探索拮抗微生物及其次级代谢产物对芒果冷链保鲜效果的影响

周炜凯 刘萍茹 陈心怡 吴晓梅 薛斌

摘 要：微生物间的拮抗作用可以抑制其中一种微生物的生长，抑制率高且不会引入其他成分。芒果作为一种热带经济价值较高的水果，一直饱受炭疽病的侵害。本文以巨大芽孢杆菌为例探讨拮抗微生物及其次级代谢产物对芒果炭疽病的抑制作用。抑菌实验和果实喷淋实验表明，巨大芽孢杆菌可以抑制炭疽病的发生，其次级代谢产物也可以延缓芒果的成熟，从而减小芒果在运输和保藏过程中的腐烂率。延长贮藏期和完善保鲜度可以提高经济效益以及水果食用价值，为消费者提供安全、健康的水果产品。

关键词：拮抗微生物;芒果;巨大芽孢杆菌;冷链保鲜

Exploring the Effects of Antagonistic Microorganisms and Their Secondary Metabolites on the Cold Chain Preservation of Mango

ZHOU Weikai， LIU Pingru， CHEN Xinyi， WU Xiaomei， XUE Bin*

（Guangzhou College of Technology and Business， Faculty of Engineering， Guangzhou 510850， China）

Abstract： A large number of studies have shown that the antagonism between microorganisms can inhibit the growth of one of the microorganisms with a high inhibition rate without introducing other components. As a tropical fruit with high economic value， mango has been suffering from anthracnose. In this paper， Bacillus megaterium was used as an example to investigate the inhibitory effect of antagonistic microorganisms and their secondary metabolites on mango anthracnose. Bacillus megaterium can inhibit the occurrence of anthracnose， and its secondary metabolites can also delay the ripening of mangoes， thereby reducing the decay rate of mangoes during transportation and storage. Extending the storage period and improving the freshness can improve economic efficiency and fruit edible value， and provide consumers with safe and healthy fruit products.

Keywords： antagonistic microorganisms; mango; Bacillus megaterium; cold chain preservation

芒果，為漆树科（Anacardiaceae）芒果属（Mangifera）热带常绿大乔木，又称“庵罗果、闷果”，原产于印度及马来西亚，为浆果状核果，果肉细腻，因其独特的香味和口感深受消费者的青睐。芒果果实富含多种营养成分，尤其是维生素A的含量远高于其他水果，其原料可供直接使用或经加工后做成果汁、果浆等产品出售[1]。近年来，芒果的栽培面积不断扩大，产量也逐年上升。中国作为世界主要芒果生产国之一，产量庞大。芒果产业也逐渐成为中国热带地区农民主要收入来源之一。

芒果采收的季节一般在高温高湿的夏季，而芒果属于呼吸跃变型果实，其在采后易因后熟而腐烂，这不仅直接损害了农民的经济利益，还造成了巨大的资源浪费和经济损失，严重限制了芒果产业链发展[2]。芒果炭疽病是芒果腐败的重要病症之一，病原为盘长孢状刺盘孢菌，属半知菌亚门黑盘孢目炭疽菌属（Colletotrichum gloeosporioides）。成熟的芒果果实容易受到病菌的侵染，开始时会形成黑褐色圆形病斑，随后逐渐扩展成圆形或接近圆形的黑褐色凹陷斑点。在后期，多个病斑合并成较大的不规则斑点，整个果实逐渐腐烂。如何保持芒果的采后品质，特别是防治炭疽病对果实侵染造成的腐败，是当前芒果保鲜领域亟待解决的问题[3]。

在芒果的保鲜方法中，主要包括物理保鲜法、化学保鲜法和生物保鲜法。其中生物保鲜法是近几年更安全、更经济一种保鲜技术。它主要是利用拮抗微生物对果蔬病原菌的抑制作用从而达到保鲜效果。巨大芽孢杆菌作为拮抗微生物中的一种，已被证明对水稻纹枯病菌、花生黄曲霉病、魔芋软腐病菌等有较显著的防治作用，但目前将巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物应用到芒果炭疽病防治中的报道较少。本文通过提取巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物进行培养皿实验和直接作用至芒果表皮，观察并对比其抑菌效果，为芒果的生物保鲜技术提供依据。

1 抑菌实验

1.1 实验材料与设备

1.1.1 材料与试剂

巨大芽孢杆菌由广东省微生物菌种保藏中心提供（菌株编号为GDMCC）;LB液体培养基胰蛋白胨5.0 g，酵母浸粉2.5 g，葡萄糖1.0 g，琼脂15.0 g，蒸馏水1 000 mL，pH值为7.0;营养肉汤：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，氯化钠5 g，蒸馏水1 000 mL，pH值为7.0;营养琼脂培养基：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，氯化钠5 g，琼脂17 g，蒸馏水1 000 mL，pH值调至7.0[4]。

1.1.2 仪器与设备

实验所用仪器设备如表1所示。

1.2 实验方法

1.2.1 实验菌液制备

（1）巨大芽孢杆菌发酵液的制备。巨大芽孢杆菌粉末倒入LB液体培养基中活化培养，在摇床上以150 r/min的转速37 ℃恒温培养24 h;无菌操作将活化后的菌株接种在斜面上，于37 ℃培养箱中培养24 h;无菌操作挑取斜面上的菌斑接种在营养肉汤中，在摇床上以150 r/min的轉速37 ℃恒温培养24 h，即得到巨大芽孢杆菌发酵液。

（2）巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液的制备。将以上巨大芽孢杆菌发酵液于超声波中振摇30 min，再于恒温水浴锅中以75 ℃水浴1 h，可起到灭菌的作用，同时保留次级代谢产物，即得巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液[5]。

