精油熏蒸复合二氧化碳气调对黄曲霉菌抑制效果的初步研究.pdf

保鲜与加工Storage and Process2023，23（0）：00-00加工研究2023，23（6）：10-16保鲜与加工Storage and Process精油熏蒸复合二氧化碳气调对黄曲霉菌抑制效果的初步研究颉宇，祁智慧，刘秋实，石天玉，张忠杰*（国家粮食和物资储备局科学研究院，粮食储运国家工程研究中心，北京100037）摘要：初步探讨了精油熏蒸在二氧化碳（CO2）抑制黄曲霉菌生长中的增效作用。通过监测黄曲霉菌菌落生长情况，评价了0.01 L/cm3精油气体与35%CO2、50%CO2和65%CO2气调包装结合的抑菌效果。结果表明，精油熏蒸可显著提升CO2单独气调的抑菌效果，处理6 d时，花椒精油复合50%CO2气调样品的菌落直径较50%CO2气调样品小24%，花椒精油复合65%CO2气调样品的菌落直径较65%CO2气调样品小4%，但抑菌效果与精油成分和CO2体积分数相关，精油复合高体积分数CO2的抑菌效果普遍优于与低体积分数CO2复合。经鉴定，具有显著增效作用的山苍子精油、花椒精油和柠檬精油的主要挥发性物质为-蒎烯、-蒎烯和桧烯等。该研究结果为开发利用天然抑菌剂，改善气调包装，延长农产品贮藏期提供了基础。关键词：精油；二氧化碳；气调包装；黄曲霉菌Preliminary Study on the Inhibitory Effects of Essential Oils FumigationCombined with Carbon Dioxide Modified Atmosphere Packaging onAspergillus flavusJIE Yu,QI Zhi-hui,LIU Qiu-shi,SHI Tian-yu,ZHANG Zhong-jie*（Academy of National Food and Strategic Reserves Administration,National Engineering Research Center for GrainStorage and Transportation,Beijing 100037,China）Abstract:In this study,the synergic effects of essential oils fumigation combined with carbon dioxide(CO2)modifiedatmosphere packaging on inhibiting the growth of Aspergillus flavus were preliminarily discussed.The antibacterial effects of 0.01 L/cm3essential oil gas combined with 35%CO2,50%CO2and 65%CO2were evaluated by monitoringthe growth of A.flavus colonies.The results showed that essential oils fumigation could significantly improve the bacteriostatic effects of CO2modified atmosphere packaging alone.When treated for 6 days,the colony diameter of pricklyash essential oil combined with 50%CO2modified atmosphere sample was 24%smaller than that of 50%CO2air conditioning sample,and the colony diameter of prickly ash essential oil combined with 65%CO2modified atmospheresample was 4%smaller than that of 65%CO2air conditioning sample,but the bacteriostatic effects were related to theessential oil compositions and CO2concentrations.The antibacterial effects of essential oil combined with high concentrations of CO2were higher than that with low concentrations of CO2.After identification,the main volatile compounds基础项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金课题（ZX2229）作者简介：颉宇（1989），女，汉族，博士，助理研究员，研究方向：农产品加工与贮藏。*通信作者：张忠杰，博士，研究员，研究方向：粮食储藏。保鲜研究10投稿平台：2023年第6期颉宇，等：精油熏蒸复合二氧化碳气调对黄曲霉菌抑制效果的初步研究真菌腐败导致了粮食行业的重大经济损失，其中霉菌腐败每年造成我国粮食损失近10亿t，约占粮食总产量的25%1-2。黄曲霉菌（Aspergillus flavus）是分布较广的一种腐生霉菌，极易滋生于粮食、油料作物和干果类食品中，其次级代谢产物黄曲霉毒素具有强毒性和强致癌性，严重危害人体健康3。黄曲霉菌较难防治，能在含氧量极低的环境中生长，二氧化碳可影响其生长速率并能明显延缓黄曲霉毒素的形成。气调包装基于霉菌对二氧化碳敏感性的原理，可通过调节二氧化碳比例降低呼吸速率、水分胁迫和霉菌等微生物繁殖，进而延长易腐产品的保质期4-6。研究表明，高体积分数二氧化碳密闭包装储藏可有效抑制花生黄曲霉毒素生长7；应用60%二氧化碳和40%氮气气调包装可延缓面包中真菌的生长8。