《Postharvest Biology and Technology》：Bioactive cactus mucilage coatings incorporating a mixed lactic acid bacteria culture to inhibit
Colletotrichum-induced anthracnose in avocado
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牛油果（Persea americana Mill.）因其高营养价值，尤其富含单不饱和脂肪酸、膳食纤维和必需维生素，在全球农业格局中日益重要，被视为功能性食品。联合国粮食及农业组织（FAO）预测，到2030年牛油果将成为全球交易量最大的热带水果。巴西在2023
牛油果（Persea americana Mill.）因其高营养价值，尤其富含单不饱和脂肪酸、膳食纤维和必需维生素，在全球农业格局中日益重要，被视为功能性食品。联合国粮食及农业组织（FAO）预测，到2030年牛油果将成为全球交易量最大的热带水果。巴西在2023年牛油果生产国中排名第七，产量为422,500吨，占全球产量的4%。由炭疽菌属（Colletotrichum）真菌引起的炭疽病是影响牛油果的主要采后病害，导致暗色坏死病斑，降低果实品质和商品性。基于合成杀菌剂的化学防治仍是主要策略，但病原菌抗药性的出现、毒理学风险及环境污染问题日益严重。乳酸菌（LAB）因其安全性（GRAS和QPS身份）和多种抗真菌机制而受到关注，但直接应用于果实表面可能影响感官品质并降低菌体存活率。可食涂膜作为功能性基质，可形成半透性屏障，有望提高LAB在果实表面的稳定性与功效。研究人员首次研究了以棕榈（Nopalea cochenillifera）和法切罗（Pilosocereus pachycladus）仙人掌粘液为基质，负载混合LAB培养物的生物活性涂膜，用于控制‘Margarida’牛油果炭疽病，并评价了粘液的理化特性及涂膜对果实采后品质的影响。通过多基因系统发育分析将病原菌鉴定为胶孢炭疽菌复合种（Colletotrichum gloeosporioides species complex）中的果生炭疽菌（C. siamense）。粘液以浓度依赖方式抑制C. siamense菌丝生长。筛选出植物乳杆菌49（Lactiplantibacillus plantarum 49）、戊糖乳杆菌129（Lactiplantibacillus pentosus 129）和发酵粘液乳杆菌263（Limosilactobacillus fermentum 263）组成混合培养物，菌株间无拮抗作用。涂膜中LAB活菌数在25±1°C储存15 d内保持高于7 log CFU mL?1。涂膜处理降低了炭疽病病斑直径，其中棕榈粘液联合LAB涂膜效果最佳，并减少了果实重量损失、维持了可溶性固形物和pH稳定性。研究结果表明，仙人掌粘液涂膜结合混合LAB培养物是一种安全、可持续的牛油果炭疽病生物防治策略，有潜力减少对合成杀菌剂的依赖。
一、研究背景与目的
牛油果（Persea americana Mill.）作为功能性食品在全球水果贸易中地位日益重要，巴西是主要生产国之一。‘Margarida’品种因高 pulp 产量和坚硬质地而具有商业价值，但作为呼吸跃变型果实，采后易发生由炭疽菌属（Colletotrichum）真菌引起的炭疽病，造成严重经济损失。该病害的常规防治依赖铜氢氧化合物和咪鲜胺等合成杀菌剂，但病原菌抗药性、毒理学风险和日益严格的农残法规促使研究者寻求更安全的替代方案。乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）具有GRAS和QPS安全地位及多重抗真菌机制，被认为是理想的生物防治菌，但直接施加于果实表面会降低菌体存活率并影响感官品质。仙人掌粘液因高持水能力、抗氧化特性和可降解性，适合作为可食涂膜基质和生物活性化合物的递送载体。然而，将仙人掌粘液与混合LAB培养物整合用于控制牛油果炭疽病的研究尚属空白。因此，该研究首次探讨以棕榈（Nopalea cochenillifera）和法切罗（Pilosocereus pachycladus）粘液为基质、负载混合LAB培养物的生物活性涂膜对‘Margarida’牛油果炭疽病的防治效果及采后品质的影响。
二、主要技术方法
研究人员从巴西帕拉伊巴州Picuí地区私营种植园采集仙人掌茎段，从EMPASA获取商业成熟期的‘Margarida’牛油果。通过CTAB法提取基因组DNA，扩增APN2/MAT-IGS、GAPDH、GS和TUB2四个基因座并进行多基因系统发育分析，将病原菌鉴定为果生炭疽菌（Colletotrichum siamense）。采用乙醇沉淀法提取粘液并表征其理化性质，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析结构。通过琼脂孔扩散法和菌丝生长抑制实验评价LAB和粘液的体外抗真菌活性，采用交叉划线法评估菌株间相容性，利用Abbott指数分析相互作用类型。将混合LAB培养物（植物乳杆菌49、戊糖乳杆菌129和发酵粘液乳杆菌263按1:1:1混合）掺入2%法切罗和3%棕榈粘液涂膜，监测15 d内LAB活菌数，并评价涂膜对人工接种C. siamense的牛油果炭疽病病斑直径及果实理化参数的影响。
三、主要研究结果
