夏天怕水果放坏？科学家的新发现让保鲜期延长

科普中国 2025-07-01 18:40:18

每当看到新鲜葡萄渗出酒味，或是芒果表皮浮现黑斑，我们都在见证一场微观世界的“真菌入侵”。

这些看似普通的腐败现象背后，是灰葡萄孢霉、酿酒酵母和胶孢炭疽菌等真菌的“杰作”。它们通过分泌胞外酶破坏水果表皮，消耗水果营养物质，劣化感官品质甚至产生毒素，每年在全球范围内造成价值千亿元的农产品损失，这个数字足以让每个水果爱好者扼腕。

图片来源：央视新闻

“要是水果的新鲜期再长一点就好了……”“怎么才能延长水果的保质期呢？”你是否也有过这样的想法？针对这一需求，中国科学院成都生物研究所微生物源农药与制剂研发创新团队的科学家们已经找到了高效、安全、无污染的解决方案！

大自然的“抗菌战士”——伊枯草菌素 A

过去，为了让水果“活”得久一点，果农和商家常喷洒化学杀菌剂使其保鲜。这些药剂虽然能暂时赶走真菌，但也存在问题：化学残留可能危害人体健康，长期使用还会污染环境。随着消费者对“零农残”需求的增长，科学家将目光转向了自然界本身——那些与真菌搏斗了亿万年的微生物拮抗系统。

在自然界中，潜藏着一支特殊的“抗菌特工队”——伊枯草菌素 A（Iturin A，简称 IA），它是由土壤中某些芽孢杆菌分泌的脂肽化合物。这种由氨基酸和脂肪酸构成的环状分子，堪称植物病原真菌的“天敌克星”。它的杀菌原理颇具智慧：化身一把分子钥匙，精准识别真菌细胞膜，在其表面形成孔洞，破坏细胞膜完整性，导致真菌因功能障碍而死亡。

实验证明，IA 对多种常见农业致病真菌都表现出强烈的抑制效果。不论是导致葡萄采后腐烂的酵母菌和灰葡萄孢霉菌，还是引发芒果炭疽病（是指一种在芒果表面形成黑褐色病斑的严重真菌性病害，病果商品价值可完全丧失）的胶孢炭疽菌，都难以招架 IA 的攻势。更难得的是，这种生物抗菌剂具有优异的环保特性：不仅对哺乳动物安全无害，还能在自然环境中完全降解，避免了传统化学农药残留产生的环境污染问题。

伊枯草菌素 A 对丝状真菌和酵母细胞的破坏图片来源：参考文献[3][4]

不过，这位“真菌杀手”也有自己的软肋——其分子结构在阳光直射、雨水冲刷或酶解作用下容易“散架”失活。且由于基础应用研究相对滞后，截至目前，IA还未在具体场景中实现商业化应用。

打造“纳米时间胶囊”

和“复合膜盾牌”，锁住水果鲜美

近期，中国科学院成都生物研究所微生物源农药与制剂研发创新团队取得了一项突破性进展。即从芽孢杆菌发酵液中提取出天然抗菌剂 IA，并巧妙地用虾蟹壳中提取的壳聚糖为它打造了两套“作战装备”：一是直径只有头发丝 1/100 的纳米微胶囊，二是可食用复合膜。在“外挂”装备的加持下，这种保鲜剂不仅能精准抑制病原真菌生长，还具备可降解的特性，达到了“以自然之道，还治自然之身”的环保效果。

这种新型制剂有四大“超能力”：

持久保鲜：纳米胶囊如同微型“时间胶囊”，将抗菌分子封装进去后，能持续 16 天缓慢释放抗菌成分，远超普通保鲜剂的效果。

耐受性强：实验证明，即使在 230℃ 高温或长期潮湿环境下，这些纳米胶囊“战士”依然能保持战斗力。

双重防护：壳聚糖在减少水果水分散失的同时，也具有一定的抗菌能力，和 IA 搭配就像“双剑合璧”，对真菌形成双重打击。

免疫诱导：IA 和壳聚糖还能协同激活水果自身的免疫系统，增强对病原真菌抗性，进一步减少采后病原真菌侵染带来的损失。

IA/壳聚糖纳米微胶囊的扫描电镜成像图片来源：参考文献[1]

