壳寡糖在果蔬中的应用研究.pdf

壳寡糖在果蔬中的应用研究罗华丽，遇艳萍，李娜，姜玉素（烟台职业学院食品与生化工程系，山东 烟台 264670）摘要院壳寡糖是自然界中唯一的碱性氨基寡糖，具有聚合度低、水溶性较好、功能作用大、生物活性高等优点，对水果、蔬菜具有抗病杀菌、诱导生长、提质增产等作用。本文综述了壳寡糖在植物抗逆性、杀菌抗菌等方面的最新研究，预测了壳寡糖在农业领域的发展前景，以期为新型绿色高效水溶肥的研发提供思路。关键词院壳寡糖；抑病促生；果蔬；应用中图分类号：S145.2文献标志码：A文章编号：1008-1038(2023)08-0054-04DOI：10.19590/ki.1008-1038.2023.08.010Research on the Application of Chitooligosaccharidesin Fruits and VegetablesLUO Huali,YU Yanping,LI Na,JIANG Yusu(Department of Food and Biochemical Engineering,Yantai Vocational College,Yantai 264670,China)Abstract:Chitooligosaccharides are the only alkaline amino oligosaccharides in nature,which have the advantagesof low polymerization degree,good water solubility,large functional effects,and high biological activity.They havethe effects of disease resistance,sterilization,growth induction,quality improvement,and yield increase on fruitsand vegetables.This article reviewed the latest research on chitooligosaccharide in plant stress resistance,sterilization and antibacterial properties,and predicted the development prospects of chitosan oligosaccharide inthe agricultural field,in order to provide ideas for the research and development of new green and efficientwater-soluble fertilizers.Keywords:Chitooligosaccharide;suppressing diseases and promoting growth;fruits and vegetables;application收稿日期院2022-12-19基金项目院烟台职业学院横向课题-壳聚糖制剂的研究与应用（HX202237、HX202239）；烟台职业学院校本课题（2022XBYB012）；山东省高等教育学会高等教育研究专项课题-基于双品育人、双力提升、双创引领的高职药品生产技术专业实践教学模式研究（CX-0014）第一作者简介院罗华丽（1978），女，副教授，硕士，主要从事药物制剂的教学与科研工作中国果菜China Fruit&Vegetable第 43 卷,第 8 期2023 年 8 月栽培生理Cultivation Physiology壳寡糖，又称氨基寡糖，是由壳聚糖经生物酶解、化学降解或微波降解而制成的低聚糖，是自然界天然存在的唯一氨基低聚糖1。壳寡糖富含碳和氮，经微生物分解可用作植物生长的营养物质。壳寡糖可改变土壤微生物菌群，具有抑制植物病原体，促进有益微生物生长的作用；能够促进植物生长，提高水果和蔬菜的产量和质量；还可诱导植物的抗病性，对大多数真菌、细菌、病毒具有免疫及杀灭作用，对果蔬病害的防治功能强大。