然而，封闭环境中的水分积累很容易促进微生物的生长，从而大大缩短产品的保质期。近几年，天然抗菌剂（如精油）在食品保鲜方面的研究不断增加9。精油又称为挥发油，是从各种植物材料中提取的芳香油状液体10，精油及其主要成分可以显著降低食源性病原体和食品腐败细菌的增长水平，尤其是大肠杆菌O157 H7、痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生杆菌等10-11。另外有研究报道，以柠檬醛或肉桂醛为主要成分的山苍子精油、柠檬精油和肉桂精油等对黄曲霉有显著抑制作用。但精油在食品工业中的应用存在产量少、用量大、成本高等问题，因此为满足规模化应用条件、减少对食品风味的影响、降低精油的使用量，需与其他保鲜技术联合使用。Kalagatur等12研究发现，依兰花精油与辐照技术联用具有协同增效作用，可抑制禾谷镰孢菌的生长及其毒素的产生。Hyun等13利用气调包装与精油熏蒸结合，有效延长了新鲜卷心菜的保质期。目前已有研究证明了液态精油对黄曲霉的抗菌作用，而气态精油的可用性研究却很有限。本研究采用气调包装结合精油熏蒸的方法，评价了4种精油熏蒸复合不同比例二氧化碳气调对黄曲霉菌菌落生长的抑制效果，从而筛选可延缓黄曲霉菌生长繁殖的精油，并开发一种使用天然抗菌剂对黄曲霉有效防治的新方法，以提高农产品的新鲜度和储存期。1材料与方法1.1材料与设备1.1.1材料与试剂山苍子精油、花椒精油、肉豆蔻精油和柠檬精油，购于北京沃格东方科技有限公司，所有精油均为单体精油，最高纯度等级（99%100%）；马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA），购于北京陆桥技术股份有限公司。1.1.2仪器与设备RDT320P-1台式气调包装机，成都市罗迪波尔机械设备有限公司；HWS-250细菌培养箱，北京市永光明医疗仪器有限公司；AC220V高压蒸汽灭菌器，松下健康医疗器械株式会社；TQ8040三重四级杆气相色谱质谱联用仪，日本岛津公司；75 m CAR/PDMS萃取纤维头、57364-U固相微萃取取样支架固定装置，美国Sigma公司。1.2方法1.2.1样品制备用于本研究的黄曲霉菌（E295）为从小麦中分离获得，将菌株置于20%甘油中，在-80 条件下保存，并通过培养在马铃薯葡萄糖琼脂培养基上活化，培养5 d后，采用经灭菌的直径 6 mm 打孔器在菌落边缘打取菌块，放置在 PDA平板中间。1.2.2精油结合二氧化碳气调抑菌作用将黄曲霉菌进行如下处理：第 1 组为对照组（CK），不作任何处理，放置于PDA平板中；第2组仅用二氧化碳气调，黄曲霉菌平板置于无菌包装盒内，气体体积分数分别为35%CO2、50%CO2和65%CO2；第3组采用二氧化碳-精油混合气调，将山苍子精油、花椒精油、肉豆蔻精油和柠檬精油分别滴加至无菌滤纸片（规格：15 mm15 mm，10 L/片）上，然后将其分别置于无菌包装盒内，不与样品接触，无菌包装盒体积为800 cm3，精油挥发性气体浓度为0.01 L/cm3，再分别采用35%CO2、50%CO2和65%CO2进行气调。将所有样品置于30 条件下培养6 d，测定菌落生长的径向直径。气调处理利用气调包装机完成。中图分类号：S482.2+92DOI：10.3969/j.issn.1009-6221.2023.06.002文献标识码：Aof litsea cubeba essential oil,prickly ash essential oil and lemon essential oil were-pinene,-pinene and sabinene.The results provided a basis for the development and utilization of natural bacteriostatic agents,the improvement of airconditioning packaging and the extension of storage life of agricultural products.Key words:essential oils；carbon dioxide；modified atmosphere packaging；Aspergillus flavus11保鲜与加工Storage and Process联系邮箱：2023年第6期1.2.3精油挥发性物质测定采用顶空固相微萃取技术和GC-MS技术进行测定。取 5 g 精油分别在 60 下水浴加热，75 m（CAR/PDMS）萃取针吸附1 h后上机检测，解吸温度25，解吸时间5 min。色谱柱：DB-5MS（0.25 mm30 m0.25 m）；进样口温度：250；柱温箱温度：45。升温程序：45 保持 5 min，以 3/min 升至170 保持1 min，再以7/min升至250，保持2 min。离子源温度：200；接口温度：270；扫描范围（m/z）：35350。通过将保留时间与质谱商业数据库进行匹配来识别挥发性物质成分，挥发性物质相对含量为相对峰面积百分比，即样品峰面积相对于总峰面积的百分比。1.2.4数据处理采用Excel软件统计和分析数据，所有数据均为3次平行测定结果的平均值。采用Tukey比较进行方差分析（ANOVA）和差异显著性分析。2结果与分析2.1精油熏蒸结合二氧化碳气调对黄曲霉菌生长的抑制作用目前精油抑菌的研究大多使用直接接触法14-17，但精油具有高疏水性和挥发性，直接接触法在食品中的应用会受到限制18。研究表明，在同等抑菌效果下，精油熏蒸比直接接触法所需的浓度更低，对食品感官特性造成的不利影响也更小19。本试验采用0.01 L/cm3的精油进行熏蒸处理，评价精油结合二氧化碳气调的抑菌效果。4种精油熏蒸复合不同体积分数CO2气调对黄曲霉菌菌落生长的影响如图1所示：黄曲霉菌在30 注：A.不同精油-35%CO2；B.不同精油-50%CO2；C.不同精油-65%CO2；相同培养时间不同字母表示