核黄素联合405 nm LED光照对匍枝根霉的抑菌效应及其在番茄保鲜中的应用研究

为解决番茄采后因匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）导致的腐烂问题，研究人员探索了核黄素（RBF）介导的405 nm LED光动力抑菌技术。研究发现，100 μM RBF联合2.62 kJ cm-2 LED光照可完全抑制菌丝生长，并通过线粒体功能障碍机制使孢子活性降低90%，番茄保鲜实验显示真菌载量减少1.4 log CFU/番茄，且不影响色泽、硬度和抗氧化活性。该研究为绿色保鲜技术提供了新策略。

　　

番茄是全球消费量最大的水果之一，但约30%的产量在采后因真菌腐烂而损失，其中80%由匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）引起。传统化学杀菌剂面临耐药性和环境残留问题，欧盟和美国已严格限制其使用。尽管405 nm LED光照等非热技术具有潜力，但其对真菌的灭活效率较低，亟需开发增强策略。核黄素（Riboflavin, RBF）作为水溶性光敏剂，能吸收400-445 nm光波产生活性氧（ROS），但此前其在真菌控制中的应用尚未深入。这项发表于《Postharvest Biology and Technology》的研究，首次系统评估了RBF联合405 nm LED对匍枝根霉的抑菌效果及对番茄品质的影响。

研究采用韩国农业菌种保藏中心（KACC）的3株匍枝根霉（KACC 44501/45159/45160），通过XTT法检测线粒体活性，Weibull模型拟合灭活动力学，并结合番茄接种实验评估保鲜效果。关键技术包括：1）定制405 nm LED阵列（10 mW cm^-2）控制光照剂量；2）孢子悬浮液与25-100 μM RBF的体外协同处理；3）番茄伤口接种模型模拟自然感染；4）质构分析仪和色差计量化果实理化性质。

3.1 温度稳定性验证

LED照射20分钟内PBS温度仅上升1℃，通过调节孵育温度抵消热效应，确保实验条件一致性。

3.2 体外抑菌效应

100 μM RBF使LED灭活剂量（δ值）从2.00 kJ cm^-2降至0.35 kJ cm^-2，KACC 45160仍存活性，显示菌株差异性。线粒体活性检测表明，RBF+LED组孢子代谢抑制率达90%，显著高于单独LED组（60%），提示ROS通过破坏能量代谢途径杀菌。

3.3 浓度优化

50-100 μM RBF可实现3.6-4.6 log孢子灭活，但δ值无显著差异，反映真菌细胞壁对高浓度RBF的渗透屏障作用。

3.4 菌丝抑制

LED单独处理抑制89.6%菌丝扩展，而RBF+LED组合实现100%完全抑制，优于文献报道的壳聚糖（65%）或植物提取物（79.4%）效果。

3.6 番茄保鲜应用

RBF+LED处理使番茄表面真菌载量较对照组降低1.4 log CFU，优于单独LED（0.6 log）。尽管果实失重率增加1.5-2.4%，但硬度（~50%应变）、红色素（a/b值）及抗氧化活性（72.8% DPPH清除率）均无显著变化，证实技术安全性。

该研究创新性地将食品级光敏剂RBF与低能耗LED技术结合，克服了传统光动力疗法对真菌效率不足的缺陷。通过靶向线粒体功能破坏和菌丝生长抑制的双重机制，为采后病害控制提供了化学杀菌剂的替代方案。未来需优化LED光源排布与RBF递送方式，以适配产业链实际需求。研究不仅为番茄保鲜提供了具体技术参数，其揭示的菌株差异性响应机制也为其他农产品真菌防控提供了理论参考。