蘆柑( Citrus reticulate Blanc Ponkan) 屬蕓香科柑 橘屬植物,其果實碩大,肉質脆嫩,汁多化渣,但果實在 采后、運輸貯藏及貨架期極易感染綠霉病和青霉病,導 致其感染的腐敗真菌菌種主要是意大利青霉 ( Penicillium italicum ) 和 指 狀 青 霉 ( Penicillium digitatum ) 。 此 外, 擴 展 青 霉 ( Penicillium expansum) 也能導致青霉病發(fā)生,其侵染果實后分泌的 展青霉素是一種神經(jīng)性真菌毒素,不僅會對食用者造 成潛在的危害,而且還會嚴重影響農業(yè)經(jīng)濟效益。 目前,蘆柑市場所用的保鮮劑可以抑制綠霉和青霉病, 但是化學保鮮劑不僅會危害人體健康而且會污染環(huán) 境; 物理保鮮劑往往需投入一定的設備成本; 生物 保鮮技術受外界環(huán)境影響較大。其中,植物精油 作為一種極具潛力的天然殺菌劑,不僅能有效抑菌而且可以增強蘆柑果實保鮮效果,是化學保鮮劑的良 好替代品。勝紅薊( Ageratum conyzoides L.) 是一種 外來入侵植物,屬于區(qū)域性惡性雜草,其入侵農田 后會造成農作物減產(chǎn),給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來危 害。研究表明,勝紅薊精油主要成分為氧萘烯類物質, 如早熟素和石竹烯等,對多種真菌具有抑制作 用。寧蕾等研究發(fā)現(xiàn)勝紅薊精油對香蕉炭疽 病菌( Glorosprium musarum Cookeet Mass) 和柿角斑病 菌( Cercospora kaki Ell. et Ev.) 抑菌率高達 100%。
采摘福建永春果園中 福建蘆柑作為試驗材料。挑選成熟度一致、無病蟲害、 無機械損傷、直徑為 65 ~ 75 mm 的果實。供試菌種為 意大利青霉( P. italicum) 、指狀青霉( P. digitatum) 和 擴展青霉( P. expansum) ,由華中農業(yè)大學和中國農業(yè) 科學院柑橘研究所提供。 孢子懸浮液的制備: 用無菌水將培養(yǎng)在馬鈴薯葡 萄糖瓊脂( potato dextrose agar,PDA) 培養(yǎng)基斜面上的 意大利青霉、擴展青霉和指狀青霉孢子分別洗下,用血 球計數(shù)板將孢子濃度用無菌水調整到 106 CFU·mL-1 , 得孢子懸浮液。再將各孢子懸浮液取等量的體積混合 均勻,即得混合菌孢子懸浮液。 吐溫-80( 汕頭市西隴化工有限公司) 、碳酸鈉( 西 隴化工股份有限公司) 、無水乙醇( 國藥集團化學有限 公司) 、次氯酸鈉( 西隴科學股份有限公司) 均為分析 純; 羧甲基殼聚糖購自浙江澳興生物科技有限公司; 咪 鮮胺購自黑龍江省佳木斯黑龍農藥化工股份有限公 司; 馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基購自廣東環(huán)凱微生物有 限公司;生化培養(yǎng)箱,上海精宏實驗設備有限公司。
采用超聲波輔助水蒸氣蒸餾法提取勝紅薊精油,工藝條件: 超聲功率 120W、超聲時間 30 min、料液比 1 ∶20 和粉末粒度 40 目。按照不同質量比( 1 ∶1、1 ∶2和 1 ∶3) 將勝紅薊精油與無水乙醇混合均勻作為油相,添加不 同濃度的碳酸鈉、羧甲基殼聚糖作為水相,油相與表面 活性劑吐溫-80 按不同的質量比( 10 ∶0、9 ∶1、8 ∶2、7 ∶3、 6 ∶4、5 ∶5、4 ∶6、3 ∶7、2 ∶8、1 ∶9 和 0 ∶10) 混合均勻,向上述 混合溶液中逐漸加入水相,觀察體系的狀態(tài)變化。當 體系由澄清變?yōu)闇啙幔蛴蓽啙嶙優(yōu)槌吻鍫顟B(tài)時,記錄 變化時的臨界加水相量,采用 Origin 9. 0 軟件繪制擬 三元相圖———多相區(qū)( 體系呈乳白色渾濁態(tài)) 、單相區(qū)( 即微乳液,呈均勻透明狀) 及液晶區(qū)( 呈半凝固均一 狀) 。在擬三元相圖中利用單相區(qū)面積( AT ) 來評價各 成分的增溶能力,用動態(tài)激光粒度分析儀測定溶液粒 徑,篩選最佳微乳液體系配方。