葡萄不霉、芒果不烂，

放半个月依然新鲜

那么，这种新型保鲜剂的实际效果如何呢？研究员用葡萄和芒果做了两场实验，答案让人惊喜！

实验一：巨峰葡萄常温保鲜

研究员选用巨峰葡萄进行了常温贮藏实验。结果显示，清水对照组的葡萄贮藏至第 8 天就惨不忍睹——果梗干枯，果实凹陷变形并长出霉斑，已不能作为商品销售。而经过 IA/壳聚糖纳米微胶囊处理的葡萄，即使到了第 16 天，表面依然光滑，仅有约 12%的果粒出现变质，果实硬度和色泽都得到较好的保持。数据显示，经 16 天常温贮藏，IA/壳聚糖纳米微胶囊处理的葡萄腐烂率比清水对照组降低了 52.28%，失重率也减少了 41.2%，仍符合商业销售标准。

IA/壳聚糖纳米微胶囊对巨峰葡萄常温贮藏的保鲜效果 CK、CKM、CS、IA/CS 分别为清水对照组，空载壳聚糖纳米微胶囊处理组，高浓度壳聚糖溶液处理组、IA/壳聚糖纳米微胶囊处理组。A、B、C 箭头分别指示储存后葡萄果粒表面凹陷，果粒表面霉斑及腐败，果粒脱落。图片来源：参考文献[1]

实验二：台农芒果冷藏保鲜

芒果冷藏保鲜实验更让人眼前一亮。经 20 天的冷库贮藏，清水对照组的芒果被炭疽病斑“霸占”，病斑平均直径 22 毫米，果肉品质严重下降。而经 IA/壳聚糖复合膜处理的芒果，病斑直径缩小到 6.8 毫米，面积减少 90%以上，病情严重指数从 68.9%降到 26%，控制效率高达 62.3%！

同时，相比于清水对照组，经 IA/壳聚糖复合膜处理后的台农芒果实硬度增加 42.8%，失重率降低 47.9%，可溶性固形物提升 27.6%，总酸含量增加了 125%，吃起来风味更足！更厉害的是，这层膜还能“激活”芒果自身的“免疫系统”，让果肉里的抗逆酶活性大幅提高，更好地抵御外来病原侵染及不良贮运环境带来的伤害。

IA/壳聚糖复合膜对台农芒果冷库贮藏的保鲜效果 CK、CTS、IA、CTS-IA分别为清水对照组，壳聚糖溶液处理组、IA 溶液处理组，IA/壳聚糖复合膜处理组。图片来源：参考文献[2]

未来应用：

让更多水果“穿上”天然防护衣

科学家们研发的“天然抗菌衣”不仅能有效延长葡萄、芒果的保鲜期，还可推广到草莓、柑橘等易腐水果，在运输储存过程中形成抗菌屏障。相比传统化学杀菌剂，这种依靠土壤细菌的天然防护方法规避了农药残留风险，让消费者吃上更安全健康水果，同时，还能显著减少果蔬损耗带来的经济损失。

这一创新成果，巧妙地将土壤细菌的抗菌特性与纳米技术结合，让我们离既新鲜又环保的饮食生活更近了一步。从长远来看，这项技术正在推动一场绿色农业革命。畅想一下，在未来，超市里每颗水果都穿上这层隐形“防护服”，不仅可以延长水果的保鲜期，更能实现从田间到餐桌的全程绿色防护，让消费者吃得更放心！

责编：周倜

一审：周倜

二审：杨丹

三审：杨又华

来源：科普中国

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