丁香精油對(duì)櫻桃番茄保鮮作用的研究

潘磊慶，朱 娜，邵興鋒，江琳琳，屠 康，*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，農(nóng)業(yè)部農(nóng)畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210095;2.寧波大學(xué)食品科學(xué)與工程系，浙江寧波315211;3.青島流亭機(jī)場(chǎng)海關(guān)，山東青島266041)

櫻桃番茄又名圣女果、小番茄，既是蔬菜又是水果，色澤艷麗，美味可口，其維生素含量是普通番茄的1.7倍［1］，且是人類(lèi)膳食中番茄紅素的主要來(lái)源［2］，豐富的營(yíng)養(yǎng)使其深受消費(fèi)者青睞。目前果蔬保鮮方法主要有低溫保鮮法、氣調(diào)保鮮法和化學(xué)保鮮法等，但存在一些不足，如低溫冷藏可能導(dǎo)致果蔬產(chǎn)生冷害，且能耗較高;氣調(diào)保鮮對(duì)設(shè)備要求較高，且氣體組分的波動(dòng)影響保鮮效果;化學(xué)試劑處理易造成環(huán)境污染等問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)食品安全的關(guān)注程度越來(lái)越高，尋找高效、無(wú)毒的安全保鮮劑正受到越來(lái)越多的關(guān)注，植物精油類(lèi)防腐保鮮劑是用于果蔬保鮮研究的一個(gè)研究熱點(diǎn)［3-5］。丁香是桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，既是香料又是一味中藥，具有抑菌作用。丁香中的抑菌物質(zhì)主要是丁香酚、乙酰丁香酚、丁香烯、水楊酸甲酯、苯甲醛等，有特殊的香味，易揮發(fā)，無(wú)殘留［6］。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者研究了丁香精油對(duì)果蔬的保鮮效果［7-9］。本文主要研究了丁香精油熏蒸處理對(duì)櫻桃番茄采后主要致病菌的抑制作用及對(duì)其采后品質(zhì)和生理的影響，以期為丁香精油用于櫻桃番茄的保鮮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

病原菌 由灰葡萄孢霉引起的灰霉病、匍枝根霉引起的軟腐病是造成櫻桃番茄采后損失的主要原因［2］，本實(shí)驗(yàn)采用的灰葡萄孢(Botrytis cinerea Pers.)、匍枝根霉(Rhizopus stolonifer(Ehrenb.)Lind)分離于自然發(fā)病的櫻桃番茄果實(shí)，并置于馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基上保藏，使用前在自制培養(yǎng)(MDA)基上于20℃活化7d;培養(yǎng)基(MDA)30%櫻桃番茄汁+1%葡萄糖+1.5%瓊脂粉;丁香精油 吉安市林源香料有限公司，相對(duì)密度為1.044～1.057，折射率為1.528～1.538，丁香酚含量85%，精油可完全揮發(fā);櫻桃番茄果實(shí) 采自江心洲精品果園，2h內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，選擇八成熟、無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械損傷的果實(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

PYX-250H-A型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 廣東韶關(guān)科力實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;GL-20G-II型冷凍高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;TD-45型數(shù)字折光儀浙江托普儀器有限公司;UV1102型紫外分光光度計(jì)上海天美儀器有限公司;Minolta CR-200型色彩色差儀 日本Minolta公司;610型pH計(jì) 新加坡Trans-Wiggens。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 精油抑菌率的測(cè)定 用無(wú)菌打孔器在培養(yǎng)基上取直徑為5mm的灰霉或根霉菌塊放入MDA平板上，取直徑為7mm的無(wú)菌濾紙片放在平板蓋子中央，用移液器添加一定量精油于濾紙上，使精油揮發(fā)物最終濃度分別達(dá)到 50、100、200、400、800μL/L，每個(gè)濃度3個(gè)平板，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，以不加精油為對(duì)照，迅速用保鮮膜密封于28℃培養(yǎng)7d后觀察結(jié)果，用十字交叉法測(cè)量菌落生長(zhǎng)直徑。

抑菌率(%)=(對(duì)照菌落直徑-處理菌落直徑)×100/(對(duì)照菌落直徑-5mm)

