青椒果實采后病害及控制技術研究進展

王 煊，鄭淑芳，王 清，郝光飛，袁樹枝,*

（1.河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北 邯鄲 056000；2.北京市農林科學院農產品加工與食品營養研究所，農業農村部蔬菜產后處理重點實驗室，果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室，北京100097）

我國是青椒的生產和消費大國，據聯合國糧食及農業組織統計數據顯示，2020 年我國青椒的種植面積為73 萬hm2，占我國蔬菜種植面積的0.3%，產量達1 668 萬t。青椒果實顏色翠綠鮮亮，風味獨特，富含維生素（如VC、VA）、礦物質（如鈣、鉀、磷和鐵）、有機酸和黃酮類化合物等多種活性成分，已成為人們日常飲食必備的食物[1-2]。但青椒果實在采后貯藏和流通等過程中因水分含量高、代謝旺盛而極易腐爛變質，嚴重制約了青椒的供應和消費[3]。青椒采后損耗率達25%～30%，而病原微生物侵染是造成青椒采后損耗最主要的原因[4-5]。為此，本文總結了青椒采后主要病原微生物及其造成的病害，在此基礎上闡述青椒采后病害控制技術及作用機制，并對未來研究進行展望，以期為青椒采后病害控制提供參考。

1 青椒果實采后常見病害

病原微生物通過采前潛伏侵染或采后從果皮上的自然開孔、裂縫等直接侵入果實組織內部[6]。當青椒果實在采后貯藏、運輸和銷售等過程中逐漸衰老、抵抗力減弱或遭受機械損傷時，病原微生物可通過切斷的莖組織和花萼周圍的自然開口、表皮的機械傷口或自然裂口進入果實內部，在適宜條件下生長繁殖，致使果實腐爛變質[7-8]。按照病原菌種類劃分，青椒果實的病害可分為真菌性病害和細菌性病害。青椒果實采后真菌性病害的主要癥狀為果實表面出現凹陷病斑，病斑表面變軟、果實表面形成絲狀真菌等，病灶呈水浸狀；細菌性病害的主要癥狀為果實逐漸腐爛或者形成水浸狀、凹凸斑點。

1.1 青椒果實采后真菌性病害

青椒常見的采后真菌性病害包括果腐病、黑斑病、灰霉病、疫病、炭疽病和根腐病等（見表1）。青椒果腐病是由鐮刀菌（Fusarium oxysporum）侵染引起的，感染初期青椒果實上出現白色病斑，隨后迅速轉為褐色。在高濕度環境下，果實表面形成白色或粉紅色的菌絲體，直至果實腐爛；低濕環境下，果實干枯皺縮[9-10]。青椒黑斑病是由鏈格孢菌（Alternaria alternata）侵染引起的，感染部位最初出現小的圓形輕微凹陷斑，隨后斑點急劇擴大成凹陷的病灶，病灶處可形成灰色至黑色的霉菌，同時果實內壁被霉菌侵染[11]。青椒灰霉病是由灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）侵染造成的，果實染病部位產生水浸狀褐色病斑，逐漸擴大后呈暗褐色，凹陷腐爛，表面產生不規則輪狀灰色霉層[12]。青椒疫病是由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）侵染引起的，通常從果蒂組織感染，最初產生暗綠色不規則水漬狀病斑，然后迅速擴散至整個果實，病斑呈灰綠色，果肉軟腐，濕度高時表面出現白色霉菌[13]。引起青椒炭疽病的病原菌主要為平頭炭疽菌（Colletotrichum truncatum）、膠孢炭疽菌（Colletotrichum siamense）和黑點炭疽菌（Colletotrichum capsi-ci）[14]。膠孢炭疽菌感染病害部位呈褐色，水漬狀，有稍隆起的同心環紋，表面密生小點，有濕潤性變色圈；黑點炭疽菌病斑呈黃褐色、水漬狀，病斑表面形成黑色小點[15]。青椒根腐病是由根霉菌屬（Rhizopus）侵染引起的，病斑呈水浸狀凹陷，隨著病斑的擴展，果實腐爛加重并伴有汁液流出，后期侵染部位出現菌絲及黑色小球狀孢子囊[16]。

