活性壳聚糖-ZnO纳米颗粒-桉树精油复合涂层抑制芒果采后腐烂及品质保持研究

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Active chitosan coating to inhibit decay and maintain mango postharvest quality

本研究开发了一种含氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）和辐射桉树精油（EEO）的活性壳聚糖（CS）涂层，通过体外实验证明其对Lasiodiplodia theobromae菌丝生长抑制率达97.28%，对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）表现出最低MIC/MBC值。体内实验显示，涂层处理使"Tommy Atkins"芒果在9°C贮藏28天后保持更高硬度（7.30N vs 3.42N），呼吸高峰延迟7天，采后腐烂严重度降低约64.3%。该涂层通过多种抗菌机制协同作用，为减少合成杀菌剂使用提供了可持续解决方案。

　　

活性壳聚糖-ZnO纳米颗粒-桉树精油复合涂层抑制芒果采后腐烂及品质保持研究

摘要

热带水果芒果（Mangifera indica）因其高经济价值和营养特性而备受关注，但其采后易受微生物侵染和品质劣变的影响。本研究开发了一种多功能活性涂层系统，以壳聚糖（CS）为基质，结合氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）和辐射桉树精油（EEO），旨在通过协同抗菌机制抑制采后病害并维持芒果品质。体外实验证实该涂层对常见病原菌具有显著抑制效果，体内实验则验证了其在冷链条件下的保鲜效能。

INTRODUCTION

可食性涂层作为一种可持续的采后保鲜策略，在热带水果特别是芒果的保鲜中显示出巨大潜力。芒果采后腐烂主要由微生物活动引起，特别是炭疽病菌（Colletotrichum sp.）和蒂腐病菌（Lasiodiplodia theobromae）等病原真菌。壳聚糖作为一种天然阳离子多糖，可通过破坏微生物细胞膜发挥抗菌作用；ZnO-NPs主要通过产生活性氧（ROS）和Zn²⁺离子相互作用实现抗菌；而富含氧化单萜的EEO则能扰乱脂质双分子层结构。三者的协同作用为开发高效抗菌涂层提供了新思路。

MATERIALS AND METHODS

实验在巴西彼得罗利纳的UNIVASF大学实验室和Embrapa热带半干旱研究中心进行。涂层溶液由1.0%壳聚糖（溶于1%乙酸）、1.0%甘油（增塑剂）、0.25%Tween 80（乳化剂）、0.5%ZnO-NPs和0.5%EEO组成。通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），采用平板法评估对L. theobromae的菌丝生长抑制率。

"Tommy Atkins"芒果经筛选和表面消毒后，分为涂层处理组和未处理对照组，在9°C下贮藏28天。定期测定果实硬度、色泽参数、呼吸速率、可溶性固形物含量等品质指标。通过人工接种炭疽病菌评估涂层对病害发展的抑制效果，并计算病害进展曲线下面积（AUDPC）。

RESULTS AND DISCUSSION

体外抗菌和抗真菌活性

复合涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出优异的抗菌效果，MIC和MBC值均为6.25%。单独使用EEO时抗菌效果有限（MIC/MBC=25%），但与CS和ZnO-NPs组合后显著增强，表明存在协同作用。对L. theobromae的菌丝生长抑制率达到97.28%，显著高于对照组。

抗菌机制分析表明，CS通过正电荷与微生物负电荷膜相互作用；ZnO-NPs通过ROS生成和Zn²⁺释放引起氧化应激；EEO中的1,8-桉叶素等成分则破坏膜完整性。三者的多重作用机制共同增强了抗菌效能。

涂层对芒果采后品质的影响

贮藏28天后，涂层处理芒果的硬度保持显著优于对照组（7.30N vs 3.42N）。色泽参数显示，涂层有效延缓了果皮黄化进程，ΔA值（1.91）显著高于对照组（1.77），表明成熟度得到更好控制。呼吸测定显示涂层使呼吸高峰推迟7天出现，表明代谢活动受到抑制。

可溶性固形物含量在贮藏前期（14天）涂层组显著低于对照组（9.04% vs 11.40%），进一步证实涂层延缓了成熟进程。虽然干物质、可滴定酸度等指标组间差异不显著，但主要品质参数的整体保持证明涂层的有效性。

炭疽病防治效果

接种实验显示，复合涂层处理（T2）的AUDPC值最低（17.9），显著低于其他处理组。单独使用CS（T1）或EEO（T6）虽有一定效果，但远不及复合涂层。视觉评估证实涂层处理果实病害症状最轻，接近未接种对照。

采后腐烂发展与病原鉴定

在28天冷藏过程中，涂层处理使病害严重度降低约64.3%（AUDPC：9.87 vs 27.62）。病原分离鉴定确认炭疽病菌为主要致病菌，显微镜观察显示典型镰刀形分生孢子特征。涂层的物理屏障作用与生物活性成分的协同，有效抑制了病原菌的发展和传播。

CONCLUSIONS

本研究开发的CS-ZnO-NPs-EEO复合涂层通过多重机制协同作用，显著抑制了芒果采后病原菌发展，有效保持了果实品质。涂层处理使果实硬度提高113%，病害严重度降低64.3%，呼吸高峰推迟7天，这些结果支持该技术在实际冷链物流中的应用潜力。该研究为减少合成杀菌剂使用、延长芒果货架期提供了可行的替代方案，对热带水果采后保鲜技术发展具有重要意义。