1.2.2 果實(shí)處理方法 將果實(shí)置于2L塑料盒內(nèi)，每處理35個(gè)，用移液器向粘貼于盒蓋的濾紙上添加一定量的丁香精油，使盒內(nèi)最終精油揮發(fā)物濃度分別達(dá)到20、70、120、170、220μL/L，以不添加精油組為對(duì)照，立即用保鮮膜密封，置于20℃、相對(duì)濕度90%恒溫箱中貯藏，貯藏7d后每2d取樣測(cè)定指標(biāo)，測(cè)定重復(fù)3次。

1.2.3 生理及品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.2.3.1 過(guò)氧化物酶(POD)活性的測(cè)定 采用愈創(chuàng)木酚法［10］。取2g去皮果肉，加5mL 0.1mol/L的磷酸鹽緩沖溶液(pH6.4，含3%聚乙烯吡咯烷酮)，冰浴研磨勻漿，4℃、12000r/min離心20min，取上清液測(cè)定酶活性。

1.2.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性的測(cè)定 采用鄰苯二酚法［11］，樣品處理方法同 1.2.3.1。

1.2.3.3 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的測(cè)定 參照Wang等［12］的方法并加以改進(jìn):取1g去皮果肉，加 5mL 0.05mol/L的磷酸鹽緩沖溶液(pH7.0，含3%聚乙烯吡咯烷酮)，冰浴研磨勻漿，4℃、12000r/min離心20min，取上清液測(cè)定酶活性。反應(yīng)體系:0.2mL粗酶提取液+3mL磷酸緩沖溶液+0.2mL0.75%H2O2，掃描3min內(nèi)OD240的變化，以每分鐘240nm處吸光值下降0.001作為一個(gè)酶活單位(U)，酶活性以U·g-1FW表示。

1.2.3.4 腐爛指數(shù) 貯藏結(jié)束后統(tǒng)計(jì)不同處理組的腐爛指數(shù)。

腐爛指數(shù)(%)=∑(腐爛等級(jí)×該等級(jí)果數(shù))/(最高腐爛等級(jí)×調(diào)查總果數(shù))×100

腐爛等級(jí)按腐爛面積占果實(shí)表面積的百分比劃分:0級(jí)，無(wú)腐爛;1級(jí)，［0，25%］;2級(jí)，(25%，50%］;3 級(jí)，(50%，75%］;4 級(jí)，(75%，100%］。

1.2.3.5 可滴定酸的測(cè)定 采用電位滴定法。

1.2.3.6 可溶性固形物含量 用TD-45數(shù)字折光儀測(cè)定。

1.2.3.7 硬度 用FT 327硬度計(jì)測(cè)定。

1.2.3.8 色澤 用CR-200色差計(jì)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析和處理利用SAS 8.2實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 丁香精油的抑菌率

丁香精油對(duì)病原菌的抑制率見(jiàn)表1。從表1可以看出，丁香精油對(duì)灰霉菌的抑制率隨著精油濃度的增加而提高，在濃度為800μL/L時(shí)對(duì)灰霉菌的抑制率達(dá)92.45%。丁香精油對(duì)根霉菌生長(zhǎng)的抑制作用極為顯著，在50μL/L時(shí)根霉菌菌絲生長(zhǎng)已被完全抑制，且各處理組均無(wú)菌絲生長(zhǎng)。因此，丁香精油可以有效抑制櫻桃番茄主要病原菌的生長(zhǎng)。

表1 丁香精油對(duì)病原菌的抑菌率Table 1 Inhibitory rate of clove oil against pathogens

2.2 丁香精油對(duì)櫻桃番茄防御性酶活性的影響

2.2.1 過(guò)氧化物酶(POD)POD屬于PR蛋白的PR-9家族，在木質(zhì)素生物合成的最后一步中催化H2O2分解而發(fā)揮作用［13］。在機(jī)體受到脅迫時(shí)酶活性增強(qiáng)起到保護(hù)作用，但是當(dāng)脅迫達(dá)到一定程度時(shí)酶活性逐漸減弱，此時(shí)機(jī)體瀕臨死亡。如表2所示，在貯藏期的前7d，所有處理組果實(shí)的POD活性變化不大，在第11d出現(xiàn)峰值，第15d出現(xiàn)另一個(gè)活性高峰。在整個(gè)貯藏期內(nèi)，經(jīng)丁香精油處理的櫻桃番茄POD活性均高于對(duì)照，且120μL/L丁香精油對(duì)POD活性的誘導(dǎo)作用最強(qiáng)，其次為70μL/L和170μL/L。