表1 青椒果實采后真菌病原菌種類及主要癥狀Table 1 The main fungal pathogenic species and main symptoms of green pepper fruit after harvest

1.2 青椒果實采后細菌性病害

細菌性病害主要為細菌性軟腐病和細菌性瘡痂病等。由表2可見，青椒采后細菌性軟腐病可由胡蘿卜果膠桿菌（Pectobacterium carotovorum）引起，發病初期果實色澤逐漸變淡，此時果實表面無明顯變化，隨著病害加重，后期果皮變白，顏色由暗綠色轉為灰綠色，最后為灰褐色，果實發軟腐爛并伴隨惡臭味[17-18]。此外，深紅沙雷氏菌（Serratia rubidaea）也可造成青椒細菌性軟腐病，病灶部位呈深棕色、不規則形狀的斑點，感染部位逐漸呈水浸狀[19]。青椒細菌性瘡痂病的病原菌為黃單胞菌屬（Xanthomonas），感染后在果實上形成水浸狀或暗褐色至黑色略微凸起的小斑點，最后變成黑色并略有凹陷，表面結痂或呈疣狀[20]。

表2 青椒采后細菌病原菌種類及主要癥狀Table 2 The main bacterial pathogenic species and main symptoms of green pepper fruit after harvest

2 青椒果實采后病害防控技術及調控機制

在采后貯運流通過程中，青椒果實易遭受病原菌的侵染，導致果實腐爛，造成嚴重的經濟損失[21-22]。因此，如何有效抑制腐爛一直是青椒采后保鮮研究的重點和難點。青椒采后病害的防控主要包括物理、化學和生物3大類保鮮技術。

2.1 物理方法

目前，青椒果實采后病害的物理防控技術主要包括包裝、熱處理、輻射、氣調等（表3）。通過低溫來抑制病原菌侵染活性是控制果蔬腐爛最常用的方法之一。但青椒屬于冷敏性果實，貯藏溫度低于7 ℃時會出現冷害，致使青椒果實品質降低甚至腐爛。青椒的冷敏特性導致難以通過低溫來達到降低果實腐爛的目的[23]。為此，研究者在控制溫度的基礎上更多關注包裝、熱處理、輻射和氣調等處理手段減少青椒腐爛的發生。利用包裝的物理隔絕作用可有效阻礙外界病原菌通過裂口進入青椒果實內部。采用聚乙烯（PE）膜（厚度0.01 mm）和PE 袋（厚度0.02 mm）包裝可抑制室溫貯藏青椒果實的腐爛，有利于青椒的常溫貯運流通[24]。聚丙烯（PP）有孔薄膜（孔徑1 mm，孔數20 個）包裝可使冷藏（4～6 ℃，相對濕度45%）青椒20 d 時腐爛率低至13.47%，比低密度聚乙烯（LDPE）有孔薄膜（孔徑1 mm，孔數20 個）包裝和雙向拉伸聚丙烯（BOPP）有孔薄膜（孔徑1 mm，孔數20 個）包裝的腐爛率分別低25.23 個百分點和8.09個百分點[25]。

表3 青椒采后病害的物理防控技術及作用機制Table 3 Physical treatments and their mechanisms of disease control in green pepper fruit after harvest

