江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院副院長 張紅印

　　果蔬對促進人類營養(yǎng)均衡起著至關(guān)重要的作用。隨著我國人民生活水平的提高及營養(yǎng)知識的普及，果蔬的消費量大幅增加。果蔬在采后貯運階段易因病原菌侵染而產(chǎn)生病害，造成腐爛變質(zhì)。傳統(tǒng)上，通過使用化學(xué)殺菌劑防治果蔬采后病害，但殺菌劑的殘留易對消費者的健康造成危害。為了保障果蔬的食用安全，利用拮抗微生物對果蔬采后病害進行生物防治的方法成為研究熱點。中食智庫專家、江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院副院長張紅印表示，目前，我國在拮抗微生物的篩選、生物防治的機制、提高生物防治效力以及拮抗微生物制劑化方面均取得了較大進展，加快了果蔬采后病害生物防治的商業(yè)化進程，對于助力我國果蔬產(chǎn)業(yè)的快速、健康發(fā)展和鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院副院長張紅印（右一）

果蔬采后病害及其危害

　　果蔬作為人們?nèi)粘ｏ嬍持斜夭豢缮俚囊活愂澄铮梢蕴峁┢渌愂澄锼狈蚝枯^少的維生素、礦物質(zhì)和生物活性成分等營養(yǎng)健康成分。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們對果蔬的需求量越來越大，對果蔬品種的需求也不再局限于當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn)，果蔬的供應(yīng)期也從當(dāng)季供應(yīng)變成全年供應(yīng)。大多數(shù)果蔬的種植具有地域性和季節(jié)性的特點。因此果蔬采后往往需要長時間貯藏和遠距離運輸。

　　果蔬具有脆嫩多汁等特性，在采后貯運和銷售過程中極易遭受病原菌侵染而產(chǎn)生病害，導(dǎo)致果實腐爛變質(zhì)，給產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失，如蘋果和梨的青霉病和灰霉病，桃、杏、李、櫻桃的灰霉病和軟腐病，柑橘類的綠霉病和青霉病，葡萄的灰霉病和黑斑病，番茄的灰霉病和黑斑病等。

　　病原真菌侵染不僅會導(dǎo)致果蔬腐爛變質(zhì)，更重要的是很多病原真菌會產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物——真菌毒素，從而污染果蔬及其加工品（果汁、果酒等），對消費者健康造成危害，如展青霉素、赭曲霉毒素A等。因此，必須采取有效、安全的措施防治果蔬采后病害。

應(yīng)用多種防治方法

　　傳統(tǒng)的防治果蔬采后病害的方法包括物理方法和化學(xué)方法。

　　物理方法主要是通過低溫貯藏、熱處理、氣調(diào)貯藏、臭氧處理等方式，抑制病原微生物的活性或直接殺死病原微生物。低溫貯藏是果蔬采后保鮮最常見的物理方法，但是低溫貯藏對設(shè)備要求高、能耗大，間接地提高了控制果蔬采后病害的成本。熱處理可以顯著降低果蔬采后病害的發(fā)病率，但該方法易對果蔬的感官品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，且能源消耗較高。因此，雖然這些方法操作簡易、效果較好，但在實際應(yīng)用中卻受到限制。

　　化學(xué)方法主要是利用傳統(tǒng)的化學(xué)殺菌劑（如仲丁胺、多菌靈、咪唑、甲基托布津等）來抑制或殺死病原微生物，其作用機理清楚、效價高，在實際使用中能顯著降低病原菌侵染造成的果蔬腐爛，降低經(jīng)濟損失，是控制果蔬采后病害常用且有效的傳統(tǒng)方法。然而，對傳統(tǒng)化學(xué)殺菌劑的過度依賴導(dǎo)致了各種問題的出現(xiàn)，如病原菌耐藥性的產(chǎn)生、對生態(tài)環(huán)境的破壞，尤其是殺菌劑的殘留對于食用者健康的危害，越來越受到食品科技工作者及國家相關(guān)監(jiān)管機構(gòu)的關(guān)注。

　　《中國居民平衡膳食寶塔（2022）》將食物分為谷薯類、蔬菜水果、畜禽魚蛋奶類、大豆和堅果類以及烹調(diào)用油鹽五大類。因此，果蔬類食品的食用安全性不容小覷。必須尋找可替代化學(xué)殺菌劑的安全、有效的新方法防治果蔬采后病害，以保障人們?nèi)粘Ｊ秤霉叩陌踩浴?/p>

　　生物防治方法是利用拮抗微生物通過物種之間的相互作用來抑制病原菌的生長繁殖，從而控制果蔬采后病害，抑制真菌毒素的產(chǎn)生。生物防治方法因具有安全、對環(huán)境友好和不引起病原菌產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，逐漸成為控制果蔬采后病害研究的熱點，并有望在將來取代化學(xué)殺菌劑的使用。

　　截至目前，科研人員已分離出數(shù)百種拮抗微生物，包括細(xì)菌、霉菌和酵母菌等。其中，拮抗酵母菌由于抑菌能力強、安全性高、對營養(yǎng)要求低、生長繁殖快、對逆境具有較強的耐受能力，而成為控制果蔬采后病害的常用菌種。拮抗酵母菌對大多數(shù)化學(xué)殺菌劑不敏感，與某些化學(xué)物質(zhì)（如植酸）結(jié)合使用還能提高其防治效果，也能與其他控制方法相容，目前已廣泛用于葡萄、梨果、蘋果、柑橘、草莓、番茄、蘆筍等多種果蔬采后病害的控制，且已取得了良好的效果。