2.2.2 多酚氧化酶(PPO)PPO除了是引起果蔬褐變的主要因素外，在植物抗病反應(yīng)中也發(fā)揮著重要作用，其機(jī)理為:通過(guò)催化木質(zhì)素及其它酚類(lèi)物質(zhì)的氧化產(chǎn)生保護(hù)性屏障而抵抗病菌的入侵［14］。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在貯藏前期，濃度為20、70、120μL/L的丁香精油可誘導(dǎo)櫻桃番茄果實(shí)PPO活性的提高，活性高峰出現(xiàn)在第7d，較對(duì)照提前4d且峰值高于對(duì)照。在貯藏后期，處理組PPO活性始終高于對(duì)照。經(jīng)170、220μL/L的高濃度精油處理后，果實(shí)PPO活性有被抑制的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，適宜濃度的丁香精油可增強(qiáng)櫻桃番茄果實(shí)PPO的活性并且誘導(dǎo)活性高峰的提前出現(xiàn)，而濃度過(guò)高對(duì)PPO活性有抑制作用。貯藏后期酶活性的急劇升高可能與果實(shí)衰老腐爛有關(guān)［2］。

圖1 丁香精油對(duì)櫻桃番茄果實(shí)PPO活性的影響Fig.1 Effect on PPO activity of cherry tomatoes by clove oil

2.2.3 過(guò)氧化氫酶(CAT)CAT通過(guò)作用于H2O2，參與活性氧的代謝［2］。果實(shí)體內(nèi)的活性氧具有雙重作用，當(dāng)果實(shí)處于溫和環(huán)境中時(shí)活性氧升高會(huì)加速果實(shí)的衰老，當(dāng)果實(shí)遭遇逆境時(shí)，H2O2能夠作為底物參與細(xì)胞壁蛋白的快速氧化交聯(lián)和木質(zhì)化，使病原菌更難穿透細(xì)胞壁，并且可以作為二級(jí)信號(hào)分子激發(fā)植物抗病性基因的表達(dá)，比如編碼葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶等病程相關(guān)蛋白［15］。不同處理對(duì)櫻桃番茄CAT活性的影響如圖2所示，在貯藏期間櫻桃番茄果實(shí)CAT活性逐漸上升，達(dá)到峰值后迅速下降，丁香精油處理組CAT活性均高于對(duì)照。120μL/L的精油處理可誘導(dǎo)CAT活性高峰的提前出現(xiàn)，且峰值高于其他處理。在櫻桃番茄果實(shí)貯藏前期，相對(duì)于對(duì)照組而言，精油處理組果實(shí)可以更好的清除體內(nèi)活性氧，維持活性氧代謝平衡;而在果實(shí)貯藏中后期，各組果實(shí)細(xì)胞中開(kāi)始積累H2O2，以增強(qiáng)對(duì)于病原菌侵染的防御能力。

2.3 丁香精油對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響

2.3.1 丁香精油對(duì)腐爛指數(shù)的影響 采后腐爛是果實(shí)采后保鮮面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。果實(shí)的采后腐爛是一個(gè)逐漸的過(guò)程，病斑的擴(kuò)大由小到大，因此，使用腐爛指數(shù)比腐爛率更能客觀的反映出所采用的保鮮劑的防腐保鮮效果，其結(jié)果也更科學(xué)［7］。不同處理?xiàng)l件下貯藏結(jié)束時(shí)櫻桃番茄腐爛指數(shù)如圖3所示。貯藏結(jié)束時(shí)對(duì)照組腐爛指數(shù)為85.3%，處理濃度小于120μL/L時(shí)腐爛指數(shù)隨濃度升高而降低，當(dāng)處理濃度大于120μL/L時(shí)腐爛指數(shù)隨濃度升高而變大，120μL/L精油處理時(shí)腐爛指數(shù)最低，為25.1%。精油濃度較低時(shí)熏蒸處理不足以殺死果實(shí)上存在的全部病原菌，而當(dāng)處理濃度達(dá)到170μL/L及以上時(shí)，熏蒸處理影響了果實(shí)正常的生理活動(dòng)，這可能是產(chǎn)生處理組果實(shí)腐爛指數(shù)先降低后升高的原因。從對(duì)腐爛指數(shù)的影響來(lái)看，適宜的精油處理濃度為120μL/L。

表2 丁香精油對(duì)櫻桃番茄果實(shí)POD活性的影響Table 2 Effect on POD activity of cherry tomatoes by clove oil

