Technical paper

Disease control during peach preservation with a berberine-chitosan composite membrane

Protection sanitaire de la pêche en cours de stockage à l’aide d’une membrane composite de berbérine-chitosane.

Protección sanitaria del melocotón en curso de almacenamiento con ayuda de una membrana composite de berberina-chitosán.

¹ Coll. Life Sci. Technol., Beijing Univ. Chem. Technol., Beijing, China 100029
tianpf@mail.buct.edu.cn
² Biochem. Eng. Coll., Beijing Union Univ., Beijing, China 100023

^* Correspondence and reprints

Abstract

Introduction. Peach brown rot caused by the fungus Monilinia fructicola is a major disease leading to considerable economic loss during storage. Our previous study uncovered the striking inhibition of the natural alkaloid berberine against M. fructicola. Materials and methods. A berberine-chitosan composite membrane (BCCM) able to slowly release berberine was prepared and used for peach preservation. The examined fruits were stored at 4 °C and treated as follows: (I) control fruits without packaging; (ii) fruits that were transiently immersed in pre-solidified BCCM liquid and taken out; (iii) fruit coating either with a BCCM, or with a membrane containing chitosan only (without berberine), and (iv) fruit coating with a PVC membrane. Results and discussion. The group immersed in BCCM showed a high infection rate due to the cytotoxicity of acetic acid, but the coating group showed only a 10% infection rate after 40 days of storage. Moreover, the BCCM-coating group showed a significantly lower infection rate than that coated with chitosan membrane (without berberine), clearly indicating the antimicrobial activity of berberine therein. Consequently, packed in BCCM and stored at 4 °C, peach fruits could be well preserved over 40 days with very low infection. Conclusion. Considering its safety and low cost, the berberine-containing chitosan composite membrane could be applicable in controlling diseases during peach storage.

Résumé

Introduction. La pourriture brune de la pêche causée par le champignon Monilinia fructicola est une maladie grave entraînant une perte économique considérable pendant le stockage. L’une de nos études précédentes avait mis en évidence l'inhibition surprenante de la berbérine, alcaloïde naturel, contre M. fructicola. Matériel et méthodes. Une membrane composite de berbérine-chitosane (BCCM) capable de libérer lentement de la berbérine a été préparée et utilisée pour la protection de pêches. Les fruits étudiés ont été stockés à 4 °C et ont subi les traitements suivant : (i) fruits témoins sans emballage; (ii) fruits transitoirement immergés dans une solution de BCCM pré-solidifiée, puis sortis; (iii) fruits revêtus soit avec une membrane BCCM, soit avec une membrane à base de chitosane seule (sans berbérine), et (iv) fruits revêtus avec un film de PVC. Résultats et discussion. Les fruits immergés dans une solution de BCCM ont montré un taux d'infection élevé du fait de la cytotoxicité de l'acide acétique présent dans le liquide, mais les fruits avec revêtement n’ont présenté que 10 % de fruits infectés après 40 jours de stockage. De plus, les fruits revêtus d’une membrane BCCM ont présenté un taux d'infection significativement plus faible que celui des fruits revêtus d’une membrane de chitosane (sans berbérine) ; la berbérine aurait donc une activité antimicrobienne. En conséquence, les pêches emballées dans une membrane BCCM et stockées à 4 °C pourraient être conservées plus de 40 jours dans de bonnes conditions avec un taux d’infection très faible. Conclusion. Compte tenu de son efficacité et de son faible prix, la membrane composite de berbérine-chitosane pourrait être utilisable pour contrôler les maladies de stockage de la pêche.

Resumen

Introducción. La podredumbre morena del melocotón, causada por el hongo Monilinia fructicola es una enfermedad grave que acarrea una pérdida económica considerable durante el almacenamiento. Uno de nuestros anteriores estudios puso de manifiesto la sorprendente inhibición de la berberina, alcaloide natural, contra M. fructicola. Material y métodos. Se preparó una membrana composite de berberina-chitosán (BCCM) capaz de soltar lentamente berberina y se utilizó para proteger los melocotones. Se almacenaron los frutos estudiados a 4 °C y se les sometió a los siguientes tratamientos: (i) frutos testigo sin envoltura; (ii) frutos transitoriamente sumergidos en una solución de BCCM presolidificada, y, a continuación, sacados; (iii) frutos revestidos o bien con una membrana BCCM o bien con una membrana a base de chitosán únicamente (sin berberina), y (iv) frutos revestidos con una película de PVC. Resultados y discusión. Los frutos sumergidos en una solución BCCM mostraron un índice de infección elevado, por el hecho de la citotoxicidad del ácido acético presente en el líquido, sin embargo, después de 40 días de almacenamiento, los frutos con revestimiento sólo presentaron un 10 % de frutos infectados. Además, los frutos revestidos con una membrana BCCM presentaron un índice de infección significativamente más flojo que el de los frutos revestidos con una membrana de chitosán (sin berberina); por lo tanto, se supone que la berberina posee una actividad antimicrobiana. En consecuencia, los melocotones envueltos en una membrana BCCM y almacenados a 4 °C podrían conservarse más de 40 días en buenas condiciones con un índice de infección muy flojo. Conclusión. Habida cuenta de su eficacia y de su bajo precio, la membrana composite de berberina-chitosán podría utilizarse para controlar las enfermedades de almacenamiento del melocotón.