（3）芒果炭疽病菌菌液的制备。按1 cm×1 cm尺寸剪下芒果果实上的黑斑5块，放入经过灭菌的0.9%生理盐水中，搅拌均匀，吸取上清液，即得芒果炭疽病菌菌液。

1.2.2 抑菌活性测定方法

（1）巨大芽孢杆菌抑菌活性测定。采用滤纸片扩散法，用移液枪取1 mL上述芒果炭疽病菌菌液于营养琼脂培养基的平板上，摇晃培养基使菌液分布均匀，将直径2 cm的滤纸片浸泡在上述巨大芽孢杆菌发酵液中，待滤纸片完全浸湿后，将其置于平板中间，每组做3个平板，在培养箱中以27 ℃培养。24 h后取出滤纸片，再以27 ℃继续培养12 h，观察抑菌圈。

（2）巨大芽孢杆菌次级代谢产物抑菌活性测定。采用滤纸片扩散法，用移液枪取1 mL上述芒果炭疽病菌菌液于营养琼脂培养基的平板上，摇晃培养基使菌液分布均匀，将直径2 cm的滤纸片浸泡在上述巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液中，待滤纸片完全浸湿后，将其置于平板中间，每组做3个平板，在培养箱中以27 ℃培养。24 h后取出再以27 ℃继续培养12 h，观察抑菌圈[6]。

2 芒果喷淋实验

2.1 材料与试剂

供试芒果，小台农一号芒果，原产于印度，我国主要在广西、云南、台湾、福建及广东等地种植，市售，挑选大小相当、没有病虫害和没有机械损伤的芒果。巨大芽孢杆菌发酵液，巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液。

2.2 实验方法

将处理好的芒果果实分别喷淋巨大芽孢杆菌发酵液和巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液，置于冰箱4 ℃下保存，同时做空白对照组，根据表2和表3隔天观察芒果果皮颜色和黑斑。

3 结果与分析

3.1 巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物对炭疽病菌在培养基中的影响

空白组：培养基中长满炭疽病菌;实验组1（巨大芽孢杆菌发酵液）：抑菌圈内无炭疽病菌生长，抑菌圈外遍布炭疽病菌;实验组2（巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液）：抑菌圈内无炭疽病菌生长，抑菌圈外遍布炭疽病菌。以上结果表明巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物对芒果炭疽病菌均产生抑制作用。

3.2 巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物的抑菌作用在芒果果实上的影响

3.2.1 对芒果果皮颜色变化的影响

果皮颜色变化是芒果成熟过程中变化最显著的标志，根据表4可知巨大芽孢杆菌次级代谢产物对芒果果皮转黄有阻碍作用，这可能与降低芒果的呼吸作用有关。

3.2.2 对芒果分级的影响

根据表4果实的分级标准，拟定1、2级为优秀果级;3级为可食用果级;4、5级为不可食用果。其中1、2级的果数占总处理果数的百分率为优秀果率;1、2、3级果数占总处理果数的百分率为可食用果率，实验结果如图1和图2所示。

实验组a为巨大芽孢杆菌发酵液处理，实验组b为巨大芽孢杆菌次级代谢产物发酵液处理。由图1可知，对照组可食用果率低于实验组，17 d后尤为明显。可知巨大芽孢杆菌发酵液与其次级代谢产物发酵液处理组的芒果优秀果率和可食用果率均高于对照组，因此发酵液可以延长芒果的保存期，有助于提高芒果的好果率;由图2可知，8 d时，未经发酵液处理的对照组优秀果率远低于实验组，并且逐渐下降，到17 d时优秀果率为零。

4 结论与讨论

通过实验，可以观察到巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物发酵液对芒果炭疽病菌和蒂腐病菌都有较为明显的抑制作用。其中巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物发酵液能够抑制芒果果皮转黄，且作用较为显著，是因为拮抗菌抑制了炭疽病的生长，其次级代谢产物降低了芒果的呼吸强度。

芒果是一种对乙烯敏感的水果，在衰老过程中呼吸作用与乙烯产生均显著增加，乙烯在植物种子萌发、植物生长、果实成熟、器官脱落和衰老以及抗病性等生理过程中起着重要作用。本文研究的巨大芽孢杆菌次级代谢产物可能抑制了芒果果实中乙烯的产生或阻止乙烯与炭疽菌受体的结合，减少芒果腐烂，使芒果果实炭疽病的症状降低，这有可能是巨大芽孢杆菌及其次级代谢产物对采后芒果的一种保鲜机制。

参考文献

[1]苏小军，蒋跃明，于新，等.芒果采后生物学及贮运保鲜技术研究进展[J].仲恺农业技术学院学报，2001（1）：60-66.

[2]王文静，罗睿雄，黄建峰，等.杧果炭疽病研究进展[J].云南农业科技，2020（6）：42-45.

[3]黄建新.芒果采后病害生物防治研究进展[J].南方农业，2014，8（3）：3-4.

[4]秦健.巨大芽孢杆菌B196菌株产抗菌物质的发酵条件优化及分离鉴定研究[D].南宁：广西大学，2013.

[5]孔青，刘奇正，耿娟，等.海洋巨大芽孢杆菌抑制黄曲霉毒素的生物合成[J].食品工业科技，2010，31（8）：132-134.

[6]赵妗颐，肖洋，杨龙，等.巨大芽孢杆菌L2发酵产物对魔芋软腐病菌的抑菌机制[J].食品科学，2019，40（21）：14-20.

基金项目：探索拮抗微生物及其次级代谢产物对芒果冷链保鲜效果的影响（s202113714007）。

作者简介：周炜凯（1999—）男，广东汕尾人，本科在读。研究方向：食品质量与安全。

通信作者：薛斌（1991—），男，甘肃陇西人，硕士，助教。研究方向：功能性实物组分。E-mail：370069236@qq.com。