圖2 丁香精油對(duì)櫻桃番茄果實(shí)CAT活性的誘導(dǎo)Fig.2 Effect on CAT activity of cherry tomatoes by clove oil

圖3 丁香精油對(duì)櫻桃番茄腐爛指數(shù)的影響Fig.3 Effect on the index of rotted of cherry tomatoes by clove oil

2.3.2 丁香精油對(duì)櫻桃番茄貯藏品質(zhì)的影響 分別于貯期結(jié)束時(shí)測(cè)定對(duì)照組和丁香精油處理組完好櫻桃番茄果實(shí)的硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸和果實(shí)顏色。果實(shí)顏色變化用L*、C*、H三個(gè)數(shù)值表示，其中，L*表示亮度，其值在0～100之間，L*=0表示黑色，L*=100表示白色;C*為彩度，即飽和度，表示顏色的鮮艷程度，即純色與非純色的程度，在亮度(L*)相同的條件下，該值越大，顏色越鮮艷;H為色調(diào)角，綜合表示色彩分布情況，H 值在0～45°之間表示紅色，在135～180°之間表示顏色介于黃綠到綠色之間。

結(jié)果如表3所示，櫻桃番茄在20℃下貯藏19d之后，精油處理組的果實(shí)硬度、可溶性固形物含量及可滴定酸與對(duì)照組果實(shí)均無(wú)顯著差異(α=0.05)。無(wú)論對(duì)照組果實(shí)還是精油處理組果實(shí)，其果皮顏色的L*值始終處在37～41之間變化;C*值變化范圍為23～30;H值均在37～44°之間，這表示此時(shí)櫻桃番茄果實(shí)顏色是紅色;精油處理組與對(duì)照組櫻桃番茄的果實(shí)顏色無(wú)顯著差異(α=0.05)。精油處理組和對(duì)照組的果實(shí)品質(zhì)并無(wú)顯著差異(α=0.05)，因此，適宜濃度的丁香精油熏蒸櫻桃番茄不會(huì)對(duì)其貯藏品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。

表3 丁香精油對(duì)櫻桃番茄貯藏品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 3 Effect on the quality of cherry tomatoes by clove oil

3 結(jié)論與討論

天然、無(wú)毒、具有抑菌活性的植物精油具有巨大的應(yīng)用潛力，但其抑菌機(jī)理目前還沒(méi)有明確的結(jié)論，一般認(rèn)為是精油中的疏水性成分與微生物細(xì)胞膜相互作用，破壞膜的完整性導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物泄漏、質(zhì)子動(dòng)力損耗及細(xì)胞質(zhì)凝結(jié)，從而產(chǎn)生對(duì)微生物的致死作用［16］。本文首先研究了丁香精油對(duì)櫻桃番茄主要病原菌的離體抑制作用，證實(shí)了丁香精油的抑菌效果，揭示了丁香精油用于櫻桃番茄防腐保鮮的潛力，然后通過(guò)對(duì)貯藏期各項(xiàng)指標(biāo)的研究探討了精油保鮮櫻桃番茄的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，丁香精油處理通過(guò)抑制灰霉和根霉的生長(zhǎng)，誘導(dǎo)果實(shí)防御性酶活性的提高實(shí)現(xiàn)了對(duì)櫻桃番茄的保鮮作用。處理濃度為120μL/L時(shí)保鮮效果最好，貯藏19d后腐爛指數(shù)比對(duì)照降低了70.6%，在α=0.05水平上該處理組的果實(shí)硬度、色澤、可溶性固形物含量及可滴定酸與對(duì)照組果實(shí)無(wú)顯著差異。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示丁香精油可以有效抑制灰葡萄孢及匍枝根霉的離體生長(zhǎng)，誘導(dǎo)櫻桃番茄防御酶活性的提高，但當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)對(duì)果實(shí)產(chǎn)生了毒害作用，且研究表明精油處理對(duì)果實(shí)呼吸作用幾乎沒(méi)有影響［7］，不能有效延緩果實(shí)的衰老，而涂膜處理可以調(diào)節(jié)果蔬的呼吸及蒸騰作用，從而延緩果蔬的衰老過(guò)程［17］，因此，探討丁香精油與涂膜保鮮等其他保鮮手段的結(jié)合效果具有現(xiàn)實(shí)意義，可作為進(jìn)一步研究的方向。

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