本研究選用吐溫-80 作為表面活性劑,以乙醇為 助表面活性劑,以碳酸鈉和羧甲基殼聚糖為水相,利用 擬三元相圖確定最終的微乳液體系,結果見圖 1。加 入不同比例的乙醇考察其對微乳體系相行為的影響 ( 圖 1-A) 。當勝紅薊精油與乙醇的質量比為 1 ∶1,形 成的單相區(qū)面積 AT 為 66. 04%; 隨著勝紅薊精油與乙 醇的質量比提高到 1 ∶3,微乳液體系單相區(qū)面積增加 至 85. 59%,故選擇勝紅薊精油與乙醇的質量比為 1 ∶3 進行后續(xù)試驗。加入不同濃度的碳酸鈉考察其對微乳 體系相行為的影響( 圖 1-B) 。3%碳酸鈉溶液形成最 大的單相區(qū)面積 AT 為 93. 22%,而 5%碳酸鈉溶液形 成的單相區(qū)面積 AT 下降至 59. 35%,故選擇 3%碳酸 鈉進行后續(xù)試驗。加入不同濃度的羧甲基殼聚糖考察 其對微乳體系相行為的影響( 圖 1-C) 。隨著羧甲基殼 聚糖溶液濃度增加,形成的微乳液單相區(qū)面積 AT 逐 漸減小,由 84. 63%下降至 14. 99%,故確定 0. 5%羧甲 基殼聚糖進行后續(xù)試驗。 不同比例的 3%碳酸鈉和 0. 5%羧甲基殼聚糖溶 液作為水相對微乳體系相行為的影響( 圖 1-D) 。3% 碳酸鈉和 0. 5%羧甲基殼聚糖比例為 1 ∶3時,能形成較 大的單相區(qū),且當油相與吐溫-80 的比例為 1 ∶1 時,存 在無限稀釋線,而 3%碳酸鈉和 0. 5%羧甲基殼聚糖比 例為 1 ∶1和 3 ∶ 1 時,形成的單相區(qū)面積減少,故選擇 3%碳酸鈉和 0. 5%羧甲基殼聚糖比例為 1 ∶3時的相圖 作為最終的復合微乳液體系。
在三相圖內,空白區(qū)域為單相區(qū),即為微乳液區(qū)。 在微乳液區(qū)域選取無限稀釋線,即稀釋線上對應的點 表示的各組分在此比例下均能形成微乳液。針對篩選 出的復合微乳液相圖,選取最高的一條無限稀 釋線,即 L55。此時,精油 ∶乙醇 = 1 ∶3作為油相,油相 ∶ 吐溫-80 = 1 ∶1,3%碳酸鈉 ∶0. 5%的羧甲基殼聚糖= 1 ∶3 作為水相,測定這條稀釋通道上隨著水相的增加其納 米粒徑的變化情況。A60、A70、A80和 A90體 系微乳液粒徑分別為 59. 68、51. 28、34. 47、91. 81 nm, 均小于 100 nm,符合微乳液粒徑在 1 ~ 100 nm 之間的 定義。A80體系的多分散系數(shù)( polymer dispersity index, PDI) 值為 0. 530,說明勝紅薊精油、吐溫-80、乙醇、碳 酸鈉和羧甲基殼聚糖等成分形成的微乳液體系分散性 好。因此,選取 A80體系的微乳液進行后續(xù)研究。
復合微乳液 A80能有效抑制意大利青霉、指狀青 霉和擴展青霉的生長,20 mg·mL-1 復合微乳液 A80與冷 藏( 4℃ ) 保鮮結合能有效降低貯藏期間蘆柑果實的失 重率和腐爛率,這與 Raid 等利用橘皮精油微乳液 延長鮮切橙的貨架期效果相似。其主要原因可能是勝 紅薊精油作為植物天然抑菌物質,含有一些生物 活性成分,如揮發(fā)性的單萜、倍半萜和檸檬苦素、類黃 酮等,這些活性成分具有抑菌作用。且加入的乙 醇、3%碳酸鈉溶液及 0. 5%羧甲基殼聚糖,使得本研究 構建的復合微乳液增溶能力增強,延長了對蘆柑的保 鮮效果。同時,精油與乙醇的質量比為 1 ∶3時,有較好的增溶效果,說明加入短鏈醇乙醇能明顯降低界面膜 的彎曲系數(shù),一定范圍內,隨著乙醇濃度的增加,微乳 液的增溶能力增強,這與 Chen 等的研究結論一致。 選取 3%碳酸鈉作為水相,是因為一定濃度的鹽溶液 能提高表面活性劑的親水性能,但是過高濃度的鹽溶 液會導致非離子型表面活性劑( 吐溫-80) 產(chǎn)生鹽析作 用,鹽析作用聚集到一定程度后會造成微乳液體系產(chǎn) 生渾 濁,形 成 多 相 區(qū),這也驗證了前人的研究結論。選取 0. 5%羧甲基殼聚糖作為水相是由于高 濃度羧甲基殼聚糖分子間存在極強的氫鍵作用而相互 纏繞,使得能進入界面膜的羧甲基殼聚糖分子減少,會 造成增溶能力減弱。