因真菌病害引发的果蔬采后腐烂和品质下降是全球农业面临的重大难题。例如，葡萄常受灰葡萄孢霉（Botrytis cinerea）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等侵袭，芒果等热带水果易被胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）等感染，进而导致果实腐烂，严重影响储藏期和市场价值，每年造成近千亿元的直接经济损失。传统化学杀菌剂虽能有效抑制病害，但其残留对人体健康和环境构成威胁，难以满足消费者对安全、绿色食品日益增长的需求。因此，开发基于绿色高效生物源活性化合物的生物防控手段，逐渐成为热门研究方向。

伊枯草菌素A（Iturin A，IA）是由芽孢杆菌属某些细菌（Bacillus ssp.）产生的环状脂肽化合物，具有显著的抗真菌活性。它主要通过破坏真菌细胞膜完整性及干扰细胞壁合成，高效抑制包括灰葡萄孢霉、酿酒酵母和胶孢炭疽菌在内的多种植物病原真菌的孢子萌发和菌体生长。安全性研究表明，IA对人和动物安全、可生物降解，具有替代化学保鲜剂应用于食品保鲜领域的潜力。然而，IA在实际应用中易受光照、水解酶、雨水冲刷等环境因素影响，丧失活性。因此，需通过技术手段提升其稳定性和持续效果，以增强其在果蔬采后病害防治中的应用潜力。

为实现这一目标，研究团队通过离子凝胶法，将IA封装于CS微胶囊中，开发了壳聚糖（CS）基纳米微胶囊制剂。成品微胶囊平均粒径为553.4nm，且具有较好的粒径一致性。傅里叶红外光谱分析确认了IA与CS的分子互作结合，热重分析显示IA/CS微胶囊在230℃高温下仍能保持稳定。体外释放实验表明，微胶囊在水中可实现IA的缓慢释放，至第16天IA释放率达70.61%。IA/CS纳米微胶囊制剂可有效延长IA的抗菌作用时间，适合果蔬表面的长期保护。

图1. 纳米微胶囊的扫描电镜图。

A：壳聚糖粉末；B：壳聚糖空白微胶囊；C：伊枯草菌素A/壳聚糖微胶囊

图2. 伊枯草菌素A/壳聚糖微胶囊理化性质分析。

A：傅里叶红外光谱分析；B：热重分析；C：水溶液中伊枯草菌素A释放曲线

研究团队在25℃条件下对巨峰葡萄进行为期16天的采后保鲜实验，通过设置清水对照组（CK）、CS空白微胶囊组（CKM）、高浓度CS组（CS）及IA/CS微胶囊组，系统评估IA/CS微胶囊的保鲜效果。实验结果显示，初始阶段各组葡萄均呈现饱满形态与良好光泽且无腐烂，至第8天，IA/CS组仅表现果梗轻微褐变与表面微凹陷，而CK及CKM组已出现严重褐变且果实表面明显凹陷；至第16天实验终点时，CK和CKM组果梗完全干枯并伴随大面积霉斑及腐烂，CS组与IA/CS组则仅维持少量凹陷和霉斑，其中IA/CS组果实保持最优光泽度与硬度。据统计，IA/CS组对腐败真菌的抑制效果显著，其腐败率较CK组显著减少52.28%，这源于微胶囊体系下IA持续释放并协同CS形成双重抗菌屏障。贮藏第16天时果实脱落率在CK组（42.25%）、CKM组（36.06%）、IA/CS组（30.87%）和CS组（29.13%）间呈梯度下降。经16天贮藏，CK组失重率达到5.22%，超出鲜食葡萄采后贮藏失重的商业接受度阈值， IA/CS组失重率相比CK组减少41.2%，仍具商品价值。感官评价也表明，经16天贮藏后，IA/CS组得分显著高于其余三组，得分从低到高依次为CK组（0.14分），CKM组（0.40分），CS组（0.77分）和IA/CS组（1.91分）。综上，IA/CS微胶囊通过缓释抗真菌活性物质与CS的协同作用，显著延长巨峰葡萄常温货架期至16天以上，并有效保持商品品质，展现出高效的采后保鲜应用潜力。

图3. 不同处理对巨峰葡萄常温保鲜效果的影响

为进一步提升IA的实际应用效果和丰富制剂类型，研究团队另外开发了一种由IA与CS组成的复合膜制剂。在体外抑菌实验中，1.5%的CS和0.12g/L的IA组成的复合膜制剂对胶孢炭疽菌的生长抑制率可达75.2%，但相比单独的IA与CS，仅表现出抑菌活性的简单加和。将该复合膜制剂应用于台农芒果采后冷藏保鲜中，IA/CS复合膜表现出显著的保鲜和生理调控效果。经人工接种胶孢炭疽菌并冷藏20天后，相比清水对照组，涂IA/CS膜处理的芒果炭疽病平均病斑直径和病情严重指数均显著降低。平均病斑直径从22.0 mm降低至6.8mm，平均病斑面积减少超过90%。病情严重指数从68.9%降至26.0%，控制效率达62.3%。协同效应分析显示，CS和IA的AICE值大于1.5，证实CS和IA在芒果活体保鲜中具备明显的协同增效效应。

图4. 不同处理对人工接种胶孢炭疽菌台农芒冷藏保鲜效果的影响

在芒果生理影响方面，涂IA/CS膜处理相比清水对照组，可降低芒果果实呼吸峰值50.5%；降低贮藏后失重率47.9%；可溶性固形物含量增加27.6%；总酸含量增加了125%；果实硬度增加42.8%。通过对储藏过程中芒果果肉组织中谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶，过氧化物酶，过氧化氢酶等逆境防御酶系活性的检测，发现IA/CS复合膜能显著诱导芒果防御酶系活性提高，表现出典型的免疫诱导效应。这种免疫诱导调控作用可能是CS和IA在芒果活体保鲜中具备显著的协同增效效应的主要机理。

图5. 不同处理对人工接种胶孢炭疽菌台农芒冷藏期生理指标影响。

A：呼吸强度；B：失重率；C：CAT活性；D：POD活性

本研究工作可为果蔬采后真菌病害防治提供安全高效的解决方案，有助于减少化学药剂使用，促进绿色保鲜技术发展。相关研究成果分别以“Preparation and Characterization of Iturin A Chitosan Microcapsules and their Application in Post-Harvest Grape Preservation”和“Enhancing Mango Anthracnose Control and Quality Maintenance through Chitosan and Iturin A Coating”为题发表于中科院一区TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules和LWT - Food Science and Technology。中科院成都生物所生物资源利用中心微生物源农药与制剂研发创新团队助理研究员李哲敏为两篇论文的第一/通讯作者，西南民族大学毕秀芳副教授，成都生物所谭红研究员，舒丹副研究员，罗笛助理研究员，杨杰实验师，西华大学硕士生代雨杉、谢馨瑶等人也参与了相关研究。相关研究得到了四川省自然科学基金（2022NSFSC1634）和成都市重点研发支撑计划技术创新研发项目（2021-YF05-01197-SN）等项目的资金支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.115955

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134086