壳寡糖还可用作植物免疫诱导剂，具有促进植物生长、生物相容性好、环境友好的等优点，在果蔬生长应用中具有抗虫害、促生长、提质增产等功能2-3。本文总结了壳寡糖在抑制果蔬病害、促进果蔬生长中的作用与果蔬领域的应用，以期探寻果蔬专用抑病促生的新型高效有机肥。1壳寡糖在果蔬中的作用1.1提高植物抗性壳寡糖是一种具有特定结构和生物活性的聚合物。早在 20 世纪 60 年代，有人发现壳寡糖可用作植物生长调节剂，具有抵抗病虫害的作用。1976 年 Ayers 等4发现，细胞壁中壳寡糖片段可诱导植物抗毒素因子的生成。1978 年，Albertsheim 等5提出了壳寡糖的全新概念，他认为壳寡糖可以促进植物的免疫系统、释放信息，调节特定的功能，激发防御机制，促进植物的生长，产生具有抗病特性的活性物质，从而有效地阻碍疾病的发生。研究表明，植物细胞壁具有强大的抗病毒能力，不仅能够水解-胺基葡聚糖、几丁质等物质，从而释放出有效的抗毒素，还能够促进植物抗病毒基因的表达，从而有效地抵抗病原体的侵害6。总而言之，壳寡糖可以促进植物的生长、发育、抵御疾病和提高抗逆性。Chris 等7用壳寡糖处理胡萝卜时，发现其可诱导胡萝卜产生抗核盘菌的抗体，提高胡萝卜抵御病菌的能力。何培清等8开展了 0.3%壳寡糖诱导 120 h 的番茄叶片实验，结果显示，该植物的抗真菌物质的总含量比对照组增加了 1.49 倍，而水杨酸甲酯的含量则增加了38%。陆引罡等9通过将壳寡糖与化肥、微量元素和防腐剂等配方混合，研制出一种相对稳定的胶体溶液，能够有效地促进油菜的生长，增强幼苗的抗逆性，并且能够显著提升产量。壳寡糖具有显著的抗菌作用，不仅能够促进细胞凋亡、抗炎、抗毒素合成等，而且还能促进细胞内多种酶系统正常运作、调节细胞内环境平衡、增加细胞内多糖水平等，从而有效地抵抗各种疾病。壳寡糖具有强大的抗病能力，能够激活植物的免疫系统，从而有效地抵御病原体的侵害，并且在农业中得到了广泛的应用，尤其是番茄、草莓和油菜籽等作物。李美芹10发现，50 mg/L 壳寡糖可以大大改善草莓的品质，并且具备良好的抗氧化性。此外，它还能够使果实的硬度、黏性、糖、蛋白质、总可溶性固形物含量及可滴定酸度大幅上升，同时还能够使花青素、总酚、黄酮类化合物及其维生素 C 含量大幅度上升。1.2杀菌抗菌活性存在植物细胞和组织中的壳寡糖具有抗菌、诱导植物生成甲壳素酶的作用，这可促进蛋白质合成，调节植物基因的关闭和开放，促进生长素的合成。王琳等11发现，壳寡糖能够大范围地抵御各种微生物，通过渗入微小的细胞，结合其中的阴离子，形成一种絮状结构，阻碍微生物的繁殖，并且彻底消灭微生物。实验证明，壳寡糖具有良好的抗病毒能力，可以有效预防番茄晚疫病、黄瓜白粉病和辣椒病毒病等果蔬病害。解婷婷等12将糊精、壳寡糖与无机盐螯合得到混合物，并将其均匀地涂抹在黄瓜叶片上，能够有效地抑制黄瓜叶片上的霉菌，还能有效地防止蚜虫的侵害。有研究还发现壳寡糖对常见植物病原体具有良好的抗菌活性，其抗菌效果随着壳寡糖浓度的增加而增加。壳寡糖的聚合度或平均相对分子量与其抗菌性也呈线性关系，随着聚合度的增加或分子量的减少，其抗菌效果增加。1.3抑制虫害农药的有效性在喷施过程会损耗 60%90%，真正进入虫害体内有效的杀虫剂只占总量的 0.1%12-13。因此，如何改善杀虫剂的有效性，提升其长期作用是目前研究的重点问题。周艳霞13研究发现，壳寡糖能够维持高效氯氰菊酯的杀虫效果 1 个月以上，同时壳寡糖可使避蚊胺的作用时间延长 4 h，表明壳聚糖能够有效地抑制和缓解农药毒性；同时对避蚊胺也有显著的缓释和控释作用。1.4促生增产作用壳寡糖能够显著地增强植物细胞活性，加快其生长，增强其开花结果的能力，并且能够有效地帮助植物吸收和利用营养物质，从而大大提升作物的产量和品栽培生理罗华丽，等：壳寡糖在果蔬中的应用研究55栽培生理中国果菜质。李瑞环14将壳寡糖、化肥、微量元素和防腐剂混合得到胶体溶液，用其混种后可以促进油菜生长，提高幼苗强度，提高产量。