利用微纳米气泡臭氧水控制兰州百合采后储存期间蓝霉病的发生并保持其品质

《Postharvest Biology and Technology》：Management of blue mold development and quality maintenance on fresh Lanzhou lily during postharvest storage by micro-nano bubble ozone water

臭氧微纳米气泡水（O?-MNBW）对兰州百合蓝霉病的抑制效果及保鲜机制研究。通过不同浓度O?-MNBW处理接种和未接种的百合鳞片，发现5 mg/L O?-MNBW显著降低蓝霉发病率，减少重量损失（23.6% vs 35.2%），维持硬度（4.8±0.3 vs 3.5±0.4 g/cm2）和可溶性固形物（6.2% vs 4.1%），提升总酚含量（2.8 mg/g vs 1.9 mg/g）和抗氧化活性（ABTS?/DPPH清除率提高18%-25%），有效抑制微生物污染。

　　

段照通|任航路|丁慧段|彭慧伟|霍华丽|杨蓓|梅莉|闫寅

甘肃农业大学理学院，中国甘肃省兰州市730070

摘要

由Penicillium gladioli引起的蓝霉病是储存过程中主要的病害之一，不仅限制了兰州百合的产量，还导致霉菌毒素污染，对消费者健康构成严重威胁。在本研究中，首先筛选了不同浓度的微纳米气泡臭氧水（O₃-MNBW）对人工接种了P. gladioli的兰州百合的防治效果，然后选择最佳浓度（5 mg L^?1）处理未接种的百合鳞片，以评估储存期间的品质特性。对照组包括微纳米气泡水（MNBW）、5 mg L^?1臭氧气体和无菌水。结果表明，5 mg L^?1 O₃-MNBW有效抑制了蓝霉病的发生；与对照组相比，5 mg L^?1 O₃-MNBW处理减少了重量损失，抑制了呼吸强度，保持了硬度和可溶性固形物（SSC）含量，并提高了总酚含量（TPC）和多糖水平，增强了对ABTS?和DPPH的自由基清除能力，从而提高了整体抗氧化能力，有效减少了微生物污染，最终提升了兰州百合鳞片的储存品质。

引言

兰州百合（Lilium brownie var. viridulum）是百合科（Liliaceae）的一种多年生草本植物，具有悠久的栽培历史（Li等人，2023年）。据报道，全球共有86种Lilium brownii，其中47种和18个品种首次在中国被发现（Chan等人，2022年）。兰州百合被视为可食用的甜百合品种（Li等人，2022年），同时因其卓越的品质特性和营养价值而被称为“杜香百合”（Wu等人，2024年）。此外，兰州百合还具有抗肿瘤、抗氧化（Li等人，2025年）和抗炎作用（Li等人，2023年），这归功于其高含量的多糖。在中医中，兰州百合与Rehmannia glutinosa根联合使用，形成Baihe Dihuang Tang（百合和Rehmannia glutinosa汤），已被证明对缓解阴虚内热症状有效（Pan等人，2023年）。此外，中医研究人员还开发了一种复合配方，结合了Baihe Zhimu Tang（百合和Anemarrhena asphodeloides汤）和Suanzaoren Tang（Ziziphi Spinosae Semen汤）的剂量，显著改善了患者的睡眠质量（Zhang等人，2025年）。作为可食用和药用植物，兰州百合具有重要的研究价值。

兰州百合通常需要4-6个月的储存期才能用于药用或食用。然而，在长期储存过程中，兰州百合极易受到各种微生物的侵害。我们之前的研究表明，Penicillium gladioli是导致兰州百合蓝霉病的主要真菌，这不仅加剧了经济损失，还导致patulin污染，对消费者健康构成威胁（Zhang等人，2023年）。P. gladioli主要通过收获过程中的表面伤口侵入百合，最初表现为边缘清晰的棕色斑点，随后周围组织软化。随着储存时间的延长，P. gladioli的孢子迅速积累，逐渐形成灰绿色霉层。鳞片进一步腐烂（Yang等人，2016年）。整个病原体感染过程持续60-90天。此外，当兰州百合在收获过程中受到严重机械损伤，加上储存设施的高温、高湿度和通风不良（Zhang等人，2023年），会严重加剧蓝霉病，导致大量百合鳞片腐烂，给兰州百合种植者和商人带来巨大经济损失（Liang，2011年）。

