丁香精油对樱桃番茄保鲜作用的研究

潘磊庆，朱 娜，邵兴锋，江琳琳，屠 康，*

(1.南京农业大学食品科技学院，农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室，江苏南京210095;2.宁波大学食品科学与工程系，浙江宁波315211;3.青岛流亭机场海关，山东青岛266041)

樱桃番茄又名圣女果、小番茄，既是蔬菜又是水果，色泽艳丽，美味可口，其维生素含量是普通番茄的1.7倍［1］，且是人类膳食中番茄红素的主要来源［2］，丰富的营养使其深受消费者青睐。目前果蔬保鲜方法主要有低温保鲜法、气调保鲜法和化学保鲜法等，但存在一些不足，如低温冷藏可能导致果蔬产生冷害，且能耗较高;气调保鲜对设备要求较高，且气体组分的波动影响保鲜效果;化学试剂处理易造成环境污染等问题。随着社会经济的发展，人们对食品安全的关注程度越来越高，寻找高效、无毒的安全保鲜剂正受到越来越多的关注，植物精油类防腐保鲜剂是用于果蔬保鲜研究的一个研究热点［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药，具有抑菌作用。丁香中的抑菌物质主要是丁香酚、乙酰丁香酚、丁香烯、水杨酸甲酯、苯甲醛等，有特殊的香味，易挥发，无残留［6］。国内已有学者研究了丁香精油对果蔬的保鲜效果［7-9］。本文主要研究了丁香精油熏蒸处理对樱桃番茄采后主要致病菌的抑制作用及对其采后品质和生理的影响，以期为丁香精油用于樱桃番茄的保鲜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

病原菌 由灰葡萄孢霉引起的灰霉病、匍枝根霉引起的软腐病是造成樱桃番茄采后损失的主要原因［2］，本实验采用的灰葡萄孢(Botrytis cinerea Pers.)、匍枝根霉(Rhizopus stolonifer(Ehrenb.)Lind)分离于自然发病的樱桃番茄果实，并置于马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基上保藏，使用前在自制培养(MDA)基上于20℃活化7d;培养基(MDA)30%樱桃番茄汁+1%葡萄糖+1.5%琼脂粉;丁香精油 吉安市林源香料有限公司，相对密度为1.044～1.057，折射率为1.528～1.538，丁香酚含量85%，精油可完全挥发;樱桃番茄果实 采自江心洲精品果园，2h内运至实验室，选择八成熟、无病虫害和机械损伤的果实进行实验。

PYX-250H-A型恒温恒湿培养箱 广东韶关科力实验仪器有限公司;GL-20G-II型冷冻高速离心机 上海安亭科学仪器厂;TD-45型数字折光仪浙江托普仪器有限公司;UV1102型紫外分光光度计上海天美仪器有限公司;Minolta CR-200型色彩色差仪 日本Minolta公司;610型pH计 新加坡Trans-Wiggens。

1.2 实验方法

1.2.1 精油抑菌率的测定 用无菌打孔器在培养基上取直径为5mm的灰霉或根霉菌块放入MDA平板上，取直径为7mm的无菌滤纸片放在平板盖子中央，用移液器添加一定量精油于滤纸上，使精油挥发物最终浓度分别达到 50、100、200、400、800μL/L，每个浓度3个平板，实验重复3次，以不加精油为对照，迅速用保鲜膜密封于28℃培养7d后观察结果，用十字交叉法测量菌落生长直径。

抑菌率(%)=(对照菌落直径-处理菌落直径)×100/(对照菌落直径-5mm)

1.2.2 果实处理方法 将果实置于2L塑料盒内，每处理35个，用移液器向粘贴于盒盖的滤纸上添加一定量的丁香精油，使盒内最终精油挥发物浓度分别达到20、70、120、170、220μL/L，以不添加精油组为对照，立即用保鲜膜密封，置于20℃、相对湿度90%恒温箱中贮藏，贮藏7d后每2d取样测定指标，测定重复3次。

1.2.3 生理及品质指标测定

1.2.3.1 过氧化物酶(POD)活性的测定 采用愈创木酚法［10］。取2g去皮果肉，加5mL 0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液(pH6.4，含3%聚乙烯吡咯烷酮)，冰浴研磨匀浆，4℃、12000r/min离心20min，取上清液测定酶活性。

1.2.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性的测定 采用邻苯二酚法［11］，样品处理方法同 1.2.3.1。

