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

一、生物貯藏保鮮技術概述

生物貯藏保鮮技術的核心理念在于通過生物或生物制品控制食品儲存環(huán)境中的微生物活動，以減少食品腐爛和變質(zhì)，達到延長食品貨架期的目的，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，抑制或殺死導致食品腐敗的微生物；另一方面，利用益生菌等競爭性微生物，在食品表面形成一層保護膜，競爭性地占據(jù)微生物生長空間，減少有害微生物的生長機會。

二是環(huán)境調(diào)節(jié)作用。一方面，調(diào)節(jié)儲存環(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速度；另一方面，通過控制溫濕度實現(xiàn)保鮮，如維持一個接近0℃的穩(wěn)定溫度和適當濕度，可以減緩食品的新陳代謝和微生物活動。

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，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抗病性和耐儲性的作物品種，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峻挑戰(zhàn)

在食品行業(yè)，貯藏保鮮技術扮演著至關重要的角色，不僅關乎食品品質(zhì)與風味，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。不同果蔬對溫度、濕度、氣體環(huán)境的敏感度差異顯著，需要個性化貯藏條件，而實際情況下并不能完全滿足。其次，果蔬在采收后繼續(xù)成熟，成熟度的變化會直接影響其品質(zhì)和貨架壽命。過熟會導致軟化、腐爛，而未熟則可能失去風味和食用價值。最后，果蔬產(chǎn)品在采收和處理過程中的機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、設備投資大、維護成本高等問題。例如，傳統(tǒng)冷庫的周期性化霜會破壞恒定溫度環(huán)境，影響保鮮效果。其次，化學防腐劑雖能有效抑制微生物生長，但長期使用可能會給人體帶來健康風險，并污染環(huán)境。最后，盡管生物保鮮技術（如使用益生菌、天然抗菌劑等）更安全、環(huán)保，但由于研發(fā)成本和技術門檻均較高，要想全面推廣應用還受到一定限制。

（三）市場經(jīng)濟特點帶來的挑戰(zhàn)

首先，從田間到餐桌的長鏈條中，缺乏高效協(xié)調(diào)，預冷、分級、包裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的延誤和不當操作，直接影響著果蔬新鮮度。其次，果蔬價格受季節(jié)性、天氣、供需關系等多種因素影響，價格波動大，市場預測困難，阻礙了農(nóng)戶和企業(yè)對保鮮技術的投入。最后，消費者對果蔬品質(zhì)、安全性、營養(yǎng)價值和外觀的要求越來越高，單一的保鮮技術已難以滿足市場細分化需求。

三、生物技術在果蔬貯藏保鮮中的應用

（一）微生物保鮮技術

微生物保鮮技術主要利用有益微生物，如乳酸菌、酵母菌等，通過其競爭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，從而實現(xiàn)果蔬的長期保鮮。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)造一個良好的酸性條件，既能抑制腐敗細菌和霉菌的滋生，還能夠促進果蔬表面形成一層保護性生物膜，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特的風味，更能顯著延長其保質(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，延長其新鮮度；葡萄保鮮則主要利用假絲酵母的強大防腐功能，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，并提供一種主動防御機制，增強果蔬的自我保護能力。相較于傳統(tǒng)的化學防腐劑，該技術表現(xiàn)出較為明顯的環(huán)境友好性。這主要是因為該技術降低或避免了果蔬貯藏保鮮中化學藥劑的使用，減少了果蔬中的化學殘留，降低了對生態(tài)環(huán)境的潛在危害，滿足了消費者對健康、安全食品的要求。隨著公眾環(huán)保意識的增強和對綠色、有機產(chǎn)品的青睞，微生物保鮮技術正逐漸成為果蔬保鮮領域的主流技術。

（二）酶保鮮技術

酶保鮮技術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)相關酶活性，進而減緩果蔬的成熟老化過程，保持其新鮮度和營養(yǎng)價值。

比如，在果蔬貯藏過程中，細胞內(nèi)的氧化應激反應會生成大量自由基，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，廣泛存在于細胞的過氧化物體內(nèi)，對于維持細胞內(nèi)的氧化還原平衡、避免造成細胞損害至關重要。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激，從而實現(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，由于細胞破裂，多酚氧化酶（PPO）在接觸到氧氣和底物時會引發(fā)酶促褐變，導致產(chǎn)品顏色變暗，風味和營養(yǎng)價值下降。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。例如，香蕉、梨子、土豆等蔬菜水果在采摘后容易快速褐變，此時可以通過使用葡萄糖氧化酶（GOD）進行處理。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。該系列反應可以消耗氧氣，減少氧氣參與酶促褐變反應，從而保持果蔬的色澤，延長其貨架期。

（三）天然抗菌保鮮技術

天然抗菌保鮮技術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菌生長，同時具有良好抗氧化性的天然抗菌物質(zhì)來實現(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胞膜，抑制其生長繁殖。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，延長貨架期。又如，芒果保鮮時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，同時精油成分還能夠抑制芒果表面的病原微生物生長，延長芒果保質(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，還具有強大的抗氧化能力，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，保持蘋果脆度和風味，同時延長其保鮮時間。

（四）基因工程保鮮技術

基因工程技術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，實現(xiàn)對成熟和衰老過程的精準調(diào)控，進而達到保鮮的目的。該技術不僅能延長果蔬貨架期，還能提升其抗逆性，增強果蔬對病害、極端環(huán)境的抵抗力，提高果蔬的產(chǎn)量和品質(zhì)。

一方面，可以應用基因工程技術抑制乙烯合成，實現(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。通過基因工程技術抑制果蔬體內(nèi)乙烯合成相關基因的作用，可以延緩成熟過程、延長貨架期。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，保鮮時間延長一倍以上。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，使香蕉儲藏期從原來的22d延長到80d以上。

另一方面，基因工程技術還能通過引入抗病、耐旱、耐鹽堿等基因，提高果蔬的環(huán)境適應能力。例如，利用基因編輯技術，向馬鈴薯中導入抗晚疫病基因，可使馬鈴薯植株對晚疫病的抵抗力顯著增強，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在果蔬保鮮領域展現(xiàn)出巨大潛力，但其發(fā)展也面臨著倫理、安全等方面的爭議。隨著技術不斷進步和社會認知深化，如何平衡技術創(chuàng)新與倫理規(guī)范，將是該領域未來發(fā)展需要持續(xù)關注的重點。

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

作者簡介：何雨芹（2004-），女，彝族，云南彌勒人，大學本科在讀，研究方向為生物科學。