【摘要】：植物源保鮮劑,因其沒有化學(xué)抑菌劑所帶來的環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留及抗藥性等問題,已成為國內(nèi)外天然防腐保鮮劑開發(fā)研究的方向和熱點。但由于其天然產(chǎn)物價格居高不下,造成使用成本較高,尤其是附加值較低的農(nóng)產(chǎn)品很難推廣使用。番茄果實營養(yǎng)豐富,但屬于果皮薄且多汁的品種,采后貯藏過程當(dāng)中容易受機(jī)械損傷、微生物感染等發(fā)生腐爛,采后損失率極高。因此,如何減少植物源保鮮劑在番茄等生鮮果蔬中的使用量,降低其使用成本是一個亟待解決的問題。本研究選取11種已報道具有抑菌活性的植物源保鮮劑,針對果蔬采后兩種常見的腐敗真菌,同時也是番茄采后主要的腐敗菌,腐皮鐮孢菌(Fusarium solani CICC 2603=ATCC 36031,以下簡寫F.solani)和匍枝根霉(Rhizopus stolonifer ATCC 12939,以下簡寫R.stolonifer),進(jìn)行抗菌活性研究。根據(jù)最小抑菌濃度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC),按照棋盤法對11種植物源抑菌劑進(jìn)行復(fù)配,發(fā)現(xiàn)對F.solani和R.stolonifer均有協(xié)同抑菌作用的組合僅有1組,即百里酚和水楊酸(記為S_(TSA)),其在協(xié)同抑菌作用中的MIC值比單獨(dú)使用兩種抑菌劑時的MIC值降低了74.62%~87.69%,有效降低了單個活性成分的作用濃度。通過對F.solani和R.stolonifer的菌絲和細(xì)胞形態(tài)的觀察,發(fā)現(xiàn)S_(TSA)作用后細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生嚴(yán)重變化,菌絲體表面出現(xiàn)一些隆起,顯示出不規(guī)則的收縮,出現(xiàn)皺褶;細(xì)胞壁變薄,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)減少,大量空泡在細(xì)胞質(zhì)中融合,形成較大的空泡。同時,S_(TSA)、百里酚和水楊酸均對F.solani和R.stolonifer的細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能都造成了不同程度的損傷。對兩種真菌進(jìn)行碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色后觀察發(fā)現(xiàn),隨著S_(TSA)、百里酚和水楊酸作用濃度的增加,兩種真菌中被染色的細(xì)胞比例均有所增加,并且呈濃度依賴性(r值均在0.91以上),表明F.solani和R.stolonifer的細(xì)胞膜完整性被破壞,使得PI可以穿過細(xì)胞膜與核酸結(jié)合顯示紅色熒光。水楊酸在S_(TSA)對F.solani細(xì)胞膜完整性損傷的協(xié)同作用中占主要地位;百里酚和水楊酸在S_(TSA)對R.stolonifer細(xì)胞膜完整性損傷的協(xié)同作用中貢獻(xiàn)度相當(dāng)。隨著抑菌進(jìn)程,兩種真菌細(xì)胞在260 nm和280 nm處的泄漏量均有所增加,各組在1 h?24 h的作用時間之間具有顯著差異(P(27)0.05),增加比例最高分別達(dá)79.52%和82.65%,表明抑菌劑造成兩種真菌細(xì)胞內(nèi)的核酸和蛋白質(zhì)的泄漏量增加。且百里酚和水楊酸在濃度為0.5和1 MIC的S_(TSA)對F.solani和R.stolonifer細(xì)胞內(nèi)核酸泄露的協(xié)同作用中貢獻(xiàn)度相當(dāng),但百里酚在濃度為2MIC的S_(TSA)對F.solani細(xì)胞內(nèi)核酸泄露的協(xié)同作用中起主要作用,水楊酸在S_(TSA)對于R.stolonifer細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)泄露的協(xié)同作用中起主要作用。同時,F.solani和R.stolonifer細(xì)胞膜中麥角固醇的含量隨著抑菌劑濃度的增加而降低,并呈現(xiàn)濃度依賴性(r值在-0.8211和-0.8975之間),且百里酚和水楊酸在S_(TSA)分別對兩種菌麥角固醇含量的影響的貢獻(xiàn)度相當(dāng)。S_(TSA)通過阻礙細(xì)胞膜中麥角固醇的合成,破壞了兩種真菌的細(xì)胞膜的正常功能,并最終抑制F.solani和R.stolonifer的生長。此外,S_(TSA)、百里酚和水楊酸分別對F.solani和R.stolonifer的線粒體的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。三種抑菌劑分別作用F.solani和R.stolonifer后,兩種真菌的線粒體膜電位均顯著升高,表現(xiàn)為膜電勢超級化,且呈現(xiàn)濃度依賴性(r值在0.9244到0.9972之間),表明兩種真菌的線粒體膜結(jié)構(gòu)被改變。且相同濃度抑菌劑處理后,F.solani線粒體膜電位均高于R.stolonifer,說明F.solani的線粒體膜電位所受影響更大。