1.2.3.3 过氧化氢酶(CAT)活性的测定 参照Wang等［12］的方法并加以改进:取1g去皮果肉，加 5mL 0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液(pH7.0，含3%聚乙烯吡咯烷酮)，冰浴研磨匀浆，4℃、12000r/min离心20min，取上清液测定酶活性。反应体系:0.2mL粗酶提取液+3mL磷酸缓冲溶液+0.2mL0.75%H2O2，扫描3min内OD240的变化，以每分钟240nm处吸光值下降0.001作为一个酶活单位(U)，酶活性以U·g-1FW表示。

1.2.3.4 腐烂指数 贮藏结束后统计不同处理组的腐烂指数。

腐烂指数(%)=∑(腐烂等级×该等级果数)/(最高腐烂等级×调查总果数)×100

腐烂等级按腐烂面积占果实表面积的百分比划分:0级，无腐烂;1级，［0，25%］;2级，(25%，50%］;3 级，(50%，75%］;4 级，(75%，100%］。

1.2.3.5 可滴定酸的测定 采用电位滴定法。

1.2.3.6 可溶性固形物含量 用TD-45数字折光仪测定。

1.2.3.7 硬度 用FT 327硬度计测定。

1.2.3.8 色泽 用CR-200色差计测定。

1.4 数据分析

数据分析和处理利用SAS 8.2实现。

2 结果与分析

2.1 丁香精油的抑菌率

丁香精油对病原菌的抑制率见表1。从表1可以看出，丁香精油对灰霉菌的抑制率随着精油浓度的增加而提高，在浓度为800μL/L时对灰霉菌的抑制率达92.45%。丁香精油对根霉菌生长的抑制作用极为显著，在50μL/L时根霉菌菌丝生长已被完全抑制，且各处理组均无菌丝生长。因此，丁香精油可以有效抑制樱桃番茄主要病原菌的生长。

表1 丁香精油对病原菌的抑菌率Table 1 Inhibitory rate of clove oil against pathogens

2.2 丁香精油对樱桃番茄防御性酶活性的影响

2.2.1 过氧化物酶(POD)POD属于PR蛋白的PR-9家族，在木质素生物合成的最后一步中催化H2O2分解而发挥作用［13］。在机体受到胁迫时酶活性增强起到保护作用，但是当胁迫达到一定程度时酶活性逐渐减弱，此时机体濒临死亡。如表2所示，在贮藏期的前7d，所有处理组果实的POD活性变化不大，在第11d出现峰值，第15d出现另一个活性高峰。在整个贮藏期内，经丁香精油处理的樱桃番茄POD活性均高于对照，且120μL/L丁香精油对POD活性的诱导作用最强，其次为70μL/L和170μL/L。

2.2.2 多酚氧化酶(PPO)PPO除了是引起果蔬褐变的主要因素外，在植物抗病反应中也发挥着重要作用，其机理为:通过催化木质素及其它酚类物质的氧化产生保护性屏障而抵抗病菌的入侵［14］。从图1可以发现，在贮藏前期，浓度为20、70、120μL/L的丁香精油可诱导樱桃番茄果实PPO活性的提高，活性高峰出现在第7d，较对照提前4d且峰值高于对照。在贮藏后期，处理组PPO活性始终高于对照。经170、220μL/L的高浓度精油处理后，果实PPO活性有被抑制的趋势。由此可见，适宜浓度的丁香精油可增强樱桃番茄果实PPO的活性并且诱导活性高峰的提前出现，而浓度过高对PPO活性有抑制作用。贮藏后期酶活性的急剧升高可能与果实衰老腐烂有关［2］。

图1 丁香精油对樱桃番茄果实PPO活性的影响Fig.1 Effect on PPO activity of cherry tomatoes by clove oil

2.2.3 过氧化氢酶(CAT)CAT通过作用于H2O2，参与活性氧的代谢［2］。果实体内的活性氧具有双重作用，当果实处于温和环境中时活性氧升高会加速果实的衰老，当果实遭遇逆境时，H2O2能够作为底物参与细胞壁蛋白的快速氧化交联和木质化，使病原菌更难穿透细胞壁，并且可以作为二级信号分子激发植物抗病性基因的表达，比如编码葡聚糖酶和几丁质酶等病程相关蛋白［15］。不同处理对樱桃番茄CAT活性的影响如图2所示，在贮藏期间樱桃番茄果实CAT活性逐渐上升，达到峰值后迅速下降，丁香精油处理组CAT活性均高于对照。120μL/L的精油处理可诱导CAT活性高峰的提前出现，且峰值高于其他处理。在樱桃番茄果实贮藏前期，相对于对照组而言，精油处理组果实可以更好的清除体内活性氧，维持活性氧代谢平衡;而在果实贮藏中后期，各组果实细胞中开始积累H2O2，以增强对于病原菌侵染的防御能力。