熱處理通過降低病原菌的活性，激活果實的熱激蛋白，提高果蔬抗逆性，進而延緩果實衰老和延長貯藏期[26-27]。采用（55±1）℃，30 s 熱水處理可降低青椒在（10±1）℃貯藏過程中的腐爛指數，提高青椒的耐貯性[28]。Rodoni等[29]研究發現，青椒在45 ℃的熱水中浸泡3 min，4 ℃下貯藏12 d，比對照組（不經過熱水處理的青椒）腐爛率顯著降低（P＜0.05）。相似地，范林林等[30]研究發現，青椒于45 ℃熱水中浸泡2 min，能較好地維持25 ℃貨架期間青椒的外觀品質，降低腐爛率，減少營養成分的損失。

短波紫外線（UV-C）是青椒采后常用的輻射保鮮處理技術,利用射線的穿透性，殺死青椒果實表面的病原菌，進而延緩果實硬度的下降和總酚含量增加，提高果實過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）的活性，增強果實的抗氧化能力[31]。0.25 kJ/m2劑量的UV-C 照射能有效降低青椒在貯藏期間的腐爛指數，維持青椒的外觀品質[32]。Rodoni 等[33]研究發現，使用20 kJ/m2劑量的UV-C 處理青椒可以減少果實表面微生物的數量，進而降低青椒腐爛的發生。

氣調保鮮通過調節青椒貯藏環境的氣體成分來抑制致病微生物的侵染。郭慧媛等[34]研究發現，4 ℃氣調貯藏（18.0%～18.5%O2）能夠有效抑制微生物的生長，貯藏7 d 后青椒表面菌落總數比對照組（21%O2）降低了2.04（lg（CFU/g））。李素清等[35]研究發現，青椒在（9±1）℃，相對濕度85%～90%貯藏條件下的最佳氣調環境為貯藏前期（0～21 d）6% O2+5% CO2+89%N2，后期（21～42 d）4%O2+2%CO2+94%N2，貯藏42 d后青椒腐爛指數為18.4%，比對照組低20個百分點。青椒在低壓（4 kPa）下10 ℃貯藏11 d 時無腐爛發生，而常壓貯藏11 d時腐爛率為6%，表明低壓環境可有效抑制青椒的腐爛，保證青椒果實的品質[36]。這可能是由于低O2和高CO2的氣體環境或低壓環境抑制了病原菌的生長，并且減緩了青椒的呼吸作用和后熟軟化進程，從而有效抑制果實的腐爛[37-38]。

2.2 化學方法

青椒果實采后病害防控的化學手段主要包括ClO2、1-甲基環丙烯（1-MCP）、水楊酸（SA）處理等（表4）。ClO2因具有強氧化作用，可通過釋放次氯酸分子和新生態原子氧改變微生物細胞膜的通透性和中斷蛋白質的合成，進而擾亂細胞膜的穩定性，導致微生物死亡[37]。杜金華等[38]研究發現，50 mg/L ClO2熏蒸可顯著抑制青椒的腐爛，貯藏40 d 時腐爛率較對照組降低了27.3個百分點。Fu等[39]研究表明，ClO2可顯著抑制灰葡萄孢菌（B.cinerea）在葡萄糖-馬鈴薯培養基（PDA）上的生長，同時，150 μmol/L ClO2熏蒸處理可有效抑制青椒果實采后灰霉病的發生，青椒果實灰霉病病斑直徑比對照小3.07 cm。病害控制效果與ClO2熏蒸濃度呈正相關，但在使用過程中應注意防止因ClO2濃度過高對青椒果實造成藥害。Bakpa等[40]研究表明，不同濃度（0.5、1.0、1.5μL/L）的1-MCP處理均可顯著抑制青椒貯藏過程中的呼吸強度和乙烯釋放量，維持果實硬度，延遲后熟和衰老，提高果實抗性，延長青椒貯藏期。1μL/L 1-MCP 處理可使青椒在室溫貯藏16 d 時的腐爛率比對照低6 個百分點[41]。水楊酸（SA）作為化學性誘導劑，可通過增強果實的抗性來抵御病害的發生[42]。Mekawi 等[42]研究發現，8 mmol/L SA 處理使青椒在（22±2）℃條件下貯藏15 d 后果實表皮層的厚度增加4.5 μm，提高了果實過氧化物酶和多酚氧化酶活性；4、8 mmol/L SA 處理均可抑制灰葡萄孢菌（B.cinerea）在PDA 上的生長，進而抑制青椒果實灰霉病的發生。