利用拮抗酵母防治機制

　　拮抗酵母控制果蔬采后病害的機制主要包括以下三個方面。

　　一是拮抗酵母與病原菌競爭營養(yǎng)與空間，從而抑制病原菌生長。拮抗酵母適應(yīng)性強，繁殖速度快，能夠比病原菌更快地占據(jù)果實傷口、表面或者表皮氣孔等空間位點并進行繁殖，使得病原菌無法獲得足夠的空間和營養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制果蔬病害的發(fā)生。

　　二是拮抗酵母對果蔬采后病害病原菌的重寄生作用。電子顯微鏡下能夠清楚地看到拮抗酵母黏附于病原菌菌絲體上，導(dǎo)致菌絲畸形，并且部分菌絲結(jié)構(gòu)遭到破壞，有明顯的凹陷和坍塌。

　　三是誘導(dǎo)提高果蔬抗病性。與前兩者相比較，這是一種相對復(fù)雜的作用機制。拮抗酵母可以通過激活宿主防御反應(yīng)相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、誘導(dǎo)防御反應(yīng)基因和蛋白的表達；誘導(dǎo)提高果蔬抗氧化能力；誘導(dǎo)果蔬產(chǎn)生抗病性物質(zhì)的方式，提高果蔬的抗病性。

提高拮抗酵母生物防治效力

　　雖然已有的研究結(jié)果表明，拮抗酵母菌在防治果蔬采后病害方面具有較好的效果，但與化學(xué)殺菌劑相比，其防治效力仍不夠理想。因此，需要不斷探索提高拮抗酵母對果蔬采后病害防治效力的措施。

　　拮抗酵母與其他方法如物理方法、化學(xué)添加物以及低劑量化學(xué)殺菌劑等結(jié)合使用，可提高其生物防治效力。其中，與物理方法結(jié)合使用較為常見，如與臭氧結(jié)合使用，可顯著提高羅倫隱球酵母對草莓灰霉病的防治效果；與化學(xué)物質(zhì)結(jié)合使用目前也取得了顯著的效果。

　　單一拮抗菌的抗菌譜窄且對生存環(huán)境依賴性較高，為了提高拮抗菌的生物防治效力，基于復(fù)合拮抗菌的果蔬病害控制研究已成為熱點。兩種拮抗酵母羅倫隱球酵母和紅冬孢酵母結(jié)合使用，對柑橘采后病害的生物防治效果要顯著優(yōu)于各自單獨使用時的效果；漢遜德巴利酵母和細(xì)菌嗜根寡養(yǎng)單胞菌結(jié)合使用，也可有效抑制甜瓜果腐病的發(fā)生。附生及內(nèi)生微生物在果蔬防御中可能發(fā)揮著重要作用，因此，利用微生物組學(xué)等技術(shù)手段分析果蔬附生及內(nèi)生菌群落變化，篩選核心微生物，有利于構(gòu)建復(fù)合微生物菌群，以增強其對果蔬病害控制效力。

加快產(chǎn)業(yè)化進程

　　對果蔬病害進行生物防治研究的最終目的是將拮抗微生物應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，因此拮抗微生物制劑的制備是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。制劑在制備、運輸和保存過程中易受到高溫、干燥、氧化等不良因素的影響，導(dǎo)致活菌數(shù)下降，從而影響其穩(wěn)定性、貨架期及生物防治效力。這可通過建立高活力拮抗微生物制劑的制備技術(shù)來解決。優(yōu)良的制備技術(shù)不僅能夠提高制劑中拮抗微生物的存活率、增強其穩(wěn)定性，同時能減少生產(chǎn)成本，對于加速拮抗微生物在果蔬病害防治中的實際應(yīng)用非常重要。

　　微生物制劑可分為液體制劑和固體制劑兩種形式。液體制劑雖然成本相對較低，但保存期較短，生物防治效力不穩(wěn)定。海藻糖、半乳糖、脫脂乳粉等作為保護劑應(yīng)用于液體制劑的制備可顯著提高拮抗微生物的活性及保藏期。固體制劑具有保藏期長、不易受污染，便于貯藏、運輸及質(zhì)量控制等優(yōu)點，其制備常用冷凍干燥法和噴霧干燥法等。冷凍干燥法制備的固體制劑活菌數(shù)高，是目前較為常用的固體制劑制備方法，但該方法干燥時間長，且成本較高。噴霧干燥具有干燥迅速、工藝簡單、可連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點，所需費用比冷凍干燥法低6—10倍，干燥時間也顯著縮短，通過該方法制備的固體制劑通常能在低溫和常溫下長時間保持高活性。

　　目前，國外已有部分生物防治制劑產(chǎn)品投入商業(yè)使用。我國對于果蔬采后病害生物防治的研究起步較晚，尚處于推廣試用階段，在實際生產(chǎn)中還未有大規(guī)模應(yīng)用。因此，果蔬采后病害生物防治的研究和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)尚需要科研人員繼續(xù)努力，加快其產(chǎn)業(yè)化進程，助力于我國果蔬安全的保障，服務(wù)于國家健康戰(zhàn)略。