生姜（Zingiber officinale Rosc.）属于姜科（Zingiberaceae）姜属（Zingiber）多年生草本根茎类作物，在药用和食品两方面具有应用场景范围广、可深加工等特性。生姜采后贮藏期易受病原微生物侵染，造成品质劣变。目前关于生姜病原微生物的研究多以采前病原菌为主，针对生姜采后贮藏期病原菌研究较少。目前，不同产地的生姜在采后贮藏期均存在不同程度的病害问题。

  南京农业大学食品科技学院、浙江省农业科学院食品科学研究所的孟秀玲和吴伟杰*、陈杭君*等以浙江江山产区采后贮藏期的病害生姜为研究对象，旨在探究明确其采后贮藏期主要致病菌以及病害发生过程中生姜挥发性风味物质的变化，以期为其采后病害防控技术的研究提供理论基础。

  按照组织分离法，从发生病害的生姜上一共分离出了4 种病原菌，分别编号为RS-1、RS-2、RS-3、RS-4（图1）。依据Koch法则，采用针刺法将4 种病原菌分别回接到健康生姜上做验证，发现只有病原菌RS-1能导致生姜发病，且产生的病症与自然发生病害的生姜病症一致（图2A），病症为产生丝状的白毛（图2C），发病位置变软，致使生姜腐烂。在腐烂位置分离到与第1次分离相同的菌株，符合Koch法则。表明该菌为生姜采后主要致病菌。

  由图1A可知，RS-1生长初期菌落形态呈白色丝状真菌，菌丝生长速度较快。菌落成熟后形态如图2D所示，菌落中心变为粉色，颜色逐渐向四周扩散，菌落背面带有深粉色。RS-1菌丝形态如图2E所示，菌丝长而细，内里有隔呈竹节状。孢子形态如图2F所示，孢子有约3～4 个隔膜，两端弯曲尖锐，中间圆润饱满，呈镰刀形状。初步鉴定病原菌RS-1为禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）。

  由图3A可知，在750 bp处产生非常明显的单一条带。此扩增得到的核苷酸序列在NCBI网站上经过对比与禾谷镰刀菌（F. graminearum）具有较高的同源性。大样本筛选后最终选取11 株同源性较高的菌株用MEGA7软件进行多序列比对构建系统发育树（图3B），由系统发育树可知，RS-1菌株与禾谷镰刀菌（OQ438102.1 F. graminearum）聚为一支，亲缘关系较近。结合菌落形态、生物学特征、序列比对以及发育树的构建最终确定浙江江山产区生姜采后贮藏期主要致病菌为禾谷镰刀菌（F. graminearum）。

  健康组织、病健交界处组织和发病组织GC-MS图见图4，具体成分结果见表1。由表1可知，从鲜姜的不一样的部位共鉴定出58 种挥发性风味物质，最重要的包含烃类、醇类、酯类、醛类、酮类五大类，化合物数量见图5A，其中健康组织中一共鉴定出40 种挥发性风味物质，其中含有烃类18 种、醇类7 种、酯类5 种、醛类6 种以及酮类4 种；病健交界处组织一共鉴定出35 种挥发性风味物质，其中烃类16 种，醇类7 种、酯类4 种、醛类5 种、酮类3 种；发病组织中一共鉴定出39 种挥发性风味物质，烃类17 种、醇类10 种、酯类3 种、醛类6 种、酮类3 种。由测定结果可知，鲜姜中挥发性风味化合物数量最多的为烃类，占全部风味化合物80%以上。曲清莉等利用GC-MS从姜粉中检测到56 种挥发性风味物质，其中烃类30 种，占全部挥发性风味物质的65%。汪莉莎等研究仔姜与老姜挥发性风味物质的区别，从仔姜和老姜中分别检测到风味物质各63、68 种，其中烃类物质分别有37、45 种。王强伟等研究鲜姜挥发性风味物质，从鲜姜中鉴定出51 种挥发性风味物质，其中烃类高达28 种，占总挥发性物质种类约55%，与本研究结果一致。

