含绿茶提取物的抗菌食用涂层抑制果胶杆菌介导的马铃薯软腐病

果胶杆菌是已知导致马铃薯块茎软腐病的植物病原体的主要属之一。作为一种抗菌食用成分，绿茶含有儿茶素，对食源性细菌发挥抗菌活性。羧甲基纤维素 (CMC)是主要的基于多糖的可食用涂层材料之一，具有无毒、生物相容性和可生物降解的特性。本研究的目的是评估基于羧甲基纤维素的绿茶提取物 (GTE)食用涂层抑制马铃薯块茎中果胶杆菌介导的软腐病的可行性。

GTE 对果胶杆菌的抑制作用

通过最低杀菌浓度（MBC）测量 GTE 对果胶杆菌的抗菌效果。GTE 在 2 mg/mL 时对果胶杆菌显示出完全的杀菌效果，并且优于其他先前报道的天然提取物，如香脂冷杉(MBC：3 mg/mL)、黑云杉(MBC：3 mg/mL)和龙葵提取物(MBC：250 mg/mL)。这表明 GTE 作为具有优异抗菌活性的天然试剂具有巨大潜力。通过在 CMC 薄膜和涂层中加载 3 和 4 mg/mL（1.5 × 和 2 × MBC）的 GTE 进行进一步的实验，以更有效地抑制果胶杆菌介导的软腐病。

杀灭动力学测定

将果胶杆菌悬浮液添加到 GTE/CMC(1.5 × 和 2 × MBC)包被溶液中，并监测活细胞数量的时间依赖性变化（图1）。对照组 （CMC）果胶杆菌增殖逐渐增加，导致 24 h 后总增加约 1.3 log CFU/mL。相比之下，GTE/CMC （1.5 × 和 2 × MBC） 的涂层溶液分别在 2 和 0.5 小时内完全杀死细菌 （减少约 6.4 log CFU/mL）。结果表明，即使在果胶杆菌入 CMC 涂层后，GTE 仍对果胶杆菌发挥了很强的活性。

图1

GTE/CMC 涂层在储存过程中理化性质的变化

对 GTE/CMC 涂层(2 × MBC)的物理化学性质进行了 8 周的分析，以评估储存稳定性（图2）。浊度没有显著差异，但在储存期间 pH 值逐渐降低 （P < 0.05）。在储存期间，GTE/CMC 涂层的 pH 值保持在 5.0 和 6.0 之间。关于粘度，在 2 周的间隔内略有下降。尽管物理性能随时间略有变化，但 GTE/CMC （2 × MBC） 涂层的抗菌功效在储存期内没有变化。

图2

关键发现

（1）8周的抗菌效果没有变化。

（2）开发的 GTE/CMC 可用作采后储存和预防软腐病的生物涂层系统。

结论

进行这项研究是为了提出一种通过开发基于CMC的抗菌涂层与GTE来预防果胶杆菌介导的马铃薯软腐病的新策略。由于在 GTE 中掺入了极性基团，GTE/CMC 薄膜导致水蒸气渗透性增加。在对果胶杆菌的抗菌试验中，GTE 的 MBC 值为 2 mg/mL。时间杀灭试验表明，GTE/CMC （2 × MBC） 在 0.5 h 内完全根除细菌 （降低 ~6.4 log CFU/mL）。通过监测马铃薯外观、浸渍面积和质地特性，评估 GTE/CMC 防止马铃薯软腐病的潜力。GTE/CMC 涂层马铃薯的浸渍面积显著减少，并保持坚硬 3 d。

参考来源：Imm S, Kim Y, Imm J Y, et al. Inhibition of Pectobacterium carotovorum-mediated potato soft rot by carboxymethyl cellulose-based antibacterial edible coating containing green tea extract[J]. Food Science and Biotechnology, 2024: 1-8.