水。

圖4 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實質量損失率的影響Fig.4 Effect of yeast mannan treatment on weight-loss rate of plum fruits stored at 23 ℃

2.5 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實轉色率的影響

李果實經5g/L甘露聚糖處理后23℃貯藏，測定結果表明，甘露聚糖處理能有效的抑制李果實由綠轉紅的進程(圖5)。在貯藏6d時，經甘露聚糖處理李果實的轉色指數比對照降低了21.3%。

圖5 常溫貯藏過程中甘露聚糖處理對李果實轉色指數的影響Fig.5 Effect of yeast mannan treatment on color change index of plum fruits stored at 23 ℃

3 結 論

離體實驗和活體實驗都表明，酵母甘露聚糖對李褐腐菌的生長具有直接抑制作用，從而有效控制李果實褐腐病。這與葡甘聚糖的抑菌作用及其對果實的防腐作用研究結果類似[12-13]。然而，酵母甘露聚糖對李果實褐腐病的抑制作用除了與其直接的抑菌特性有關外，還可能與其誘導李果實自身產生抗病性有關。此外，通過酵母甘露聚糖浸泡處理還能形成一層極薄的透明膜，可以有效延緩李果實質量損失，降低呼吸強度，推遲果實轉色，從而保持果實良好的貯藏品質。因此，本研究為酵母甘露聚糖在食品保藏和果實保鮮方面的應用提供了理論依據和綠色生產實踐參考。

研究表明，甘露聚糖是果實細胞壁半纖維素的重要組成成分。隨著果實的成熟, 甘露糖殘基在果實中逐漸增加，果實質地軟化加快[10]。因此，保持完整、牢固的細胞壁對推遲果實后熟軟化和抵抗病原菌侵染具有重要意義[11]。至于甘露聚糖在李果實軟化、腐爛過程中起著什么樣的作用，以及外源酵母甘露聚糖處理能否影響到果實本身甘露聚糖的存在形態(tài)和細胞壁的完整狀態(tài)，尚需進一步研究。

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Effect of Yeast Mannan Treatment on Storage Characteristics and Brown Rot Disease of Plum Fruits

SUN Xiao-ting，CAO Jian-kang*，CHEN Ni，LONG Liu-yan，YANG Xue
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

The effect of yeast mannan treatment on the growth ofMonilinia fructicolain potato dextrose agar (PDA) medium and the brown rot disease of plum fruits was studied.In vitroexperiments showed that yeast mannan treatment with different concentrations (5, 25, 50 g/L and 100 g/L) could obviously inhibit the growth ofMonilinia fructicolahypha, and the inhibitory effect of yeast mannan treatment on the growth of fungi was in a concentration-dependent manner.In vivotests showed that yeast mannan treatment could effectively inhibit brown rot disease of plum fruits inoculated withMonilinia fructicolabefore/after yeast mannan dipping. Yeast mannan treatment could also reduce the respiration intensity and weight-loss rate, and delay the color change of plum fruits stored at 23 ℃, which could maintain better storage quality of plum fruits.

mannan；plum fruit；brown rot disease；storage characteristics

TS255.3

A

1002-6630(2011)06-0261-04

2010-06-04

“十一五”國家科技支撐計劃重點項目(2006BAD22B03)；國家自然科學基金項目(30700645)

孫曉婷(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為農產品加工與貯藏工程。E-mail：sxt8706@126.com

*通信作者：曹建康(1976—)，男，副教授，博士，研究方向為食品科學。E-mail：cjk@cau.edu.cn