生物技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用

果蔬作為人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢苫蛉钡囊徊糠?，?duì)維持人體健康至關(guān)重要。然而，果蔬在采收后，受其自身代謝活動(dòng)及外界環(huán)境的影響，在運(yùn)輸過程中很容易出現(xiàn)腐爛變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因果蔬腐敗造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億元，不僅嚴(yán)重影響了農(nóng)民收入，也造成了資源的巨大浪費(fèi)。因此，尋找有效的果蔬保鮮技術(shù)，減少損耗、延長(zhǎng)貨架期，成為行業(yè)亟待解決的問題。近年來，生物技術(shù)在果蔬保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，為解決果蔬貯藏保鮮問題提供了新的思路。

一、生物貯藏保鮮技術(shù)概述

生物貯藏保鮮技術(shù)的核心理念在于通過生物或生物制品控制食品儲(chǔ)存環(huán)境中的微生物活動(dòng)，以減少食品腐爛和變質(zhì)，達(dá)到延長(zhǎng)食品貨架期的目的，特別適用于果蔬、肉類、海產(chǎn)品等易腐食品的保鮮。該技術(shù)具有以下四種作用：

一是微生物抑制作用。一方面，通過使用乳酸菌、酵母、抗菌肽、酶和植物精油等生物防腐劑，抑制或殺死導(dǎo)致食品腐敗的微生物；另一方面，利用益生菌等競(jìng)爭(zhēng)性微生物，在食品表面形成一層保護(hù)膜，競(jìng)爭(zhēng)性地占據(jù)微生物生長(zhǎng)空間，減少有害微生物的生長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

二是環(huán)境調(diào)節(jié)作用。一方面，調(diào)節(jié)儲(chǔ)存環(huán)境的氣體組成，如增加二氧化碳和降低氧氣含量（氣調(diào)包裝、MAP），以減緩食品的呼吸作用和微生物的生長(zhǎng)速度；另一方面，通過控制溫濕度實(shí)現(xiàn)保鮮，如維持一個(gè)接近0℃的穩(wěn)定溫度和適當(dāng)濕度，可以減緩食品的新陳代謝和微生物活動(dòng)。

三是抗氧化作用。通過添加維生素C、維生素E和多酚類化合物等天然抗氧化劑，可以延緩食品中的脂肪和油類發(fā)生氧化反應(yīng)，從而保持食品的色香味。

四是遺傳改良作用。主要通過遺傳工程培育出具有更強(qiáng)抗病性和耐儲(chǔ)性的作物品種，以減少病害發(fā)生，提高果蔬的保鮮能力。

二、果蔬貯藏保鮮面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

在食品行業(yè)，貯藏保鮮技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，不僅關(guān)乎食品品質(zhì)與風(fēng)味，更直接影響著民眾健康。然而，目前果蔬貯藏保鮮工作面臨著諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下三方面：

（一）果蔬產(chǎn)品特性帶來的挑戰(zhàn)

首先，果蔬屬于鮮活農(nóng)產(chǎn)品，采收后仍保持生命活力，其呼吸作用、蒸騰作用會(huì)持續(xù)消耗養(yǎng)分，釋放熱量和水分，加速衰老過程。不同果蔬對(duì)溫度、濕度、氣體環(huán)境的敏感度差異顯著，需要個(gè)性化貯藏條件，而實(shí)際情況下并不能完全滿足。其次，果蔬在采收后繼續(xù)成熟，成熟度的變化會(huì)直接影響其品質(zhì)和貨架壽命。過熟會(huì)導(dǎo)致軟化、腐爛，而未熟則可能失去風(fēng)味和食用價(jià)值。最后，果蔬產(chǎn)品在采收和處理過程中的機(jī)械損傷為病原體提供了侵入途徑，加上溫濕度作用，極易引發(fā)病害和微生物繁殖，加速果蔬腐敗。

（二）傳統(tǒng)技術(shù)方法帶來的挑戰(zhàn)

首先，傳統(tǒng)的物理保鮮方法如冷藏、氣調(diào)貯藏等，雖然有效，但卻存在能耗高、設(shè)備投資大、維護(hù)成本高等問題。例如，傳統(tǒng)冷庫(kù)的周期性化霜會(huì)破壞恒定溫度環(huán)境，影響保鮮效果。其次，化學(xué)防腐劑雖能有效抑制微生物生長(zhǎng)，但長(zhǎng)期使用可能會(huì)給人體帶來健康風(fēng)險(xiǎn)，并污染環(huán)境。最后，盡管生物保鮮技術(shù)（如使用益生菌、天然抗菌劑等）更安全、環(huán)保，但由于研發(fā)成本和技術(shù)門檻均較高，要想全面推廣應(yīng)用還受到一定限制。

