枝孢菌(Cladosporium link)是广泛存在于自然界的一类真菌,可侵染植物叶片和根茎,造成果蔬及粮食作物产量降低,品质下降。同时,枝孢菌也是苹果、生菜、猕猴桃、草莓等果蔬采后腐烂的主要致病菌,造成严重的经济损失。此外,枝孢霉还对人体健康产生威胁。
针对真菌病害控制,国内外学者做了大量研究,如通过复配精油、臭氧、气调、化学杀菌剂、拮抗菌、植物提取液、温湿度调节等手段来抑制真菌的活性和繁殖能力,降低真菌病害的发生。气调是当今果蔬保鲜中较为有效的方法之一,其通过改变贮藏环境内气体比例并结合温、湿度,来降低果蔬营养物质消耗并抑制病原菌,以延长果蔬保鲜期,具有无毒、高效、天然的特点。
目前气调保鲜多采用低O2、高CO2的气体配比,虽然能在一定程度上抑制果蔬生理生化活动,减少能量消耗,但易出现异味,CO2伤害等现象。本课题组前期研究表明,高O2配合高CO2保鲜有很好的协同作用,一方面通过高CO2降低果蔬的呼吸速率以延长果蔬贮藏期,另一方面通过高O2来缓解果蔬受到高CO2的伤害,提高果蔬的贮藏品质,目前已成功应用于西兰花和生姜的采后贮藏,取得了较好的保鲜效果。然而,针对O2/CO2主动自发气调的抑菌效果尚未深入研究。
为此,本试验采用O2/CO2主动自发气调处理枝孢菌,通过定期测定枝孢菌的生长情况、菌株细胞膜透性、活性氧防御酶及细胞壁降解酶活性等指标,探讨O2/CO2主动自发气调的抑菌效果,为其在果蔬采后枝孢菌及其它微生物病害的防治方面提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料与试剂
供试菌从贮藏期内发病的猕猴桃上分离、纯化,经山东泓迅生物科技有限公司鉴定,Blast比对分析,确定为枝孢菌菌株(Cladosporium link)。
琼脂、磷酸氢二钠、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢钠、果胶,天津市光复精细化工有限公司;葡萄糖、3,5-二硝基水杨酸(DNS)、乙二胺四乙酸(EDTA),天津市化学试剂研究所;乙酸、柠檬酸、无水乙醇、过氧化氢、愈创木酚、乙酸钠、柠檬酸钠,烟台市双双化工有限公司;三羟甲基氨基甲烷(Tris)、邻苯三酚、浓盐酸、亚硫酸钠,天津市凯通化学试剂有限公司;苯酚、氢氧化钠、酒石酸钾钠,莱阳市康德化工有限公司。所用试剂均为分析纯级。
1.2仪器与设备
GXZ-260B光照生化培养箱,宁波江南仪器厂;UV-1750紫外可见分光光度计,岛津国际贸易有限公司;MR-07825-00 O2/CO2测定仪,美国FBI Dansensor公司;XW-80A涡旋混合器,上海青浦沪西仪器厂;DDS-307A电导率仪,上海精科雷磁仪器;XS-212-20光学显微镜,苏州胜视电子设备有限公司;S-50HD立式自动电热压力灭菌锅,济南来宝医疗器械有限公司;GL-20G-2台式高速冷冻离心机,上海安亭仪器制造厂;RDL380P气调包装机,罗迪博尔机械设备有限公司。
1.3试验设计
将经3次活化后的枝孢菌扩大培养后,制取浓度为106CFU/mL的孢子悬浮液,以5μL的接种量接种于培养皿中心(直径9 cm),晾干后装入气调袋。然后向气调袋内分别充入体积为5 L的60%O2+40%CO2、70%O2+30%CO2、80%O2+20%CO2、90%O2+10%CO2和自然空气(ck),置于生化培养箱(28±0.5)℃培养,每隔2 d测定相关指标。每个处理设置10个气调袋,每个气调袋内放置4个培养皿。
1.4指标测定
1.4.1菌落形态观察及直径测定在培养皿内直接观察菌落形态,并使用十字交叉法测量菌落直径,重复3次。
1.4.2微观结构观察在菌落边缘挑取菌丝固定在载玻片中央,然后直接在400×光学显微镜下观察并拍照。
1.4.3孢子量的测定在菌落边缘用打孔器(直径6 mm)随机取3个菌碟,置于已加入15 mL蒸馏水的离心管中,涡旋混合器振荡10 min,然后使用2层纱布过滤并冲洗2次,显微镜下计数,并计算整个菌落面积的孢子总数。
1.4.4菌株细胞内容物释放量的测定用打孔器在菌落边缘随机打3个菌碟,置于0.05 mol/L,pH 7.2的磷酸钠缓冲液中,超声波破壁15 min后,4 000 r/min离心10 min,上清液在波长260 nm下测定吸光值。
1.4.5菌细胞电导率的测定上清液的获取同1.4.4节的方法,使用电导率仪直接测定电导率。
1.4.6处理后枝孢霉后续生长曲线的测定取2 mL气调处理8 d的枝孢菌孢子悬浮液(制取步骤同1.4.3节的方法)与18 mL PDB培养液混合,于28℃,200 r/min摇床培养,每隔4 h或6 h取样,抽滤后在60℃下将菌丝体烘干并称重。
1.4.7超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定孢子悬浮液的制取同1.4.3节的方法(预冷的0.2 mol/L,pH 7.8的磷酸钠缓冲液代替蒸馏水),并将孢子浓度稀释至106CFU/mL,然后吸取8 mL菌液于10 mL离心管,冰浴超声波破壁15 min后,4℃,12 000 r/min离心20 min,取上清液作为粗酶液。通过邻苯三酚自氧化法测定SOD活性,25℃下降低邻苯三酚自氧化速率50%所需要的量为1个酶活力单位(U)。
1.4.8过氧化氢酶(CAT)活性的测定粗酶液的制取同1.4.7节的方法(缓冲液使用0.2 mol/L,pH 7.0的磷酸钠)。采用过氧化氢分解法测定CAT活性,将吸光值每秒钟改变0.001定义为1个酶活力单位(U)。
1.4.9多聚半乳糖醛酸酶(PG)和多聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)活性的测定取8 mL浓度为106CFU/mL的孢子悬浮液(制取步骤同1.4.3节的方法),超声波冰浴破壁15 min后,4℃,10 000 r/min离心10 min,上清液即为粗酶液。PMG和PG活性的测定分别用果胶酸钠和果胶作为底物,采用DNS显色法在波长540 nm处测定吸光度。将50℃下每分钟内每毫升酶液分解底物时释放1μg还原糖所需要的酶量定义为1个酶活力单位(U)。
1.5数据处理
所得数据使用SPSS 19.0软件进行LSD显著性分析及相关性分析(P<0.05),并用Excel软件作图。
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