生物技术在果蔬贮藏保鲜中的应用

果蔬作为人们日常饮食中不可或缺的一部分，对维持人体健康至关重要。然而，果蔬在采收后，受其自身代谢活动及外界环境的影响，在运输过程中很容易出现腐烂变质。据统计，每年因果蔬腐败造成的经济损失高达数百亿元，不仅严重影响了农民收入，也造成了资源的巨大浪费。因此，寻找有效的果蔬保鲜技术，减少损耗、延长货架期，成为行业亟待解决的问题。近年来，生物技术在果蔬保鲜领域的应用日益广泛，为解决果蔬贮藏保鲜问题提供了新的思路。

一、生物贮藏保鲜技术概述

生物贮藏保鲜技术的核心理念在于通过生物或生物制品控制食品储存环境中的微生物活动，以减少食品腐烂和变质，达到延长食品货架期的目的，特别适用于果蔬、肉类、海产品等易腐食品的保鲜。该技术具有以下四种作用：

一是微生物抑制作用。一方面，通过使用乳酸菌、酵母、抗菌肽、酶和植物精油等生物防腐剂，抑制或杀死导致食品腐败的微生物；另一方面，利用益生菌等竞争性微生物，在食品表面形成一层保护膜，竞争性地占据微生物生长空间，减少有害微生物的生长机会。

二是环境调节作用。一方面，调节储存环境的气体组成，如增加二氧化碳和降低氧气含量（气调包装、MAP），以减缓食品的呼吸作用和微生物的生长速度；另一方面，通过控制温湿度实现保鲜，如维持一个接近0℃的稳定温度和适当湿度，可以减缓食品的新陈代谢和微生物活动。

三是抗氧化作用。通过添加维生素C、维生素E和多酚类化合物等天然抗氧化剂，可以延缓食品中的脂肪和油类发生氧化反应，从而保持食品的色香味。

四是遗传改良作用。主要通过遗传工程培育出具有更强抗病性和耐储性的作物品种，以减少病害发生，提高果蔬的保鲜能力。

二、果蔬贮藏保鲜面临的严峻挑战

在食品行业，贮藏保鲜技术扮演着至关重要的角色，不仅关乎食品品质与风味，更直接影响着民众健康。然而，目前果蔬贮藏保鲜工作面临着诸多挑战，主要表现在以下三方面：

（一）果蔬产品特性带来的挑战

首先，果蔬属于鲜活农产品，采收后仍保持生命活力，其呼吸作用、蒸腾作用会持续消耗养分，释放热量和水分，加速衰老过程。不同果蔬对温度、湿度、气体环境的敏感度差异显著，需要个性化贮藏条件，而实际情况下并不能完全满足。其次，果蔬在采收后继续成熟，成熟度的变化会直接影响其品质和货架寿命。过熟会导致软化、腐烂，而未熟则可能失去风味和食用价值。最后，果蔬产品在采收和处理过程中的机械损伤为病原体提供了侵入途径，加上温湿度作用，极易引发病害和微生物繁殖，加速果蔬腐败。

（二）传统技术方法带来的挑战

首先，传统的物理保鲜方法如冷藏、气调贮藏等，虽然有效，但却存在能耗高、设备投资大、维护成本高等问题。例如，传统冷库的周期性化霜会破坏恒定温度环境，影响保鲜效果。其次，化学防腐剂虽能有效抑制微生物生长，但长期使用可能会给人体带来健康风险，并污染环境。最后，尽管生物保鲜技术（如使用益生菌、天然抗菌剂等）更安全、环保，但由于研发成本和技术门槛均较高，要想全面推广应用还受到一定限制。

（三）市场经济特点带来的挑战

首先，从田间到餐桌的长链条中，缺乏高效协调，预冷、分级、包装、运输等环节的延误和不当操作，直接影响着果蔬新鲜度。其次，果蔬价格受季节性、天气、供需关系等多种因素影响，价格波动大，市场预测困难，阻碍了农户和企业对保鲜技术的投入。最后，消费者对果蔬品质、安全性、营养价值和外观的要求越来越高，单一的保鲜技术已难以满足市场细分化需求。

三、生物技术在果蔬贮藏保鲜中的应用

（一）微生物保鲜技术

微生物保鲜技术主要利用有益微生物，如乳酸菌、酵母菌等，通过其竞争性抑制作用和生物膜形成能力，有效抑制果蔬表面病原微生物的生长，从而实现果蔬的长期保鲜。其中，通过利用乳酸菌的发酵作用可以降低环境中的pH，创造一个良好的酸性条件，既能抑制腐败细菌和霉菌的滋生，还能够促进果蔬表面形成一层保护性生物膜，减少外界微生物的入侵。例如，将新鲜蔬菜腌制为泡菜的过程中，乳酸菌不仅可以赋予泡菜独特的风味，更能显著延长其保质期。酵母菌，如林德纳克勒克酵母（Kloeckera lindneri）用于处理柑橘和番茄，能够显著提高作物完好率，延长其新鲜度；葡萄保鲜则主要利用假丝酵母的强大防腐功能，可以大幅改善贮藏葡萄的新鲜状态和品质。

微生物通过代谢产生的抗菌肽和酶，如细菌素和溶菌酶等，可直接作用于腐败微生物，并提供一种主动防御机制，增强果蔬的自我保护能力。相较于传统的化学防腐剂，该技术表现出较为明显的环境友好性。这主要是因为该技术降低或避免了果蔬贮藏保鲜中化学药剂的使用，减少了果蔬中的化学残留，降低了对生态环境的潜在危害，满足了消费者对健康、安全食品的要求。随着公众环保意识的增强和对绿色、有机产品的青睐，微生物保鲜技术正逐渐成为果蔬保鲜领域的主流技术。