2.3 丁香精油对果实贮藏品质的影响

2.3.1 丁香精油对腐烂指数的影响 采后腐烂是果实采后保鲜面临的一个严峻的问题。果实的采后腐烂是一个逐渐的过程，病斑的扩大由小到大，因此，使用腐烂指数比腐烂率更能客观的反映出所采用的保鲜剂的防腐保鲜效果，其结果也更科学［7］。不同处理条件下贮藏结束时樱桃番茄腐烂指数如图3所示。贮藏结束时对照组腐烂指数为85.3%，处理浓度小于120μL/L时腐烂指数随浓度升高而降低，当处理浓度大于120μL/L时腐烂指数随浓度升高而变大，120μL/L精油处理时腐烂指数最低，为25.1%。精油浓度较低时熏蒸处理不足以杀死果实上存在的全部病原菌，而当处理浓度达到170μL/L及以上时，熏蒸处理影响了果实正常的生理活动，这可能是产生处理组果实腐烂指数先降低后升高的原因。从对腐烂指数的影响来看，适宜的精油处理浓度为120μL/L。

表2 丁香精油对樱桃番茄果实POD活性的影响Table 2 Effect on POD activity of cherry tomatoes by clove oil

图2 丁香精油对樱桃番茄果实CAT活性的诱导Fig.2 Effect on CAT activity of cherry tomatoes by clove oil

图3 丁香精油对樱桃番茄腐烂指数的影响Fig.3 Effect on the index of rotted of cherry tomatoes by clove oil

2.3.2 丁香精油对樱桃番茄贮藏品质的影响 分别于贮期结束时测定对照组和丁香精油处理组完好樱桃番茄果实的硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸和果实颜色。果实颜色变化用L*、C*、H三个数值表示，其中，L*表示亮度，其值在0～100之间，L*=0表示黑色，L*=100表示白色;C*为彩度，即饱和度，表示颜色的鲜艳程度，即纯色与非纯色的程度，在亮度(L*)相同的条件下，该值越大，颜色越鲜艳;H为色调角，综合表示色彩分布情况，H 值在0～45°之间表示红色，在135～180°之间表示颜色介于黄绿到绿色之间。

结果如表3所示，樱桃番茄在20℃下贮藏19d之后，精油处理组的果实硬度、可溶性固形物含量及可滴定酸与对照组果实均无显著差异(α=0.05)。无论对照组果实还是精油处理组果实，其果皮颜色的L*值始终处在37～41之间变化;C*值变化范围为23～30;H值均在37～44°之间，这表示此时樱桃番茄果实颜色是红色;精油处理组与对照组樱桃番茄的果实颜色无显著差异(α=0.05)。精油处理组和对照组的果实品质并无显著差异(α=0.05)，因此，适宜浓度的丁香精油熏蒸樱桃番茄不会对其贮藏品质产生显著影响。

表3 丁香精油对樱桃番茄贮藏品质指标的影响Table 3 Effect on the quality of cherry tomatoes by clove oil

3 结论与讨论

天然、无毒、具有抑菌活性的植物精油具有巨大的应用潜力，但其抑菌机理目前还没有明确的结论，一般认为是精油中的疏水性成分与微生物细胞膜相互作用，破坏膜的完整性导致细胞内容物泄漏、质子动力损耗及细胞质凝结，从而产生对微生物的致死作用［16］。本文首先研究了丁香精油对樱桃番茄主要病原菌的离体抑制作用，证实了丁香精油的抑菌效果，揭示了丁香精油用于樱桃番茄防腐保鲜的潜力，然后通过对贮藏期各项指标的研究探讨了精油保鲜樱桃番茄的效果。实验结果表明，丁香精油处理通过抑制灰霉和根霉的生长，诱导果实防御性酶活性的提高实现了对樱桃番茄的保鲜作用。处理浓度为120μL/L时保鲜效果最好，贮藏19d后腐烂指数比对照降低了70.6%，在α=0.05水平上该处理组的果实硬度、色泽、可溶性固形物含量及可滴定酸与对照组果实无显著差异。

本实验结果显示丁香精油可以有效抑制灰葡萄孢及匍枝根霉的离体生长，诱导樱桃番茄防御酶活性的提高，但当浓度过高时对果实产生了毒害作用，且研究表明精油处理对果实呼吸作用几乎没有影响［7］，不能有效延缓果实的衰老，而涂膜处理可以调节果蔬的呼吸及蒸腾作用，从而延缓果蔬的衰老过程［17］，因此，探讨丁香精油与涂膜保鲜等其他保鲜手段的结合效果具有现实意义，可作为进一步研究的方向。

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