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热空气与天然挥发性物质对杨梅果实绿霉病的抑制作用及其机理研究

作 者: 汪开拓
导 师: 郑永华
学 校: 南京农业大学
专 业: 食品科学
关键词: 杨梅 腐烂 绿霉病 热空气 茉莉酸甲酯 乙醇
分类号: S436.67
类 型: 博士论文
年 份: 2010年
下 载: 134次
引 用: 1次
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内容摘要


杨梅为中国亚热带特色水果,果实色泽鲜艳、风味浓郁、且富含人体必需的多种维生素和矿物质以及其他营养物质,深受广大消费者喜爱。但杨梅果实采收于初夏高温多雨季节,采后呼吸作用旺盛,且果实组织娇嫩,含水量高,无外果皮保护,极易受机械损伤和病原菌侵染,常温货架期极短。由桔青霉(Penicillium citrinum Thom)和杨梅轮帚霉(Verticicladiella abietina (Peak) Hughes)引起的绿霉病是杨梅果实采后主要的真菌性病害。化学杀菌剂可有效降低杨梅果实采后绿霉病的发病率,但由于公众对农药残留和病菌耐药性的担忧,化学杀菌剂的应用日益受到限制,这迫使人们寻求安全高效的杨梅防腐保鲜新方法。本论文以“乌种”果实(Myrica rubra sieb.et Zucc. Cv. Wumei)为试材,研究了热空气(hot air treatment, HAT)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)处理对杨梅果实采后绿霉病的抑制效果及其内在机理,并采用杨梅果实肉柱活体培养的方法比较两处理间的优劣,在此基础上探索了两者复合处理对减轻杨梅果实采后病害的效果。此外,还研究了乙醇单独熏蒸处理和与热空气复合处理对杨梅果实采后绿霉病以及果实自然腐烂的影响,以期为杨梅果实保鲜新技术的开发提供依据。研究结果分述如下:(1)利用响应曲面法(RSM)建立了不同条件下热空气处理(45-55℃,105-195min)对杨梅果实品质影响的二次多项式的数学模型,经检验该模型极显著,拟合度高。同时,通过模型的对曲面图和等高线分析,明确了处理时间与处理温度对果实品质指标的影响,并在此基础上优化了热空气处理的条件:温度为48℃,处理时间为180 min。采用48℃、3h热空气处理杨梅果实能够降低贮藏期间由P.citrinum导致的绿霉病发病率。其原因一方面是由于热空气处理可直接诱导果实中几丁质酶、p-1,3葡聚糖酶和POD活性等抗病相关酶活性的上升和木质素的合成,抑制SOD、CAT和APX等活性氧代谢酶活性的下降,从而提高果实的抗病性。但热处理诱导杨梅果实的抗病性是逐渐发展的,在处理后6h才完全呈现出来。此外,热处理能够明显诱导杨梅果实HSP70的合成,此蛋白可能起到了分子伴侣的作用从而提高了果实抗病性。另一方面,热空气处理能够显著抑制P. citrinum的孢子萌发、芽管生长和菌丝扩展。这说明热处理减少杨梅果实腐烂主要通过间接诱导果实抗病性和直接抑制病原菌生长两方面来起作用。(2)10μmol/L的MeJA处理可以有效控制杨梅果实采后腐烂的发生,并维持了果实TSS、TA含量和pH值。而高浓度的MeJA处理(100和1000μmol/L)则反而促进果实的腐烂。10μmol/L MeJA处理能够有效的抑制采后杨梅果实在1℃贮藏期间总酚、总黄酮、总花色苷和总胡萝卜素含量的下降,同时10μmol/L MeJA也能够促进了果实主要酚类单体物质如没食子酸、原儿茶酸、杨梅黄酮、槲皮素-3-O-芸香苷和花色苷类主要单体矢车菊-3-葡萄糖苷的积累,提高了果实清除自由基能力和总还原力,从而维持了果实的抗氧化能力。杨梅果实的多酚类物质的合成与苯丙烷类代谢酶密切相关,这其中与PAL和DFR相关度最高。10μmol/L MeJA处理可以诱导杨梅果实苯丙烷类代谢酶活性的提高,从而促进了果实多酚类物质的合成。(3) 10μmol/L MeJA处理能够显著抑制由P citrinum导致的杨梅果实采后绿霉病的发病率。该处理可启动杨梅果实的Priming反应,使得果实在受到病菌侵染时能够迅速启动防御反应,诱导抗病相关酶几丁质酶、p-1,3-葡聚糖酶、PAL和POD蛋白的合成并提高它们的活性,刺激PPP途径促进总酚、木质素和植保素等抗病相关物质的合成,从而提高果实的抗病性。体外研究表明,10μmol/L MeJA对P. citrinum的孢子萌发和芽管生长无显著影响。这些结果可以推断MeJA抑制杨梅腐烂的机理主要是通过间接的诱导果实Priming反应从而使果实“储存”了抗病性,而不是直接的抑制病原菌生长。(4)经48℃、3h热空气处理的杨梅肉柱细胞中的总蛋白以及HSP70和几丁质酶蛋白合成明显增加。但放线菌素D(限制mRNA转录,actidione D)和环己亚胺(限制蛋白翻译合成,cycloheximide)明显抑制了热处理时杨梅肉柱细胞中蛋白合成,这说明热空气处理能直接在转录和翻译水平上诱导杨梅果实细胞HSP70和抗病相关蛋白的合成。