表4 青椒采后病害的化學防控技術及調控機制Table 4 Chemical treatments and their mechanisms of disease control in green pepper fruit after harvest

2.3 生物方法

生物方法主要指利用植物精油和浸提液等天然提取物和殼聚糖及與抗菌物質的復配涂膜等或拮抗菌進行保鮮（表5）。

表5 青椒采后病害的生物防控技術及調控機制Table 5 Biological treatments and their mechanisms of disease control in green pepper fruit after harvest

天然提取物因綠色環保且極佳的抑菌效應，在青椒采后病害研究中備受關注。植物精油是一種具有揮發性的次生代謝產物，它可破壞病原菌細胞壁和細胞膜的完整性，改變細胞膜的滲透性，導致細胞內容物外泄，致使病原菌死亡[43-44]。付紅軍[45]研究發現，采用山蒼子油（檸檬醛含量74.07%）熏蒸處理的青椒在15 ℃貯藏30 d時的腐爛率和腐爛指數比對照組分別減少22.5 個百分點和15.0 個百分點。Pérez-Vázquez 等[46]研究發現，薄荷精油中的兩種主要揮發物（薄荷醇和薄荷酮）可以抑制鐮刀菌（F.oxysporum）的生長，降低青椒的腐爛。丁香浸提液對鏈格孢菌（A.alternata）具有抑制作用，可降低青椒的腐爛[47]。大蒜浸提液處理組青椒貯藏10 d后腐爛指數降低了57個百分點，有效抑制了青椒的腐爛[48]。劉楠楠等[49]采用大蒜與生姜復配（質量比2∶1）浸提液處理青椒，貯藏20 d時腐爛指數比對照降低了41.25個百分點，這可能是由于大蒜、生姜中含硫化合物的抑菌作用延緩了果實貯藏品質的下降。丁香、高良姜、五味子及烏梅4種藥材的復配浸提液可降低鏈格孢菌（A.alternata）、灰葡萄孢菌（B.cinerea）的活性，延長青椒的保鮮期[50]。

殼聚糖具有生物降解、殺菌、抗氧化性以及良好的成膜性能，可通過涂膜用于青椒采后的保鮮。但殼聚糖單一浸泡[51]對青椒采后貯藏保鮮效果不佳且難以產業化應用，因此殼聚糖多用于制備復配涂，膜來進行保鮮。González-Saucedo 等[52]研究發現，采用殼聚糖-白芷提取物涂膜處理可抑制鏈格孢菌（A.alternata）在PDA 上的生長，處理組青椒果實微生物活性比對照組降低了80%，有效抑制了青椒病原菌的生長。Correa-Pacheco等[53]研究發現，采用殼聚糖-百里香精油納米涂膜處理的青椒，在（10±1）℃，相對濕對89%條件下貯藏12 d 時，果實的腐爛率比對照組下降了80個百分點。