（三）市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)帶來的挑戰(zhàn)

首先，從田間到餐桌的長(zhǎng)鏈條中，缺乏高效協(xié)調(diào)，預(yù)冷、分級(jí)、包裝、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的延誤和不當(dāng)操作，直接影響著果蔬新鮮度。其次，果蔬價(jià)格受季節(jié)性、天氣、供需關(guān)系等多種因素影響，價(jià)格波動(dòng)大，市場(chǎng)預(yù)測(cè)困難，阻礙了農(nóng)戶和企業(yè)對(duì)保鮮技術(shù)的投入。最后，消費(fèi)者對(duì)果蔬品質(zhì)、安全性、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和外觀的要求越來越高，單一的保鮮技術(shù)已難以滿足市場(chǎng)細(xì)分化需求。

三、生物技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用

（一）微生物保鮮技術(shù)

微生物保鮮技術(shù)主要利用有益微生物，如乳酸菌、酵母菌等，通過其競(jìng)爭(zhēng)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長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)果蔬的長(zhǎng)期保鮮。其中，通過利用乳酸菌的發(fā)酵作用可以降低環(huán)境中的pH，創(chuàng)造一個(gè)良好的酸性條件，既能抑制腐敗細(xì)菌和霉菌的滋生，還能夠促進(jìn)果蔬表面形成一層保護(hù)性生物膜，減少外界微生物的入侵。例如，將新鮮蔬菜腌制為泡菜的過程中，乳酸菌不僅可以賦予泡菜獨(dú)特的風(fēng)味，更能顯著延長(zhǎng)其保質(zhì)期。酵母菌，如林德納克勒克酵母（Kloeckera lindneri）用于處理柑橘和番茄，能夠顯著提高作物完好率，延長(zhǎng)其新鮮度；葡萄保鮮則主要利用假絲酵母的強(qiáng)大防腐功能，可以大幅改善貯藏葡萄的新鮮狀態(tài)和品質(zhì)。

微生物通過代謝產(chǎn)生的抗菌肽和酶，如細(xì)菌素和溶菌酶等，可直接作用于腐敗微生物，并提供一種主動(dòng)防御機(jī)制，增強(qiáng)果蔬的自我保護(hù)能力。相較于傳統(tǒng)的化學(xué)防腐劑，該技術(shù)表現(xiàn)出較為明顯的環(huán)境友好性。這主要是因?yàn)樵摷夹g(shù)降低或避免了果蔬貯藏保鮮中化學(xué)藥劑的使用，減少了果蔬中的化學(xué)殘留，降低了對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在危害，滿足了消費(fèi)者對(duì)健康、安全食品的要求。隨著公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)綠色、有機(jī)產(chǎn)品的青睞，微生物保鮮技術(shù)正逐漸成為果蔬保鮮領(lǐng)域的主流技術(shù)。

（二）酶保鮮技術(shù)

酶保鮮技術(shù)的核心原理是通過利用過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、多酚氧化酶（PPO）等特定酶類，清除果蔬組織內(nèi)的自由基、氧化產(chǎn)物，以及調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，進(jìn)而減緩果蔬的成熟老化過程，保持其新鮮度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

比如，在果蔬貯藏過程中，細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激反應(yīng)會(huì)生成大量自由基，加速果蔬老化。CAT作為一種催化過氧化氫分解成氧和水的酶，廣泛存在于細(xì)胞的過氧化物體內(nèi)，對(duì)于維持細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡、避免造成細(xì)胞損害至關(guān)重要。SOD則是一種金屬蛋白酶，能夠使超氧陰離子發(fā)生歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成過氧化氫和氧氣，消除果蔬組織內(nèi)的自由基并減少氧化應(yīng)激，從而實(shí)現(xiàn)有效保存。例如，將采摘后的蘋果浸漬在含有高濃度SOD的溶液中，能顯著延長(zhǎng)蘋果保鮮期，保持其脆度和顏色。

再如，很多水果和蔬菜在切割或損傷后，由于細(xì)胞破裂，多酚氧化酶（PPO）在接觸到氧氣和底物時(shí)會(huì)引發(fā)酶促褐變，導(dǎo)致產(chǎn)品顏色變暗，風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降。通過調(diào)控PPO的活性，可以有效防止果蔬在切割、碰撞后的褐變反應(yīng)。例如，香蕉、梨子、土豆等蔬菜水果在采摘后容易快速褐變，此時(shí)可以通過使用葡萄糖氧化酶（GOD）進(jìn)行處理。GOD是一種能夠催化葡萄糖氧化并產(chǎn)生過氧化氫的酶。在有氧條件下，GOD可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸和過氧化氫，而過氧化氫隨后可被過氧化氫酶分解成水和氧氣。該系列反應(yīng)可以消耗氧氣，減少氧氣參與酶促褐變反應(yīng)，從而保持果蔬的色澤，延長(zhǎng)其貨架期。

