果蔬采后病害拮抗微生物研究進(jìn)展

果蔬采后病害拮抗微生物研究進(jìn)展

水果是人們生活中不可或缺的食物。然而，新鮮水果的復(fù)雜生理變化、高含量和微生物污染容易發(fā)生，從而造成腐爛和經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì),果蔬采后損失較高,水果采后的腐爛損耗率約為30%,蔬菜則高達(dá)40%~50%,而發(fā)達(dá)國(guó)家平均損耗率不足7%目前,我國(guó)果蔬采后保鮮仍以低溫貯藏和化學(xué)藥劑保鮮技術(shù)為主,然而低溫貯藏成本高、耗能大、質(zhì)量不穩(wěn)定;化學(xué)處理具有健康危害和環(huán)境污染等問題。隨著生活水平的不斷提高,人們更加重視果蔬的新鮮度和營(yíng)養(yǎng)安全品質(zhì),對(duì)果蔬保鮮技術(shù)的要求也越來越高。微生物保鮮技術(shù)主要利用微生物菌體及其代謝產(chǎn)物,抑制有害微生物生長(zhǎng),降低果蔬采后腐爛損失,從而達(dá)到貯藏保鮮的目的1微生物保護(hù)技術(shù)在水果保護(hù)中的應(yīng)用1.1使用化學(xué)藥劑果蔬采后腐爛主要是由真菌等病原菌引起的,長(zhǎng)期以來防治病害的方法主要是采用化學(xué)殺菌劑。但是連續(xù)使用化學(xué)殺菌劑會(huì)使病原菌產(chǎn)生抗藥性,造成環(huán)境污染和危害公眾健康。利用拮抗微生物進(jìn)行果蔬保鮮是一種安全、無毒、有效的生物保鮮方法,已成為果蔬病害生物防治的重要途徑。目前,可作為果蔬采后病害拮抗微生物的有細(xì)菌、酵母菌和霉菌等。1.1.1假單胞桿菌屬pseudom觀目前應(yīng)用較多的拮抗細(xì)菌主要有芽孢桿菌屬(Bacillusspp.)和假單胞桿菌屬(Pseudomonasspp.)細(xì)菌等。研究表明:枯草芽孢桿菌(B.subtilis)能有效防治柑橘綠霉病、酸腐病和蒂腐病1.1.2微生物菌菌材酵母菌由于具有拮抗效果好、不產(chǎn)生毒素、可以和化學(xué)殺菌劑共同使用等優(yōu)點(diǎn)而成為果蔬采后生物防治研究的熱點(diǎn)。目前己報(bào)道的對(duì)果蔬采后病害具有明顯抑菌作用的酵母菌約有20多種,主要用于防治果蔬采后貯藏期間的青霉病、灰霉病、根霉病、毛霉病等病癥。龍超安等1.1.3抗真菌保護(hù)劑研究表明,部分小型絲狀真菌也被用于果蔬采后腐爛的生物防治,如綠色木霉(Trichodermaviride)可防治芒果蒂腐病1.2生物保鮮劑的研究微生物發(fā)酵生產(chǎn)周期短,不受季節(jié)、地域和病蟲害條件的限制。因此從微生物的次生代謝產(chǎn)物中研制生物保鮮劑,具有廣闊的發(fā)展前景。微生物在繁殖過程中能夠多種次生代謝產(chǎn)物,目前應(yīng)用在果蔬保鮮上的微生物代謝產(chǎn)物主要包括納他霉素、細(xì)菌素、糖類等。1.2.1真菌和酵母菌納他霉素最初是從鏈霉菌的培養(yǎng)物中提取出來的,對(duì)幾乎全部的霉菌和酵母菌都非常有效,已成為30多個(gè)國(guó)家廣泛使用的一種天然生物性食品防腐劑和抗菌添加劑。研究表明,納他霉素對(duì)草莓1.2.2菌株自身免疫細(xì)菌素是由某些細(xì)菌在代謝過程中通過核糖體合成產(chǎn)生的一類具有抑菌生物活性的蛋白質(zhì)或多肽,其抑菌范圍不局限于同源菌;而產(chǎn)生菌對(duì)其細(xì)菌素有自身免疫性。迄今為止被商品化的細(xì)菌素只有乳酸鏈球菌素nisin和片球菌素PA-1,分別被稱為Nisaplin1.2.3微生物多糖的制備微生物糖類大部分由細(xì)菌、真菌和藍(lán)藻類產(chǎn)生,具有安全無毒、理化性質(zhì)獨(dú)特等特點(diǎn)。微生物產(chǎn)生的糖類由于容易與菌體分離,因而可通過大量發(fā)酵實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),已作為成膜劑和保鮮劑在食品、制藥等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用在果蔬保鮮中的微生物糖類主要包括短梗霉多糖、NPS多糖和真菌寡糖素等。