壳寡糖还能使水果、蔬菜增产 10%50%，目前已在黄瓜、花生、油菜等作物中取得显著效果。张文清等15将壳聚糖氧化降解制备了分子量为 2 0003 000的壳寡糖，通过温室试验发现壳寡糖对黄瓜生长具有良好的促进作用。在 34 片真叶的黄瓜植株上喷施 1.010-4g/kg 壳寡糖产品（分子量为 2 0003 000）可以大大提高植株的生长速度。此外，在使用壳寡糖处理过的情况下，冷冻的黄瓜植株的生长也比未经处理的植株更加出色。经过处理的黄瓜植物的果实能够早早地被采摘，而且其产量明显优于未经处理的品种。王亚霜16用壳寡糖处理油菜籽和黄瓜种子，发现该方法可促进种子生长，增加幼苗的抗倒伏性，提高作物产量。施加适当浓度的壳寡糖溶液于葡萄、猕猴桃、豇豆等作物的叶片上，可以显著改善植物的生长状况，提升农作物的品质，并大幅提升产量。张佳蕾等17通过在花生叶面喷施不同浓度的壳寡糖溶液，观察花生生长品质，发现喷施壳寡糖溶液之后，叶绿素含量增加，单株果数增加，全果率提高，荚产量增加。孟静静等18以花生小品种 华玉20 和花生大品种 华玉 25 为试验材料，在高产田间条件下通过对两个植物的叶子进行壳寡糖处理，发现它们的果实成熟度和数量都有所增加，并且果实的总产量也有所增加。杨普云等19在柑橘果实膨大期向叶片喷洒 5%壳寡糖水溶液 1 000 倍液。结果发现，柑橘维生素 C 含量显著升高，达到 30%，可溶性固形物含量有所提升，可滴定酸含量则有所下降。此外，该药物还可以使植物更快地投放到市场，并且其外表也更为美丽。赵小湾等20提出，壳寡糖能够有效地减轻干旱胁迫对油菜叶片的影响，包括降低气孔极限值、提高细胞间 CO2浓度、改善气孔导度以及提升净光合速率，从而提高油菜的抗逆性。2结论壳寡糖之所以能够作为新型农用有机肥，其原因在于本身具有较强的植物细胞生理活性调节作用，从而有助于改善作物品质、促进植物生长。壳寡糖在提高植物抗性、病虫害防治、促进增产等领域具有强大的作用，因此，在农业应用中具有广阔的发展前景。壳寡糖可以有效抑制土壤中的细菌，促进作物的健康生长，提高植物抗逆性，有望成为新型植物生长促进剂，为农业发展注入新的活力。壳寡糖在预防植物疾病（尤其是病毒性疾病）、促进生长、抗应激、提高质量和增产方面表现出色，在果蔬行业有巨大的发展潜力。合理利用壳寡糖的特性和功能，可以提高农产品的产量和品质，减少农药残留，改善土壤环境，实现农业的可持续发展。随着对壳寡糖研究的深入和应用技术的不断创新，其在农业领域的应用会越来越广泛，将为农业生产带来更多的益处。总之，壳寡糖新制剂的开发符合现代农业的发展方向，有望成为果蔬育苗基质研究的热点，在农业领域应用前景广阔。参考文献院1张梦婷,李兆新,段蕊,等.功能性寡糖的生物学效应与制备技术研究进展J.食品研究与开发,2022,43(8):209-215.2原佳琪,梁爽,孙雅煊,等.壳寡糖的制备及生物学活性研究进展J.生命的化学,2019,39(4):759-765.3何雪萍.不同分子量壳寡糖对黄羽肉鸡生长、抗氧化及免疫功能的影响D.广州:广东海洋大学,2022:1-5.4AYERSAR,BELJE,FINELIF,etal.Host-pathogenin-teractions XI.Quantitative assays of elicitoractivityandcharacterizationoftheelicitorpresentintheextracellular medium of cultures ofvar.SoiaeJ.Plant Physiology,1976,57:751.5AlBERSHEIM P,VALENT B S.Host pathogen interactionsinplants,when exposed to oligosaccharides of fungalorigin,defend themselves by accumulating antibiotics J.Journal ofCell 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