利用百里香精油和聚羟基丁酸酯-共-戊酸酯制成的活性包装膜，在体外控制草莓果实中的真菌性植物病原体

《Journal of Natural Pesticide Research》：In vitro control of fungal phytopathogens from strawberry fruits using active packaging films made with thyme essential oil and polyhydroxybutyrate-co-valerate

　　草莓采后真菌抑制；百里香精油；PHBV薄膜；活性包装；细胞膜破坏；可降解材料；微生物污染控制；薄膜机械性能；Thymol；真菌病原体

　　本研究探讨了一种创新的抗真菌活性包装材料的开发，旨在有效控制草莓在采摘后受到的真菌性病原体侵害。研究通过将迷迭香精油与聚羟基烷酸酯共聚物（PHBV）结合，制备出具有抗真菌功能的薄膜，这种薄膜在食品包装领域展现出良好的应用前景。草莓作为全球重要的水果之一，因其独特的风味、营养价值和健康益处而受到消费者的广泛喜爱。然而，由于其高水分含量，草莓极易受到微生物污染，导致采摘后的显著损耗。据估计，全球约有40%的草莓在采摘后无法送达消费者手中，这不仅影响了经济收益，还对食品安全和环境造成负面影响。因此，开发一种高效、环保的抗真菌包装技术成为解决这一问题的关键。

迷迭香精油作为一种天然的抗菌物质，已被广泛研究用于食品保鲜。其主要成分之一是薄荷醇（Thymol），该化合物具有显著的抗真菌特性。研究中，通过使用高浓度的迷迭香精油（0.25和0.50 mg/mL），成功抑制了四种草莓相关真菌病原体的菌丝生长。此外，研究还开发了含有不同比例迷迭香精油的PHBV薄膜（4%、6%和8%），这些薄膜在6天后对真菌表现出不同程度的抑制效果。其中，8%迷迭香精油的PHBV薄膜对四种真菌的抑制率分别为57%、54%、61%和56%。这表明，迷迭香精油在薄膜中的释放对真菌的生长具有显著的抑制作用。

在薄膜的制备过程中，采用了铸造法，这种方法能够有效保留精油中的挥发性成分。研究结果显示，随着迷迭香精油浓度的增加，薄膜的机械性能呈现出先增强后下降的趋势。具体而言，当精油浓度达到6%时，薄膜表现出最佳的弹性模量和硬度，而超过此浓度后，薄膜的物理性能有所减弱。这表明，在PHBV薄膜中，迷迭香精油的添加浓度存在一个临界点，即6%是能够实现最佳抗真菌效果而不影响薄膜结构稳定性的最佳比例。

为了进一步理解迷迭香精油在薄膜中的作用机制，研究采用了扫描电子显微镜（SEM）和膜完整性检测等方法。SEM图像显示，迷迭香精油释放后对真菌的菌丝和孢子结构产生了显著的影响。例如，在对照组中，菌丝呈现出正常的分隔结构，而在使用T8薄膜（含8%迷迭香精油）的处理组中，菌丝变得光滑且无明显分隔，这表明菌丝的生长过程受到了干扰。此外，T8薄膜对某些真菌如**Geotrichum candidum**和**Alternaria tenuissima**表现出更强的抑制效果，而对**Colletotrichum cladosporioides**和**Colletotrichum acutatum**的影响则相对较小。这种差异性可能与真菌的生理结构和对精油成分的敏感度有关。

膜完整性检测结果显示，T8薄膜处理后的真菌样品表现出显著增加的电导率和OD260值，这表明细胞膜的完整性被破坏，导致细胞内物质的外泄。这种现象进一步验证了迷迭香精油通过破坏真菌细胞膜来实现其抗真菌效果的机制。薄荷醇和百里香酚等成分能够增加细胞膜的通透性，进而影响细胞代谢和膜功能，最终导致真菌的死亡或生长停滞。

从环保角度来看，传统塑料在食品包装中的广泛使用虽然因其低成本和易加工性而受到青睐，但其不可降解性给环境带来了巨大负担。相比之下，PHBV作为一种生物可降解材料，具有良好的机械性能和屏障特性，是替代传统塑料的理想选择。迷迭香精油的加入不仅增强了薄膜的抗真菌能力，还保持了其天然性和安全性，符合食品安全标准。此外，迷迭香精油在使用过程中不会对草莓产生明显的风味影响，这也符合其作为食品包装材料的应用需求。

本研究的成果为解决草莓采摘后的腐烂问题提供了新的思路。通过将迷迭香精油与PHBV结合，开发出的抗真菌活性包装材料能够在不使用化学防腐剂的情况下，有效延长草莓的保鲜期，减少经济损失。同时，这种材料的使用有助于降低对环境的影响，推动可持续的食品包装技术发展。未来的研究应进一步探讨这些薄膜在冷链运输条件下的性能表现，以确保其在实际应用中的稳定性与有效性。此外，还可以探索其他天然抗菌物质与PHBV的结合，以拓宽其在食品保鲜领域的应用范围。