  在禾谷镰刀菌侵染鲜姜过程中，不一样的部位检测到的共同挥发性风味物质共计21 种。其中烃类物质9 种，分别为α-蒎烯、莰烯、桧烯、萜品油烯、δ-榄香烯、(＋)-7-表-倍半萜烯、反式-β-金合欢烯、姜烯和β-倍半水芹烯；醇类物质5 种，芳樟醇和马鞭草烯醇、α-松油醇、香茅醇、反式-橙花叔醇；酯类物质2 种，乙酸香茅酯和乙酸香叶酯；醛类物质3 种，反式-2-癸烯醛、7-甲基-3-亚甲基-6-辛烯醛和香茅醛；酮类物质2 种，2-莰酮和甲基壬基甲酮。

  其中，病健交界处组织较健康组织中新检出β-蒎烯、侧柏烯、(-)-α-荜澄茄油烯、2-茨醇、乙酸2-壬酯、乙酸橙花酯、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛以及2-庚酮8 种风味物质。发病组织处较健康组织新检出β-蒎烯、α-松油烯、A-香柠檬烯、顺式-α-佛柑油烯、(＋)-β-柏木萜烯、顺式-马鞭烯醇、4-萜烯醇、(＋)-γ-桉叶醇、乙酸2-壬酯、(E)-2-辛烯醛、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛以及(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛12 种风味物质。表明鲜姜受病原菌侵染过程中会诱导其产生与健康组织不同的挥发性风味物质，主要为烃类、醇类与醛类物质。

  由表1和图5B可知，鲜姜健康组织中挥发性风味物质含量为烃类＞醛类＞醇类＞酯类＞酮类，分别占其总风味物质含量85.37%、6.90%、3.86%、3.58%和0.28%；绝对含量分别为6.19、0.50、0.28、0.26 µg/g和0.02 µg/g。病健交界处组织中挥发性风味物质含量为烃类＞醛类＞酯类＞醇类＞酮类，分别占其总风味物质含量84.57%、9.81%、3.52%、1.52%、0.57%；绝对含量分别为8.88、1.03、0.37、0.16、0.06 µg/g。发病组织的挥发性风味物质含量为烃类＞醛类＞醇类＞酯类＞酮类，分别占其总风味物质含量89.94%、4.56%、3.12%、2.12%、0.25%，绝对含量分别为14.40、0.73、0.50、0.34、0.04 µg/g。

  由图5B可知，挥发性风味物质绝对含量方面，鲜姜发病组织＞病健交界处组织＞健康组织。病健交界处组织与发病组织绝对含量分别是健康组织的1.45 倍和2.21 倍。烃类化合物绝对含量在禾谷镰刀菌侵染鲜姜过程中显著升高（P＜0.05），分别为健康组织的1.43 倍和2.33 倍。其中倍半萜烯组分姜烯、β-倍半水芹烯均在3 个不同部位中检出且绝对含量持续升高，较健康组织中分别增加了51.2%和64.3%。醇类、酯类、醛类以及酮类化合物的含量变化较小。已有研究表明，病原菌的侵染能够导致单萜烯类挥发性组分大量释放，当果实受到微生物侵染或者外界环境发生改变时，其生理状况往往会发生改变。

  由图6A可知，PC1贡献率为78.4%，PC2贡献率为18.0%，总贡献率高达96.4%，表明PC1和PC2能够代表不同部位鲜姜挥发性风味物质的大部分信息，可以用来区分鲜姜健康组织、病健交界处组织和发病组织的挥发性风味。从PCA图可以看出，从不同部位检验测试到的挥发性风味物质完全没有重叠，表明禾谷镰刀菌侵染鲜姜过程中风味物质的变化存在较大差异，发生了显著的改变。其中健康组织与病健交界处组织在PC1距离更近，发病组织与健康组织在PC1上距离更远，而PC1代表了78.4%的样品信息，表明风味物质变化的差异随禾谷镰刀菌侵染的程度显现出更明显的区别。