研究抑菌劑對三羧酸(TCA)循環(huán)的關(guān)鍵酶活性的影響發(fā)現(xiàn),檸檬酸合成酶(CS)、異檸檬酸脫氫酶(IDH)、α-酮戊二酸脫氫酶(α-KGDH)、琥珀酸脫氫酶(SDH)和蘋果酸脫氫酶(MDH)的活性均受到抑菌劑不同程度的抑制,酶活性下降率在71.45%到98.38%之間。同時,抑菌劑導(dǎo)致F.solani和R.stolonifer細(xì)胞內(nèi)TCA循環(huán)中的檸檬酸(CA)含量分別下降65.64%(F.solani)和90.80%(R.stolonifer),表明抑菌劑嚴(yán)重影響了TCA循環(huán)的正常進(jìn)行,進(jìn)而損傷了兩種真菌的線粒體功能。此外,兩種真菌經(jīng)抑菌劑處理后發(fā)現(xiàn),其細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的積累有明顯增加,增長率最大值分別為86.71%(F.solani)和97.78%(R.stolonifer);并且,丙二醛(MDA)大量生成,增長率最大值分別為73.54%(F.solani)和80.00%(R.stolonifer)。綜上所述,S_(TSA)導(dǎo)致F.solani和R.stolonifer細(xì)胞膜損傷,致使其細(xì)胞內(nèi)容物(核酸和蛋白質(zhì))的大量泄漏,麥角固醇合成嚴(yán)重受阻,線粒體膜發(fā)生了電勢超級化改變了線粒體的膜結(jié)構(gòu),TCA循環(huán)中關(guān)鍵酶活性降低,進(jìn)而影響了ATP合成和NADH產(chǎn)生,破壞TCA循環(huán),ROS和MDA的大量累積進(jìn)一步造成線粒體功能障礙和細(xì)胞氧化損傷,細(xì)胞的過氧化繼續(xù)影響細(xì)胞內(nèi)線粒體內(nèi)關(guān)鍵酶的活性,加劇膜的損傷,最終將導(dǎo)致F.solani和R.stolonifer細(xì)胞死亡。S_(TSA)對F.solani和R.stolonifer的體外抑菌作用表明,S_(TSA)對兩種腐敗真菌的菌絲生長抑制率均達(dá)到100%,對其孢子萌發(fā)抑制率達(dá)到96%以上;番茄接菌試驗結(jié)果表明,S_(TSA)對F.solani的抑菌效果優(yōu)于R.stolonifer;對番茄傷口接種F.solani的保護(hù)作用優(yōu)于治療作用,對傷口接種R.stolonifer的番茄的保護(hù)作用和治療作用的差異不顯著;結(jié)合感官評價,濃度為1 MIC的S_(TSA)對好果的保鮮效果更好,2 MIC的S_(TSA)更適用于有腐爛情況發(fā)生的番茄保鮮;進(jìn)一步將不同濃度的S_(TSA)加入到可食性蟲膠中,制成涂膜液,覆蓋于番茄表面。研究發(fā)現(xiàn),S_(TSA)蟲膠涂膜和對照組相比,其透濕性和透氧性均顯著降低(P(27)0.05),在一定程度上阻隔了番茄果實內(nèi)部的水分散失和氣體交換;濃度為5 MIC的S_(TSA)蟲膠涂膜番茄在貯藏期間,腐爛率與失重率最低(P(27)0.05),番茄的可溶性固形物含量下降最慢,采后感官品質(zhì)維持最好,不同濃度的S_(TSA)蟲膠涂膜對番茄采后的顏色沒有影響;對番茄硬度損失具有較好抑制作用的濃度為1MIC和5MIC S_(TSA),能將可滴定酸含量維持在較高的水平的濃度為10 MIC,延遲總酚峰值出現(xiàn)的有效濃度是1 MIC,有利于番茄風(fēng)味的保存;對降低貯藏期間番茄體內(nèi)MDA累積的有效濃度是5 MIC,有效防止了果實衰老和膜損傷,誘導(dǎo)番茄體內(nèi)兩種抗病性相關(guān)酶(多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶)活性在短時間內(nèi)升高,提高果實的免疫力,提高果實采后抵抗病原真菌侵染的能力,從而減少采后貯運(yùn)過程中的損失。本課題的研究結(jié)果將拓展植物活性成分的應(yīng)用前景,為番茄采后保鮮提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)的理論依據(jù),并為果蔬采后貯藏及運(yùn)輸提供借鑒作用。
【圖文】：
圖 2-2 STSA對番茄感染 Fusarium solani 和 Rhizopus stolonifer 的治療和保護(hù)作用Figure 2-2 Effects of STSAon the protective and therapeutic effects with lesion diameter and controlefficacy against Fusarium solani [A (b), A (a)] and Rhizopus stolonifer [B (b), B (a)] in wound inoculatedtomatoes.隨著 STSA濃度升高，番茄感染 F. solani 病斑的平均直徑逐漸減小[圖 2-2 A(b)]，防
圖 2-3 STSA對自然貯藏番茄的保鮮效果Figure 2-3 Effect of STSAon storability of non-inoculate0腐爛率(%)好果率(%)藥害比率(%)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS255.3
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本文編號：
2697662