（三）天然抗菌保鮮技術(shù)

天然抗菌保鮮技術(shù)主要通過從多種植物中提取具有廣譜抗菌性能、能有效抑制霉菌和細(xì)菌生長(zhǎng)，同時(shí)具有良好抗氧化性的天然抗菌物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)保鮮，該類物質(zhì)包括植物精油、多酚、黃酮類化合物等。

植物精油，如薄荷油、肉桂油和百里香油等，富含多種具有抗菌活性的化合物，如單萜和倍半萜等，能夠有效破壞微生物細(xì)胞膜，抑制其生長(zhǎng)繁殖。例如，在草莓保鮮中，采用薄荷油噴霧處理，不僅能顯著降低草莓表面的微生物數(shù)量，還能保持草莓的新鮮度和口感，延長(zhǎng)貨架期。又如，芒果保鮮時(shí)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。通過構(gòu)建高良姜精油可食膜覆蓋在芒果表面，可以形成物理屏障，減少水分流失和微生物入侵，同時(shí)精油成分還能夠抑制芒果表面的病原微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)芒果保質(zhì)期。

多酚和黃酮類化合物廣泛存在于茶葉、葡萄籽、石榴皮等植物中，不僅能抑制微生物活動(dòng)，還具有強(qiáng)大的抗氧化能力，能夠清除自由基、減緩食品氧化。例如，將葡萄籽提取物用于蘋果切片的保鮮，可以顯著減少氧化變色，保持蘋果脆度和風(fēng)味，同時(shí)延長(zhǎng)其保鮮時(shí)間。

（四）基因工程保鮮技術(shù)

基因工程技術(shù)主要通過引入或編輯特定基因，如抗病基因、成熟調(diào)節(jié)基因等，從根本上改變果蔬的生理特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)成熟和衰老過程的精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)而達(dá)到保鮮的目的。該技術(shù)不僅能延長(zhǎng)果蔬貨架期，還能提升其抗逆性，增強(qiáng)果蔬對(duì)病害、極端環(huán)境的抵抗力，提高果蔬的產(chǎn)量和品質(zhì)。

一方面，可以應(yīng)用基因工程技術(shù)抑制乙烯合成，實(shí)現(xiàn)果蔬的貯藏保鮮。乙烯是一種植物激素，能加速果蔬成熟和衰老。通過基因工程技術(shù)抑制果蔬體內(nèi)乙烯合成相關(guān)基因的作用，可以延緩成熟過程、延長(zhǎng)貨架期。例如，轉(zhuǎn)基因番茄通過抑制1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶（ACC合酶）的活性，可減少乙烯產(chǎn)生，減緩番茄成熟速度，保鮮時(shí)間延長(zhǎng)一倍以上。又如，CRISPR-Cas9系統(tǒng)是一種精確的基因編輯工具，可以定點(diǎn)修改基因序列，刪除、插入或替換特定DNA片段，從而改變植物的性狀。通過CRISPR-Cas9技術(shù)編輯香蕉的乙烯合成基因，可以大幅度降低采后香蕉的乙烯釋放量，使香蕉儲(chǔ)藏期從原來的22d延長(zhǎng)到80d以上。

另一方面，基因工程技術(shù)還能通過引入抗病、耐旱、耐鹽堿等基因，提高果蔬的環(huán)境適應(yīng)能力。例如，利用基因編輯技術(shù)，向馬鈴薯中導(dǎo)入抗晚疫病基因，可使馬鈴薯植株對(duì)晚疫病的抵抗力顯著增強(qiáng)，從而有效減少病害造成的損失，提高產(chǎn)量。

盡管基因工程保鮮技術(shù)在果蔬保鮮領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但其發(fā)展也面臨著倫理、安全等方面的爭(zhēng)議。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和社會(huì)認(rèn)知深化，如何平衡技術(shù)創(chuàng)新與倫理規(guī)范，將是該領(lǐng)域未來發(fā)展需要持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。

綜上，生物保鮮技術(shù)不但解決了傳統(tǒng)保鮮方法存在的問題，如化學(xué)殘留、環(huán)境污染等，而且在提高果蔬品質(zhì)、延長(zhǎng)貨架期、保障食品安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面展現(xiàn)出了巨大潛力。隨著生物技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來果蔬貯藏保鮮領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更多綠色、高效的解決方案。

作者簡(jiǎn)介：何雨芹（2004-），女，彝族，云南彌勒人，大學(xué)本科在讀，研究方向?yàn)樯锟茖W(xué)。