  从VIP得分图和热图（图6B、C）可以看出，在病害发生过程中姜烯、β-水芹烯、桧烯、反式-2-癸烯醛、β-倍半水芹烯、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯、莰烯、橙花醛得分较高，表明这些化合物为鲜姜病原菌侵染过程中挥发性风味的主要特征物质。

  由表2可知，在健康组织中主要风味特征物质为莰烯、桧烯、β-水芹烯、姜烯、β-倍半水芹烯、反式-2-癸烯醛以及橙花醛；病健交界处组织中主要风味特征物质为莰烯、桧烯、姜烯、β-倍半水芹烯、反式-2-癸烯醛以及(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛；发病组织主要风味特征物质为莰烯、桧烯、β-水芹烯、姜烯、β-倍半水芹烯、反式-2-癸烯醛以及(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛等物质。其中，发病组织特征风味物质与健康组织相比，新检出(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，未检出橙花醛；特征风味物质含量较健康组织均呈现增加，表明发病生姜风味的改变可能是由于病原菌侵染后风味物质的含量和种类发生变化所引起。

  鲜姜由于营养丰富在贮藏期易受到病原微生物侵染而导致品质出现下降。据多项研究报道，生姜采后病害主要由毕氏菌（Pythium spp.）、镰刀菌（Fusarium spp.）、被孢霉属（Mortierella）等引起。本研究针对浙江江山地区种植的鲜姜在采后贮藏期腐烂等问题进行研究，从采后贮藏期发生病害的鲜姜中分离鉴定得到主要致病菌株禾谷镰刀菌（F. graminearum）。

  挥发性风味物质是果实的次级代谢产物。本实验从浙江鲜姜健康组织鉴定出38 种风味化合物、7 种主要特征物质，其中挥发性组分含量较高的姜烯、β-水芹烯和β-倍半水芹烯占到全部挥发性组分的68.7%，构成了浙江鲜姜的特殊风味。

  近年来，大量研究认为果蔬挥发性风味物质的释放与其自身的抗病防御机制相关，认为病原菌侵染能够造成挥发性组分大量释放，且能够诱导其产生与健康果蔬不同的挥发性物质。有研究表明单萜类化合物大多具有抵抗病原菌的作用，在遭受病原菌侵害时会大量释放。本研究通过GC-MS检测鲜姜在受到禾谷镰刀菌侵染过程中挥发性风味物质的变化，研究发现鲜姜受到病原菌侵染过程中释放出与健康组织不同的挥发性组分，这些物质主要为烃类、醇类和醛类物质。发病组织的主要特征风味物质较健康组织新检出(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，且烃类风味化合物和主要特征风味化合物的含量随病原菌侵染显著上升（P＜0.05），其中倍半萜烯组分姜烯和β-倍半水芹烯在鲜姜不一样的部位均被检测出且较健康组织分别增加了51.2%和64.3%，这可以表明鲜姜在感染禾谷镰刀菌后产生了应激效应，激发了自身抗病机制，因此导致倍半萜烯类物质的释放，可当作鲜姜遭受病害的判定指标。

  本研究从浙江江山产地鲜姜采后贮藏期病害部位分离鉴定出了禾谷镰刀菌。通过GC-MS检测鲜姜采后禾谷镰刀菌侵染过程中挥发性风味物质的变化，根据结果得出病害发生过程中烃类风味化合物含量明显地增加（P＜0.05），其中倍半萜烯组分姜烯、β-倍半水芹烯大量释放。为后续针对性制定鲜姜采后病害防控技术提供理论基础，挥发性风味物质的差异变化能为生姜感染该种病害的检测提供参考。

  本文《鲜姜采后禾谷镰刀菌侵染过程中挥发性风味物质的变化》来源于《食品科学》2023年44卷第20期219-226页，作者：孟秀玲，牛 犇，郜海燕，刘瑞玲，陈慧芝，吴伟杰，陈杭君。DOI:10.7506/spkx0407-057。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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