拮抗菌可利用自身與病原菌競爭或寄生的關系，或者利用自身產生的抗菌肽等次級代謝產物達到保鮮的目的[54]。當前，已有研究報道可以用于青椒采后病害防控的拮抗菌有釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、哈馬特木霉菌（Trichoderma hamatum）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）等；微生物代謝物有木霉素、裂褶菌素、乳酸鏈球菌素、ε-聚賴氨酸等。Awad-Allah 等[55]研究發現，釀酒酵母（S.cerevisiae）可以抑制黃單胞菌屬（Xanthomonas）的活性，降低青椒細菌性瘡痂病的發生。哈馬特木霉菌（T.hamatum）可顯著抑制尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）的生長，有效防治尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）引起的青椒病害[56]。金屬伯克霍爾德氏菌（B.metallica）BTLbbc-02、洋蔥伯克霍爾德氏菌（B.cepacia）BTLbbc-03 和銅綠假單胞菌（P.aeruginosa）BTLbbc-05 可抑制辣椒疫霉菌（P.capsici)的菌絲體生長，進而抑制貯藏青椒果實的腐爛[57]?？莶菅挎邨U菌（B.subtilis）1151 可抑制胡蘿卜果膠桿菌（P.carotovorum）的活性，有效防治由胡蘿卜果膠桿菌引起的青椒細菌性軟腐病[58]。哈馬特木霉（T.hamatum）MHT1134 的未滅菌和滅菌發酵液均可抑制尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）的生長，可能是利用木霉素等的抑菌能力，但具體有哪些物質起作用還有待進一步確定[56]?？莶菅挎邨U菌（B.subtilis）1151 所產的抗菌肽（AP01339（BHP）、AP00889（SPB）、AP02860（Hb 98-114）、枯草桿菌肽A和枯草桿菌肽sbox）可顯著抑制胡蘿卜果膠桿菌（P.carotovorum）的生長[58]。Dutta 等[59]發現，裂褶菌（Schizophyllum commune）所產生的裂褶菌素顯著抑制了炭疽病和灰霉病的發生，可以作為青椒炭疽病、灰霉病等真菌病害的生物防治方法。作用機制可能是木霉素、裂褶菌素通過抑制病原菌菌絲體的生長來達到抑菌的效果。ε-聚賴氨酸、曲酸、乳酸鏈球菌素復配液可抑制胡蘿卜軟腐果膠桿菌（P.carotovorum）的生長，有效防治青椒細菌性軟腐病[60]。ε-聚賴氨酸可作用于病原菌的細胞膜磷脂雙分子層，提高細胞膜的通透性，導致細胞自溶死亡，從而有效抑制病原菌生長[61]。乳酸鏈球菌素可作用于病原菌的細胞膜，阻礙磷脂化合物的合成，引起病原菌細胞裂解死亡[62]。

3 小結與展望

青椒果實因含有豐富的營養物質和獨特的風味，深受消費者喜愛，但低溫貯藏極易發生冷害，常溫貯藏又易被病原菌侵染，這嚴重影響了青椒的貯運品質和商品價值。同時，青椒通常采摘于高溫季節，采收及流通的高溫環境為控制青椒腐爛帶來極大挑戰。此外，青椒在采后流通中極易受到機械損傷，破壞的組織結構更易遭受病原微生物侵染，加速果實腐爛。如何有效控制采后腐爛一直是青椒產業需要解決的問題。

青椒病害防控手段主要包括熱處理、UV-C 輻射、氣調等物理方法，ClO2、1-MCP、SA 等化學方法，天然提取物、殼聚糖及與其他抑菌劑復配、拮抗菌和微生物代謝產物等生物方法（圖1）。這些技術手段主要通過以下兩個方面起作用：一方面是利用具有抑菌功效的物質或者創造不利于病原微生物生長的環境來降低致病菌的侵染；另一方面是通過提高青椒果實的抗性來抵御病原微生物的侵染。

圖1 青椒果實采后病害及控制技術圖Fig.1 Postharvest diseases and control techniques of green pepper fruit

隨著人們對食品安全的日益重視，未來青椒采后病害防控應向著天然綠色、安全無害和高效的方向發展。但天然提取物因提取工藝復雜、生產成本高等問題在生產上很難大規模應用。隨著合成生物技術的不斷發展，利用微生物發酵產生的代謝產物可以很好地彌補天然提取物生產的短板，在產業中具有廣闊的應用發展前景。此外，隨著青椒轉基因技術的不斷發展，選育抗病品種也將是降低青椒采后腐爛的有力手段。