花椒精油对苹果梨采后青霉病的控制及感官和质地品质的影响

王聪1,2,沈浩3,蒲国顺3,任丽3, 李贞子3,王军节1,2*

1(北方民族大学 生物科学与工程学院,宁夏 银川,750021)2(北方民族大学 植物性农产品贮藏与加工重点实验室,宁夏 银川,750021)3(西北民族大学 生命科学与工程学院,甘肃 兰州,730124)

摘 要 为探讨花椒精油在苹果梨采后病害控制中的应用效果,首先比较分析精油对主要采后病原扩展青霉和链格孢菌的体外抑菌效果,随后通过单因素试验结合响应面设计筛选优化花椒精油控制采后青霉病的熏蒸浓度和时间,并测定分析精油对果实贮藏期间感官和质地品质的影响。结果表明,花椒精油对扩展青霉的体外抑制效果优于链格孢菌;含量为14.2 μL/L的花椒精油熏蒸5.6 h对损伤接种果实青霉病的控制效果最佳;感官评价结果表明,花椒精油对果实香气的影响体现在贮藏初期,但对果实味觉、质地和色泽未产生不良影响;质地多面性分析表明,精油处理可延缓果实硬度和脆度的下降,并抑制胶黏性和黏着性升高。由此表明,花椒精油熏蒸在控制苹果梨果实采后青霉病和保持果实质地品质方面具有潜在的应用价值。

关键词 苹果梨;花椒;精油;抑菌;质地多面性分析

苹果梨是我国甘肃[1]、内蒙[2]和吉林地区[3]的特产水果,该果含糖丰富、质地酥脆,在国内外市场颇具盛誉[4]。由扩展青霉(Penicillium expansumP.expansum)侵染引起的青霉病[5]和链格孢(Alternaria alternataA.alternata)侵染引起的黑斑病[1,6]是苹果梨主要采后病害,给果实贮藏造成严重损失。P.expansumA.alternata引起果实腐烂过程还常伴随展青霉毒素和交链孢霉毒素的积累,带来食品安全隐患[7]。因此,开发苹果梨采后病害控制策略将有利于产业健康发展。

杀菌剂可以控制P.expansum[8]A.alternata[9]引起的采后病害,但存在药物残留、环境污染以及诱导病原菌产生抗药性等问题而受限。近些年越来越多研究表明,植物精油是替代杀菌剂控制采后病害的新型安全措施[10-12]。花椒为芸香科花椒属植物的成熟干燥果实,精油是其开发利用的重要方向[13]。研究发现花椒精油对引起马铃薯干腐病的硫色镰刀菌[14]和引起牧草和烟叶贮藏虫害的烟草甲[15]以及食品卫生指示菌大肠杆菌[16]具有较好抑制效果。但有关花椒精油控制苹果梨采后病害的研究鲜见报道。

本研究在筛选花椒精油体外控制引起苹果梨采后腐烂病菌A.alternataP.expansum的基础上,进一步以精油控制效果更佳的P.expansum为研究对象,在单因素试验基础上,对精油浓度和熏蒸时间进行响应面优化,筛选精油体内控制苹果梨采后青霉病的最佳条件,并对使用后果实的感官和质地品质进行测定分析,以期为花椒精油的开发应用提供理论依据,也为苹果梨采后青霉病控制提供方法参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验材料:供试A.alternataP.expansum分离自然发病果实,纯化后于实验室保存待用;花椒精油采用水蒸气蒸馏法提取备用[17];苹果梨果实采自甘肃省条山农场,当天运抵实验室待用。

主要仪器:SW-CJ-2FD超净工作台,广州深华公司;BMJ-800C霉菌培养箱,上海博迅医疗生物仪器股份有限公司;YXQ-LS-50A高压蒸汽灭菌锅,上海博迅医疗生物仪器股份有限公司;TMS-PRO质构仪,美国FTC公司。

1.2 试验方法

1.2.1 病原物的筛选与体外抑菌率测定

采用滤纸片熏蒸法,配制一定浓度花椒精油溶液(吐温-80作为助溶剂),稀释成可在培养皿内挥发之后含量达到50、25、12.5、6.25、3.125、1.562 5 μL/L的溶液[8],助溶剂作为对照。将配置好的马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar,PDA)分装到锥形瓶中进行灭菌,在超净工作台内将灭菌的PDA培养基用灭菌量筒量取25 mL分装到灭过菌的培养皿中。将直径6 cm灭菌的滤纸片置于培养皿盖上方中心固定,在滤纸片上滴加先前配制好的1 mL花椒精油溶液并使其均匀分布,在已经纯化且长势良好的带菌培养皿的同一直径范围内,用灭菌的打孔器打取生长一致的菌饼(直径为6.0 mm),将菌饼置于培养基中心,盖上含有精油滤纸的玻璃皿盖,并立即用封口膜进行封口处理,置于28 ℃霉菌培养箱中正置培养72 h后用十字交叉法测量菌落直径[18],每处理重复5次。通过公式(1)计算抑菌率,选取花椒精油对其抑制率高的病原菌进行下一步试验[19]

抑菌率

(1)

1.2.2 对苹果梨病原菌生长抑制的工艺优化

1.2.2.1 单因素实验设计

参考韩艳丽等[10]的方法稍作修改。选择成熟度和大小一致,无病虫害,无机械损伤的苹果梨果实,用体积分数为70%的酒精对苹果梨果实进行表面消毒,先用灭菌后的铁钉在果实赤道部分等距离刺4个3 mm深的伤口,每个伤口内注入10 μL 1×106个/mL的孢子悬浮液,分别对花椒精油熏蒸时间(含量为10 μL/L的精油密闭熏蒸2、4、6和8 h)和(分别用10、20、30和40 μL/L的精油熏蒸2 h)进行单因素熏蒸处理后,打开密闭容器通风平衡24 h,最后放入(25±2) ℃、85%相对湿度(relative humidity,RH)条件下贮藏5 d,采用十字交差法测量果实的病斑直径,记录数据并分析,探讨熏蒸时间和不同含量的花椒精油对P.expansum的体内抑制效果,每次处理用果8个,重复3次。

1.2.2.2 响应面实验设计

在单因素实验结果的基础上,采用Central Composite Design设计[20]优化精油最佳处理方式。如表1所示,对熏蒸时间和精油含量两因素分别用AB表示,每一自变量低、中、高实验水平分别以-1、0、1进行编码。

表1 响应面实验设计因素与水平
Table 1 Design factors and level of central composite

水平因素A(熏蒸时间)/hB(花椒精油含量)/(μL·L-1)-12504101615

1.2.3 花椒精油处理对苹果梨品质的影响

通过工艺优化得