但伴随热激蛋白和抗病相关蛋白合成,杨梅肉柱中葡萄糖和蔗糖含量以及氨基酸含量明显降低,这暗示杨梅果实抗病性的诱导是一个不可逆的能量和物质消耗的过程。而采用10μmol/L MeJA处理不能直接诱导杨梅肉柱细胞中总蛋白以及HSP70和几丁质酶蛋白的合成,同时MeJA处理对杨梅肉柱中草酸、酒石酸、苹果酸、可溶性糖和氨基酸含量无显著影响,但提高了柠檬酸含量。联系第五章关于MeJA诱导杨梅果实Priming反应的结果,我们认为MeJA处理在诱导杨梅果实抗病性的同时能够较好的保持果实品质。(5) 10μmol/L MeJA和48℃热空气复合处理比两者单独处理更为显著地抑制了杨梅果实在1℃贮藏期间腐烂的发生。热空气单独处理及其与MeJA的复合处理促进了杨梅果实在贮藏前期的呼吸作用,但却抑制了果实乙烯产生和膜脂过氧化,减少了MDA的积累,从而延缓了果实的衰老进程。同时,两者复合处理较单一处理在整个贮藏过程中更为有效的诱导了杨梅果实中几丁质酶、p-1,3-葡聚糖酶和PAL活性以及总酚含量的上升,从而提高了果实抗病性。此外,复合处理最有效的抑制了杨梅果实在贮藏期间硬度的下降和维生素C的损失,并维持了果实TSS、TA含量、pH值和DPPH自由基清除力。因此,与单一处理相比,复合处理更为显著的抑制了杨梅果实采后腐烂的发生并维持了果实品质。(6) 500μl/L乙醇单独处理有效抑制了采后杨梅果实腐烂的发生,并维持了果实TSS和TA含量,同时抑制了果实内源乙醇含量的上升。500μl/L乙醇与48℃热空气复合处理比单一处理更为显著地抑制了杨梅果实在1℃贮藏时由V. abietina, P. citrinum或T. viride引起的果实腐烂。同时,该复合处理最有效的控制了杨梅果实在货架期结束后自然腐烂的发生和微生物污染,并且最好的维持了果实品质。所以乙醇与热空气复合处理对控制杨梅果实采后腐烂和维持果实品质的效果要优于单一处理。

全文目录


摘要  15-18
ABSTRACT  18-22
缩略词  22-23
第一章 文献综述  23-43
  1 杨梅果实采后生理  23-27
    1.1 我国的杨梅资源  23-24
    1.2 杨梅果实采后生理及品质变化  24-26
    1.3 采后病虫害  26-27
  2 杨梅果实贮藏保鲜技术  27-30
    2.1 常温保鲜  27
    2.2 低温贮藏  27-28
    2.3 气调贮藏  28-29
    2.4 防腐剂处理  29
    2.5 化学药剂处理  29
    2.6 天然保鲜剂处理  29-30
  3 热处理在果蔬贮藏保鲜中的应用  30-34
    3.1 热处理对果蔬呼吸作用和乙烯释放量的影响  30-31
    3.2 热处理对活性氧代谢、膜脂过氧化、多胺以及冷害的影响  31-32
    3.3 热处理对热激蛋白合成及基因表达的影响  32
    3.4 热处理对果蔬抗病相关酶活性和物质的影响  32-33
    3.5 热处理对果蔬果蔬品质的影响  33
    3.6 热处理对果蔬质地的影响  33-34
  4 MeJA处理在果蔬贮藏保鲜中的应用  34-38
    4.1 MeJA对果蔬呼吸作用和乙烯释放量的影响  34-35
    4.2 MeJA对果蔬品质和风味的影响  35
    4.3 MeJA对果蔬质地的影响  35-36
    4.4 MeJA对果蔬次生代谢产物合成和抗氧化能力的影响  36
    4.5 MeJA对果蔬活性氧代谢、膜稳定性以及冷害的影响  36-37
    4.6 MeJA对果蔬抗病性和腐烂的影响  37-38
  5 乙醇处理在果蔬贮藏保鲜中的应用  38-40
    5.1 乙醇处理对果蔬呼吸作用和乙烯合成的影响  38-39
    5.2 醇处理对果蔬腐烂的影响  39
    5.3 乙醇处理对果蔬品质的影响  39-40
    5.4 醇复合热空气处理对果蔬腐烂的影响  40
  6 立题背景及主要研究内容  40-43
    6.1 立题背景  40-41
    6.2 主要研究内容  41-43
第二章 杨梅果实采后热空气处理条件的优化研究  43-53
  1 材料与方法  44-45
    1.1 材料及处理  44
    1.2 腐烂指数测定  44
    1.3 果实硬度测定  44
    1.4 可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)和维生素C含量测定  44-45
    1.5 响应曲面优化试验设计  45
  2 结果与分析  45-51
    2.1 回归方程的建立  45-46
    2.2 模型的检验  46-49
    2.3 响应面的分析与优化  49-51
  3 热处理条件的优化  51-52