（二）酶保鲜技术

酶保鲜技术的核心原理是通过利用过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、多酚氧化酶（PPO）等特定酶类，清除果蔬组织内的自由基、氧化产物，以及调节相关酶活性，进而减缓果蔬的成熟老化过程，保持其新鲜度和营养价值。

比如，在果蔬贮藏过程中，细胞内的氧化应激反应会生成大量自由基，加速果蔬老化。CAT作为一种催化过氧化氢分解成氧和水的酶，广泛存在于细胞的过氧化物体内，对于维持细胞内的氧化还原平衡、避免造成细胞损害至关重要。SOD则是一种金属蛋白酶，能够使超氧阴离子发生歧化反应转变成过氧化氢和氧气，消除果蔬组织内的自由基并减少氧化应激，从而实现有效保存。例如，将采摘后的苹果浸渍在含有高浓度SOD的溶液中，能显著延长苹果保鲜期，保持其脆度和颜色。

再如，很多水果和蔬菜在切割或损伤后，由于细胞破裂，多酚氧化酶（PPO）在接触到氧气和底物时会引发酶促褐变，导致产品颜色变暗，风味和营养价值下降。通过调控PPO的活性，可以有效防止果蔬在切割、碰撞后的褐变反应。例如，香蕉、梨子、土豆等蔬菜水果在采摘后容易快速褐变，此时可以通过使用葡萄糖氧化酶（GOD）进行处理。GOD是一种能够催化葡萄糖氧化并产生过氧化氢的酶。在有氧条件下，GOD可将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢，而过氧化氢随后可被过氧化氢酶分解成水和氧气。该系列反应可以消耗氧气，减少氧气参与酶促褐变反应，从而保持果蔬的色泽，延长其货架期。

（三）天然抗菌保鲜技术

天然抗菌保鲜技术主要通过从多种植物中提取具有广谱抗菌性能、能有效抑制霉菌和细菌生长，同时具有良好抗氧化性的天然抗菌物质来实现保鲜，该类物质包括植物精油、多酚、黄酮类化合物等。

植物精油，如薄荷油、肉桂油和百里香油等，富含多种具有抗菌活性的化合物，如单萜和倍半萜等，能够有效破坏微生物细胞膜，抑制其生长繁殖。例如，在草莓保鲜中，采用薄荷油喷雾处理，不仅能显著降低草莓表面的微生物数量，还能保持草莓的新鲜度和口感，延长货架期。又如，芒果保鲜时可以使用高良姜精油，其主要活性成分包括姜醇和姜烯等，具有良好的抗菌和抗氧化性能。通过构建高良姜精油可食膜覆盖在芒果表面，可以形成物理屏障，减少水分流失和微生物入侵，同时精油成分还能够抑制芒果表面的病原微生物生长，延长芒果保质期。

多酚和黄酮类化合物广泛存在于茶叶、葡萄籽、石榴皮等植物中，不仅能抑制微生物活动，还具有强大的抗氧化能力，能够清除自由基、减缓食品氧化。例如，将葡萄籽提取物用于苹果切片的保鲜，可以显著减少氧化变色，保持苹果脆度和风味，同时延长其保鲜时间。

（四）基因工程保鲜技术

基因工程技术主要通过引入或编辑特定基因，如抗病基因、成熟调节基因等，从根本上改变果蔬的生理特性，实现对成熟和衰老过程的精准调控，进而达到保鲜的目的。该技术不仅能延长果蔬货架期，还能提升其抗逆性，增强果蔬对病害、极端环境的抵抗力，提高果蔬的产量和品质。

一方面，可以应用基因工程技术抑制乙烯合成，实现果蔬的贮藏保鲜。乙烯是一种植物激素，能加速果蔬成熟和衰老。通过基因工程技术抑制果蔬体内乙烯合成相关基因的作用，可以延缓成熟过程、延长货架期。例如，转基因番茄通过抑制1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶（ACC合酶）的活性，可减少乙烯产生，减缓番茄成熟速度，保鲜时间延长一倍以上。又如，CRISPR-Cas9系统是一种精确的基因编辑工具，可以定点修改基因序列，删除、插入或替换特定DNA片段，从而改变植物的性状。通过CRISPR-Cas9技术编辑香蕉的乙烯合成基因，可以大幅度降低采后香蕉的乙烯释放量，使香蕉储藏期从原来的22d延长到80d以上。

另一方面，基因工程技术还能通过引入抗病、耐旱、耐盐碱等基因，提高果蔬的环境适应能力。例如，利用基因编辑技术，向马铃薯中导入抗晚疫病基因，可使马铃薯植株对晚疫病的抵抗力显著增强，从而有效减少病害造成的损失，提高产量。

尽管基因工程保鲜技术在果蔬保鲜领域展现出巨大潜力，但其发展也面临着伦理、安全等方面的争议。随着技术不断进步和社会认知深化，如何平衡技术创新与伦理规范，将是该领域未来发展需要持续关注的重点。

综上，生物保鲜技术不但解决了传统保鲜方法存在的问题，如化学残留、环境污染等，而且在提高果蔬品质、延长货架期、保障食品安全和促进农业可持续发展等方面展现出了巨大潜力。随着生物技术的不断进步，未来果蔬贮藏保鲜领域将出现更多绿色、高效的解决方案。

作者简介：何雨芹（2004-），女，彝族，云南弥勒人，大学本科在读，研究方向为生物科学。