低温储存被广泛用于兰州百合的产后保存（Wu等人，2023年）。然而，众所周知，Penicillium菌株在低温条件下仍能生长和繁殖，导致兰州百合发生蓝霉病（Wei等人，2025年）。Lin等人（2022年）使用矿物基农药来抑制兰州百合的产后蓝霉病，但长期使用农药不仅会改变土壤的物理化学性质和病原微生物群落结构，还会在百合鳞片组织中留下农药残留，对人类健康构成潜在风险。因此，开发一种绿色、安全、可持续且环保的储存策略来管理百合蓝霉病至关重要。

作为一种强氧化剂，臭氧（O?）在食品工业中广泛用于消毒。微纳米气泡（MNBs）由微气泡（10-100 μm）和纳米气泡（< 1 μm）组成（Seridou & Kalogerakis，2021年），与传统气泡相比具有更好的性能，包括更大的比表面积以及在水中更长的停留时间和更高的气液传质速率。较高的Zeta电位使其在水中更稳定，并在破裂时产生羟基自由基，赋予微纳米气泡水（MNBW）消毒功能（Xiong等人，2016年）。众所周知，臭氧在水中的溶解度相对较低，且极易受温度和pH变化的影响，导致大量臭氧分子逸出。当臭氧溶解在MNBW中时，溶解量显著增加，从而降低其对环境因素的敏感性（Zhou等人，2025年）。目前，微纳米气泡臭氧水（O?-MNBW）已广泛应用于有机污染物废水处理、工业废水修复和水产养殖（Hu等人，2023年；Zhang等人，2023年）。然而，O?-MNBW在水果和蔬菜产后保存中的应用仍然很少。

在本研究中，开发了一种新的O?-MNBW保存技术，用于在储存期间抑制兰州百合的蓝霉病并保持其品质特性。我们首先筛选了最佳O?-MNBW处理浓度以抑制接种了P. gladioli的百合的蓝霉病。随后，用最佳浓度的O?-MNBW处理未接种的百合鳞片，评估储存期间的品质特性，包括重量损失、硬度、颜色、微生物计数、呼吸强度、可溶性固形物（SSC）、总酚含量（TPC）、多糖含量、ABTS⁺和DPPH自由基清除能力以及感官品质。对照组包括微纳米气泡水（MNBW）、5 mg L^?1臭氧气体熏蒸和无菌水。

植物材料和菌株

新鲜的兰州百合（Lilium brownie var. viridulum），品种Zhongbai No.1，由中国甘肃省兰州市甘肃康源农业发展有限公司于2024年10月20日提供。选择大小均匀、无机械损伤或可见病害或虫害的百合鳞片，并在收获后8小时内转移到甘肃农业大学理学院的化学生物实验室进行后续实验。

Penicillium gladioli菌株此前已

O?-MNBW最佳浓度的筛选

为了筛选最佳的O?-MNBW处理浓度，将接种了P. gladioli的百合鳞片分别用不同浓度的O?-MNBW处理，浓度分别为2、3、4、5、6和8 mg L^?1，0 mg L^?1 O?-MNBW（即MNBW）作为对照组。随着储存时间的延长，接种百合鳞片的发病率（图2A）和病变直径（图2B）均呈上升趋势。在储存初期，蓝霉病相对较轻。

讨论

在本研究中，将导致百合蓝霉病的主要病原体P. gladioli接种到新鲜兰州百合的鳞片上，然后用不同浓度的微纳米气泡臭氧水（O₃-MNBW）处理，随后分析储存期间的发病率和病变直径。结果表明，5 mg L^?1 O?-MNBW显著抑制了P. gladioli引起的蓝霉病的发展。当浓度低于5 mg L^?1时，抗菌效果

结论

在本研究中，使用不同浓度的O?-MNBW处理接种了P. gladioli的兰州百合。结果表明，5 mg L^?1 O?-MNBW有效抑制了储存期间的蓝霉病发展。随后，将O?-MNBW处理组（5 mg L?1）和对照组（无菌水、MNBW和O?熏蒸处理组）应用于未接种的百合，然后比较其对储存品质的影响。结果证实

作者贡献声明

段照通：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，方法学设计，数据管理，概念化。闫寅：实验调查。梅莉：验证。杨蓓：监督，资源提供。霍华丽：资源提供，项目管理，资金获取。彭慧伟：方法学设计。丁慧：可视化，实验调查。任航：验证，概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本工作得到了兰州市科技规划项目（编号：2025–2–114）、甘肃省重点科技专项（编号：24ZDNA006）和龙源青年人才项目（2025年）的资助。