短梗霉多糖(pullulan)又稱茁霉多糖或普魯蘭,是出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)在培養(yǎng)過程中利用糖代謝產(chǎn)生的細(xì)胞外水溶性多糖膠質(zhì)。研究表明茁霉多糖溶液能夠保持芒果NPS多糖是一種不被人體消化,不產(chǎn)生熱量的一種極其安全的多糖類添加劑,適宜于作為各種食品用薄膜。在果蔬表面成膜后無色、無味,肉眼很難看出,光澤性明顯增強(qiáng),有打蠟的效果,是一種很好的果蔬涂膜保鮮劑,對(duì)蘋果、鴨梨、葡萄、黃瓜、西紅柿、茄子等果蔬有一定的保鮮效果2微生物保鮮機(jī)理研究表明,病原微生物不僅是果蔬采后腐爛的主要原因,而且能夠加速易褐變果蔬的褐變進(jìn)程,因此,抑制病原微生物是果蔬保鮮的重要途徑,微生物保鮮技術(shù)主要是通過抑制病原微生物達(dá)到保鮮的目的。拮抗微生物對(duì)病原菌的作用機(jī)制主要有:營(yíng)養(yǎng)與空間競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、直接寄生、抗病性誘導(dǎo)。2.1微生物對(duì)采后病害的影響競(jìng)爭(zhēng)作用指拮抗微生物與病原菌在物理位點(diǎn)、生態(tài)位點(diǎn)的搶占以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的競(jìng)爭(zhēng)。拮抗微生物抑制采后病害產(chǎn)生的病原菌的主要機(jī)理是兩者競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)與生存空間。控制果蔬采后病害的關(guān)鍵是拮抗微生物能快速在果蔬的受傷位點(diǎn)定殖,因此,拮抗微生物要有比致病菌更快的生長(zhǎng)速度和在不利于致病菌生存的環(huán)境下存活的能力2.2抗菌物質(zhì)及抗菌物質(zhì)微生物在代謝過程中能夠通過產(chǎn)生抗生素、細(xì)菌素、有機(jī)酸等抗菌物質(zhì)達(dá)到抑制病原菌的效果。例如枯草芽孢桿菌和洋蔥假單孢菌能分泌伊枯草菌素來殺死病原菌2.3降解性蛋白酶大量研究表明,拮抗微生物會(huì)產(chǎn)生裂解性的酶,如葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶以及對(duì)致病性真菌細(xì)胞壁有降解作用的蛋白酶。這類拮抗菌主要以吸附生長(zhǎng)、纏繞、侵入、消解等形式抑制病原菌。Wisniewski等2.4抗病性的誘導(dǎo)誘導(dǎo)采后果蔬產(chǎn)生抗病性是拮抗微生物的另一種作用機(jī)制。El-Ghaouth等3微生物制劑的抑菌效果微生物保鮮技術(shù)作為具有廣闊應(yīng)用前景的新型果蔬采后防腐保鮮手段,已逐漸成為學(xué)術(shù)熱點(diǎn),并取得了令人矚目的成就。盡管許多種拮抗微生物已被證實(shí)對(duì)果蔬采后病原菌具有防治作用,且拮抗微生物應(yīng)用于果蔬采后病害防治有很多優(yōu)點(diǎn),但是利用拮抗微生物防治采后病害在發(fā)展過程中也面臨著各種各樣的問題和挑戰(zhàn)。到目前為止,進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的生防微生物卻很少。微生物制劑防病作用的發(fā)揮與其制備工藝、使用時(shí)間、使用環(huán)境等因素密切相關(guān)。研究表明,微生物制劑必須在致病菌到達(dá)傷口之前存在才能夠起到生防作用,否則將失去對(duì)病害的防治作用。另一個(gè)重要的影響因素是傷口位點(diǎn)的濕度,Mercier和Wilson目前篩選的拮抗微生物通常只對(duì)某類或某幾類病原菌有拮抗作用,抗菌譜較窄,限制了其在果蔬保鮮中的應(yīng)用,因此應(yīng)繼續(xù)篩選具有更廣抗菌譜的拮抗微生物或運(yùn)用分子生物學(xué)手段改造拮抗微生物,使之具備更廣的抗菌譜,或者通過多種拮抗微生物協(xié)同作用和與其它保鮮劑協(xié)同使用以增加其抑菌作用。此外,我國(guó)批準(zhǔn)使用的天然微生物防腐保鮮劑,只有乳酸球菌素和納他霉素等少數(shù)幾種,