**分子鉴定与系统发育分析**：四个基因座的多基因联合分析以98%的bootstrap支持率将供试菌株聚类于C. siamense分支，确认其属于胶孢炭疽菌复合种（C. gloeosporioides species complex），为后续抗真菌实验提供了可靠的分类学基础。
**粘物理化与结构表征**：两种粘液均表现出低水分活度（约0.45）和低水分含量（5–6%），法切罗灰分含量（17.8%）高于棕榈（12.1%）。棕榈粘液pH（5.4）高于法切罗（4.9），b*值（7.7）和白度指数（67.7）更高。法切罗堆积密度（100 g L?1）低于棕榈（350 g L?1），但吸湿性（15.7 g 100 g?1）更高。两种粘液的ABTS、DPPH、FRAP抗氧化能力及总酚含量无显著差异。FTIR谱图显示两种粘液在3370 cm?1（O–H伸缩）、2920–2930 cm?1（C–H伸缩）、1618–1624 cm?1和1419–1420 cm?1（羧酸根振动）以及1020–1030 cm?1（C–O–C和C–O糖苷键伸缩）处具有典型的多糖特征吸收峰。高压灭菌后粘液仍保留可检测的抗氧化活性和酚类物质，pH保持微酸性（棕榈5.54，法切罗5.02）。
**体外抗真菌活性与剂量效应**：法切罗粘液在2–3%浓度下对C. siamense的菌丝生长抑制率（mycelial growth inhibition, MGI）为47.9–60.6%，4%浓度下升至71.4–82.0%；棕榈粘液对应抑制率分别为52.0–69.9%（2%）、60.4–76.2%（3%）和76.3–79.9%（4%）。虽然4%浓度抗真菌活性最高，但该浓度下粘液黏度过高（法切罗520 mPa·s，棕榈570 mPa·s），难以均匀涂覆，因此选择2%（法切罗）和3%（棕榈）作为涂膜配方浓度。
**LAB菌株筛选与混合培养**：五种LAB菌株中，植物乳杆菌49和发酵粘液乳杆菌263对多数C. siamense分离株达到100%抑制率，戊糖乳杆菌129抑制率为64.7–100%，而短乳杆菌59（Levilactobacillus brevis 59）和副干酪乳杆菌108（Lacticaseibacillus paracasei 108）抑制效果较弱且不稳定。交叉划线实验显示三种选定菌株两两组合均无抑制区，表明菌株间相容。混合培养物对三个C. siamense分离株完全抑制，对其余分离株抑制率不低于76%。
**粘液与LAB联合的抗真菌作用**：混合LAB培养物与2%法切罗粘液联用时，观测抑制率（MGI_observed）为63.6–100%；与3%棕榈粘液联用时，对三个C. siamense分离株达到100%抑制。Abbott指数（AI）分析显示所有组合的AI值在0.6–1.1之间，均归类为相加作用（0.5 ≤ AI < 1.5），未观察到拮抗或协同作用。
**涂膜中LAB存活率**：棕榈和法切罗粘液涂膜中混合LAB初始活菌数分别为9.5和9.9 log CFU mL?1，储存15 d后分别降至7.8和7.3 log CFU mL?1，始终高于7 log CFU mL?1。线性回归显示法切罗涂膜的活菌下降速率（-0.158 log CFU mL?1·d?1; R2 = 0.919）快于棕榈涂膜（-0.105 log CFU mL?1·d?1; R2 = 0.857）。
**涂膜对牛油果炭疽病发展的影响**：FCH+LAB（法切罗粘液+LAB）处理的炭疽病病斑直径减少率（anthracnose lesion diameter reduction, ALDR%）在储存期间为37.9–100%；PAL+LAB（棕榈粘液+LAB）为45.2–100%。在储存第3天，两种复合涂膜对多个C. siamense分离株达到100%抑制。单独LAB处理效果有限，ALDR%仅为15.1–36.2%，且随储存时间下降。C. siamense 2225对处理最敏感，C. siamense 2228和2229反应较弱。
**涂膜对牛油果理化参数的影响**：涂膜处理组在7 d储存期间维持较稳定的可溶性固形物（TSS）和pH值，而对照组TSS波动较大、pH升至7.5。所有处理组的重量损失随储存时间增加，但PAL+LAB处理组损失最低（3.7%），对照组最高（7.4%）。可滴定酸度在各处理间无显著差异。
四、讨论与结论
该研究通过多基因系统发育分析准确鉴定了病原菌为C. siamense，为评价抗真菌效果提供了可靠基础。仙人掌粘液的理化特性（低水分活度、适度酸性、多糖结构）与其抗真菌活性和LAB载体功能密切相关。粘液的抗真菌作用可能与其有机酸成分和物理屏障效应有关。混合LAB培养物的高效抑制能力归因于不同菌株产生多种抗真菌代谢物（有机酸、抗菌肽、挥发性化合物）的互补作用。粘液基质为LAB提供了保护性微环境，使活菌数在15 d内保持高水平，而游离LAB涂膜在储存第3天即降至6 log CFU mL?1以下。Abbott指数表明粘液与LAB的相互作用为相加效应，共同增强了抑菌效果。涂膜处理通过降低呼吸速率、减少水分蒸发和维持LAB活性，有效减轻了炭疽病症状并延缓了果实成熟进程。该研究的结论是：法切罗和棕榈粘液具有适合制备可食涂膜的理化与技术特性，能与混合LAB培养物相容；混合LAB培养物（植物乳杆菌49、戊糖乳杆菌129和发酵粘液乳杆菌263）菌株间无拮抗、抗真菌活性强，与粘液基质呈相加作用；涂膜中混合LAB在25°C下15 d内保持高于7 log CFU mL?1；含混合LAB的粘液涂膜，尤其PAL+LAB组合，显著减少了‘Margarida’牛油果炭疽病病斑发展，并在储存期间保持较稳定的性能；涂膜还降低了果实重量损失并维持了理化品质。因此，负载混合LAB培养物的仙人掌粘液涂膜代表一种安全、可持续的牛油果炭疽病采后生物防治及品质保持策略，具有减少合成杀菌剂依赖的潜力。
