植物精油及其控制果蔬采后病害的研究进展

孙常青 施俊凤

（1.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030031；2.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西太原 030031）

植物精油是植物组织经过挤压、发酵、提取及蒸馏而获得的油状液体，现具有商业用途的多达300多种，最早应用在调味品、医药、化妆品等领域[1]。近年来的研究发现，植物精油具有抑制细菌[2]、抑制真菌[3]、抗病毒[4]、杀虫的作用[5]，引起了研究者的极大兴趣。

果蔬采后病害引起的腐烂可造成巨大的经济损失，而常用的方法是使用化学杀菌剂。随着人们对化学杀菌剂危害性的认识逐渐加深，迫切需要寻找一些更安全、环境友好的物质，来减少化学杀菌剂的使用量。植物精油是从植物组织中提取的物质，其属于人们常说的GRAS（Generally Recognized As Safe）物质，对病原菌不易产生抗性，是一种很有潜力的新型杀菌物质。

1 植物精油成分与抗菌作用的关系

植物精油中具有抑菌作用的物质主要是酚类物质，包括百里酚、丁子香酚和香芹酚等。植物精油的各种不同成分与精油的抑制能力有如下相关：醛类物质的电子接受能力越强，其抗真菌活性就越高；α，β-饱和醛比相应醇的抗真菌活性低；α，β-饱和酮又比α，β-不饱和醛的抑菌能力低；一元醇通常比二元醇和三元醇的抗真菌活性更强[6]。有文献报道，植物精油之所以具有抑菌作用，通常是多种成分协同作用的结果，很多研究也发现，多种成分复合的抑菌效果明显优于各成分单独使用，一些次要成分也可能在发挥抗菌作用中起关键作用[7]。

同一种植物，其来源不同或采收时期不同，其精油的成分差异也会很大。而且，同一株植物的生长部位不同，植物精油的成分也会存在差异。植物精油的组成成分主要有以下4类。（1）萜类化合物。根据其结构又可分单萜、倍单萜和双萜，其中单萜类物质有香茅醇、橙花醇，倍单萜类有橙花叔醇、榄香醇、薄荷醇以及杜松醇等，双萜类包括植醇、维生素A醇等。（2）芳香族化合物。芳香族化合物是植物精油中的第二大类组成成分，主要包括酚类、醛类、醇类、苯丙烷类衍生物和一些萜源衍生物，在肉桂精油、肉豆蔻精油及丁香精油中芳香族化合物较为常见。（3）脂肪族化合物。脂肪族化合物是精油中一类分子量较小的化合物，几乎存在于所有的精油中，但其含量较少，如桔子、香茅等精油中的异戊醛等。（4）含氮含硫化合物，如具有辛辣刺激香味的大蒜素、洋葱中的三硫化物和黑芥子中的异硫氰酸醋等[8]。

2 体外条件下植物精油对果蔬采后病原菌的抑制作用

目前，很多植物精油在体外条件下对植物采后病原真菌具有很好的抑制效果[9]。1959年，Maruzzella和Balte[10]研究了119种精油的抑菌效果，发现84%的植物精油可以抑制至少2种真菌的生长。Saksena[11]等研究也发现精油中的紫苏醛、肉桂醛和柠檬醛分别可抑制5种、11种和8种不同的真菌。Barel[12]采用百里香属植物的两个无性型I型和II型精油，浓度为0.05～0.20 mg/g的I型精油对病原菌匍枝根霉和灰葡萄孢的抑制率分别为26.5%～63.5%和5.5%～50.5%，II型精油对以上两种病原菌的抑制率分别可达到36.9%～90.5%和5%～65.8%。Soliman[13]等发现百里香精油、万寿菊精油、留兰香精油和罗勒精油等在低浓度下即可完全抑制寄生曲霉、黄曲霉菌和赭曲霉菌的生长，并抑制产生真菌毒素。Dafercra[14]等发现浓度为85～30 μg/mL的百里香精油、柠檬精油、马荷兰精油和牛至精油，可以完全抑制灰葡萄孢菌、镰刀菌和密执安棍状杆菌的生长，其中牛至精油的抑菌作用最强。韩建华[15]发现，在0.0125 g/mL的低浓度下，孜然种子精油可以有效抑制小麦纹枯病菌、白菜黑斑病菌和棉花枯萎病菌，抑制率均超过70%，还可以完全抑制小麦纹枯病菌和苹果霉心病。另外，董红平[16]也发现肉桂精油可以抑制番茄灰霉菌、茎枯病菌、苹果青霉和黄瓜镰刀菌丝的生长，且浓度越高抑菌活性越强。

3 植物精油在体内对果蔬采后病原菌的抑制效果

很多研究表明，在体外条件下植物精油的抑菌效果很好，但是对于其在体内的抑菌效果研究开展得较晚。20世纪90年代以后关于植物精油应用于食品领域的研究才逐渐兴起。研究主要集中在对导致食物腐败的细菌抑制方面，如肉制品、鱼类、奶制品中的腐败细菌。关于植物精油对果蔬采后体内抑制作用也有一些报道[17-18]。Sellamuthu等研究发现，在熏蒸条件下百里香精油可以显著抑制鳄梨炭疽病[19]。Barel用浓度为0.20 mg/g的百里香精油处理草莓，可以使灰霉病的发生率下降73.0%[12]。Shao等研究发现草莓采后用茶树精油熏蒸处理，可有效抑制其自然腐烂[20]。Liu等也发现百里酚可有效控制杏果采后的褐腐病，而且2～4 mg/L的低浓度下熏蒸可以明显降低李果的采后病害，且不会对果实造成损伤[21]。刘继等发现采用肉桂精油熏蒸处理可使接种镰刀菌的生姜感病率下降59.33%[22]。周丹丹等研究发现，丁香酚、柠檬醛和香芹酚能够抑制批把采后尖孢炭疽菌的菌丝生长，并抑制炭疽病[23]。刘瑞玲等采用香芹酚精油、肉桂精油和百里香精油对红肉火龙果进行了采后熏蒸处理，发现香芹酚精油能够很好地抑制火龙果采后层生镰刀菌和平头炭疽菌引起的腐烂[17]。

4 植物精油和其他防治手段结合使用对果蔬采后病原菌的抑制研究

一般来说，在相同浓度条件下，植物精油对病原菌的体外抑制效果优于体内，而如果要达到相同的抑制效果，往往需要更高浓度的植物精油来处理果实。对于一些果蔬，如果提高植物精油的浓度，可能会造成一定程度的变色、受损等。因此为了增强植物精油的抑菌效果，可以采用其他物质作为辅助，以减少植物精油的用量。目前研究发现植物精油与洗必太、酮康唑或两性霉素B结合使用对人体病原菌具有较好的抑制效果。在保鲜领域，也有一些相关研究。刘霞等发现，以碳酸钠作为辅助因子，较单独使用百里香精油更能有效降低酸腐病的发生率，且不会影响果实的品质[24]。将解淀粉芽孢杆菌加入柠檬香草精油中，能够在接种条件下显著降低桃果实出现灰霉病、青霉病和根霉腐烂病的概率。植物乳杆菌A7结合百里香和小茴香精油处理可以降低草莓果实采后灰霉病的发生率。以壳聚糖作为辅助因子，分别与柠檬精油、牛至精油和柑橘精油结合，可以显著降低葡萄、草莓和枣果实的采后病害。