  4 本章小结  52-53
第三章 热空气处理对杨梅果实采后绿霉病的影响及机理研究  53-65
  1 材料与方法  53-57
    1.1 材料及处理  53-54
    1.2 粗酶液的提取和蛋白质含量测定  54
    1.3 几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性测定  54-55
    1.4 过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和木质素含量的测定  55
    1.5 SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化物酶)、APX(抗坏血酸过氧化酶)和LOX(脂氧合酶)活性测定  55
    1.6 热激蛋白(Heat-shock protein,HSP)的Western-blot分析  55-56
    1.7 热空气在in vitro上对P.citrinum的影响  56
    1.8 数据处理  56-57
  2 结果与分析  57-62
    2.1 热处理后不同P.citrinum接种时间对杨梅绿霉病发病率的影响  57
    2.2 热空气处理对杨梅果实几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响  57-58
    2.3 热空气处理对杨梅果实POD、PPO活性和木质素含量的影响  58-59
    2.4 热空气处理对杨梅果实SOD、CAT、APX和LOX活性的影响  59-60
    2.5 热空气处理对杨梅果实热激蛋白合成的影响  60-61
    2.6 热空气对病原菌P. citrinum离体生长的影响  61-62
  3 讨论  62-64
  4 本章小结  64-65
第四章 MeJA处理对杨梅果实腐烂、苯丙烷类代谢及抗氧化能力的影响  65-79
  1 材料与方法  65-68
    1.1 材料与处理  65-66
    1.2 TSS、TA和pH值测定  66
    1.3 总酚、总花色苷、总黄酮和总胡萝卜素含量测定  66
    1.4 超氧阴离子(O2~-)、羟基自由基(HO.)、DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)自由基清除力和总还原力测定  66-67
    1.5 酚类和花色苷单体含量测定  67
    1.6 苯丙氨酸解氨酶(PAL)、对香豆酰-CoA连接酶(4-CL)、肉桂酸羟化酶(C4H)、查尔酮合成酶(CHS)和二氢黄酮醇还原酶(DFR)测定  67-68
    1.7 数据处理  68
  2 结果与分析  68-75
    2.1 不同浓度MeJA处理对杨梅果实腐烂和品质的影响  68-69
    2.2 MeJA处理对杨梅果实总酚、总花色苷、总黄酮和总胡萝卜素含量的影响  69-70
    2.3 MeJA处理对杨梅果实酚类单体含量的影响  70-72
    2.4 MeJA处理对杨梅果实抗氧化能力的影响  72-73
    2.5 MeJA处理对杨梅果实苯丙烷类代谢相关酶活性的影响  73-74
    2.6 杨梅果实总酚含量与苯丙烷类代谢酶活性之间的相关性分析  74-75
  3 讨论  75-77
  4 本章小结  77-79
第五章 MeJA处理通过Priming机制诱导杨梅果实抗病性的研究  79-91
  1 材料与方法  80-82
    1.1 材料与处理  80-81
    1.2 粗酶液的提取和蛋白含量测定  81
    1.3 几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性测定  81
    1.4 PAL和POD活性测定  81
    1.5 几丁质酶和PAL的的Western-blot分析  81
    1.6 总酚和木质素含量测定  81
    1.7 白藜芦醇测定  81-82
    1.8 MeJA对P.citrinum孢子萌发和芽管伸长的影响  82
    1.9 数据处理  82
  2 结果与分析  82-87
    2.1 MeJA处理对采后杨梅果实绿霉病发病率的影响  82-83
    2.2 MeJA处理对杨梅果实几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响  83-84
    2.3 MeJA处理对杨梅果实PAL和POD活性的影响  84
    2.4 MeJA对杨梅果实几丁质酶和PAL蛋白合成的影响  84-85
    2.5 MeJA处理对杨梅果实总酚和木质素含量的影响  85-86
    2.6 MeJA处理对杨梅果实白藜芦醇含量的影响  86-87
    2.7 MeJA在in vitro上对P.citrinum的影响  87
  3 讨论  87-89
  4 本章小结  89-91
第六章 MeJA和热处理诱导杨梅果实抗病性以及消耗果实营养物质的比较研究  91-99
  1 材料与方法  91-93
    1.1 材料  91-92
    1.2 方法  92
    1.3 总蛋白的SDS-PAGE电泳分析以及HSP70和几丁质酶的Western-blot分析  92
    1.4 可溶性糖和有机酸含量测定  92-93
    1.5 氨基酸含量测定  93
    1.6 数据处理  93
  2 结果与分析  93-97
    2.1 热空气和MeJA处理对杨梅肉柱细胞中蛋白合成的影响  93-94
    2.2 热空气和MeJA处理对杨梅肉柱细胞中HSP70和几丁质酶合成的影响  94-96
    2.3 热空气和MeJA处理对杨梅肉柱中可溶性糖和有机酸含量的影响  96-97
    2.4 热空气和MeJA处理对杨梅肉柱中氨基酸含量的影响  97
  3 讨论  97-98
  4 本章小结  98-99
第七章 热空气与MeJA复合处理对杨梅果实生理、品质以及抗病性的影响  99-109
  1 材料与方法  99-101
    1.1 材料及处理  99-100
    1.2 TSS、TA、pH值、维生素C含量和硬度的测定  100
    1.3 呼吸速率、乙烯释放量和MDA含量的测定  100
    1.4 粗酶液的提取和蛋白含量测定  100
    1.5 几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性测定  100-101
    1.6 PAL和总酚含量的测定  101
    1.7 DPPH自由基清除力的测定  101
    1.8 数据处理  101
  2 结果与分析  101-105
    2.1 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实采后腐烂的影响  101-102
    2.2 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实呼吸速率、乙烯释放量和MDA含量的影响  102-103
    2.3 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实硬度与维生素C含量的影响  103
    2.4 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的影响  103-104
    2.5 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实PAL和总酚含量的影响  104-105
    2.6 热空气和MeJA复合处理对杨梅果实pH值、TSS与TA含量的影响  105
  3 讨论  105-106
  4 本章小结  106-109
第八章 乙醇与热空气复合处理对杨梅果实腐烂和品质的影响  109-119
  1 材料与方法  109-112
    1.1 材料  109-110
    1.2 乙醇处理  110
    1.3 热空气或MeJA复合乙醇处理对杨梅果实采后绿霉病的影响  110
    1.4 复合处理对杨梅果实货架期内自然腐烂和品质的影响  110-111
    1.5 TSS、TA、pH值和硬度的测定  111
    1.6 果实乙醇含量测定  111
    1.7 细菌总数以及霉菌和酵母菌总数测定  111
    1.8 乙醇或热空气处理在in vitro上对V.abietina,P.citrinum和T.viride生长的影响  111-112
    1.9 数据处理  112
  2 结果与分析  112-116
    2.1 不同浓度和时间的乙醇处理对杨梅果实采后腐烂和品质的影响  112-113
    2.2 乙醇与热空气复合处理对杨梅果实采后病害的影响  113-114
    2.3 乙醇和热空气处理在in vitro上对V.abietina、P. citrinum或T. viride生长的影响  114
    2.4 乙醇与热空气复合处理对杨梅果实自然腐烂的影响  114-115
    2.5 乙醇与热空气复合处理对杨梅果实上微生物数量的影响  115-116
    2.6 乙醇与热空气复合处理对杨梅果实品质的影响  116
  3 讨论  116-117
  4 本章小结  117-119
参考文献  119-139
全文结论  139-141
论文创新点  141-143
攻读博士学位期间发表的论文  143-145
致谢  145

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