“盛夏白纱”在华南国家植物园惊艳绽放!海杧果迎来最佳观赏期
“盛夏白纱”在华南国家植物园惊艳绽放!海杧果迎来最佳观赏期
“盛夏白纱”在华南国家植物园惊艳绽放!海杧果迎来最佳观赏期每当看到新鲜葡萄渗出酒味,或是芒果表皮(biǎopí)浮现黑斑,我们都在(zài)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(pútáo)孢霉、酿酒酵母和胶孢炭疽菌等真菌的“杰作(jiézuò)”。它们通过分泌胞外酶破坏(pòhuài)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(quánqiú)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。
“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(guò)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(zhìjì)研发创新团队的科学家(kēxuéjiā)们已经找到了高效(gāoxiào)、安全、无污染的解决方案!
大自然的“抗菌(kàngjūn)战士”——伊枯草菌素 A
过去(guòqù),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(dàn)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(língnóngcán)”需求的增长,科学家将目光转向(zhuǎnxiàng)了自然界本身——那些与真菌搏斗了亿万年的微生物拮抗(jiékàng)系统。
在自然界中(zhōng),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(tài)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(yībǎ)分子钥匙,精准识别真菌细胞膜(xìbāomó),在其表面形成(xíngchéng)孔洞,破坏细胞膜完整性,导致真菌因功能障碍而(ér)死亡。
实验证明,IA 对多种(duōzhǒng)常见农业致病真菌都(dōu)表现(biǎoxiàn)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(huī)葡萄孢霉菌,还是引发芒果炭疽病(是指一种在芒果表面(biǎomiàn)形成黑褐色病斑的严重(yánzhòng)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(zhōng)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(yī)枯草菌素 A 对丝状(sīzhuàng)真菌和酵母细胞的破坏 图片来源:参考文献[3][4]
不过(bùguò),这位“真菌杀手”也有自己的软肋——其分子结构在(zài)阳光(yángguāng)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(nàmǐ)时间胶囊”
和“复合膜盾牌”,锁住水果(shuǐguǒ)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(zhìjì)研发创新团队取得了一项突破性进展。即从(cóng)芽孢(yábāo)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(dǎzào)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(fùhémó)。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(jùbèi)可降解的特性,达到了“以自然之道,还治(háizhì)自然之身”的环保效果。
这种新型制剂有(yǒu)四大“超能力”:
持久保鲜:纳米胶囊(jiāonáng)如同微型“时间胶囊”,将抗菌分子封装进去(jìnqù)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(nàishòuxìng)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(jiāonáng)“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(de)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(dǎjī)。
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(bìngyuán)真菌抗性,进一步减少(jiǎnshǎo)采后病原真菌侵染带来的损失。
IA/壳聚糖纳米(nàmǐ)微胶囊(wēijiāonáng)的扫描电镜成像 图片来源:参考文献[1]
葡萄不霉(bùméi)、芒果不烂,
那么,这种新型保鲜剂的实际效果如何呢?研究员用葡萄和(hé)芒果做了(le)两场实验,答案让人惊喜!
1.实验一:巨峰(jùfēng)葡萄常温保鲜
研究员(yánjiūyuán)选用巨峰葡萄进行了(le)常温贮藏(zhùcáng)实验(shíyàn)。结果显示,清水对照组的(de)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(kéjùtáng)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(yuē) 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(biāozhǔn)。
IA/壳聚糖(kéjùtáng)纳米微胶囊(wēijiāonáng)对巨峰葡萄常温贮藏的保鲜效果 CK、CKM、CS、IA/CS 分别(fēnbié)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(róngyè)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(guǒlì)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]
2.实验二:台农芒果冷藏(lěngcáng)保鲜
芒果冷藏保鲜实验(shíyàn)更让人眼前一亮。经 20 天的(de)冷库(lěngkù)贮藏,清水对照组的芒果被炭疽病斑(bìngbān)“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(yǐshàng),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(shí)硬度(yìngdù)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(qǐlái)风味更足!更厉害(lìhài)的是(shì),这层膜还能“激活”芒果自身(zìshēn)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(mángguǒ)冷库贮藏的(de)保鲜效果(xiàoguǒ) CK、CTS、IA、CTS-IA分别为清水对照组(zǔ),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]
让更多水果“穿上”天然防护衣(fánghùyī)
科学家们研发的“天然抗菌衣(yī)”不仅能有效延长(yáncháng)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(shājūnjì),这种依靠土壤细菌的天然防护方法规避了农药(nóngyào)残留风险,让消费者吃上更安全健康水果,同时,还能显著(xiǎnzhù)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(lí)既新鲜又环保的饮食生活更近了一步。从长远来看(láikàn),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(měikē)水果(shuǐguǒ)都穿上这层隐形“防护服”,不仅(bùjǐn)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!
[3]代富英,周金燕(zhōujīnyàn),谭红.捷安肽素抗真菌(kàngzhēnjūn)作用机理研究(yánjiū)[J].成都(chéngdū)医学院学报, 2006, 1(2):5.DOI:10.3969/j.issn.1674-2257.2006.02.002.
作者丨李哲敏 中国科学院成都生物研究所(yánjiūsuǒ)

每当看到新鲜葡萄渗出酒味,或是芒果表皮(biǎopí)浮现黑斑,我们都在(zài)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(pútáo)孢霉、酿酒酵母和胶孢炭疽菌等真菌的“杰作(jiézuò)”。它们通过分泌胞外酶破坏(pòhuài)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(quánqiú)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。

“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(guò)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(zhìjì)研发创新团队的科学家(kēxuéjiā)们已经找到了高效(gāoxiào)、安全、无污染的解决方案!
大自然的“抗菌(kàngjūn)战士”——伊枯草菌素 A
过去(guòqù),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(dàn)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(língnóngcán)”需求的增长,科学家将目光转向(zhuǎnxiàng)了自然界本身——那些与真菌搏斗了亿万年的微生物拮抗(jiékàng)系统。
在自然界中(zhōng),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(tài)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(yībǎ)分子钥匙,精准识别真菌细胞膜(xìbāomó),在其表面形成(xíngchéng)孔洞,破坏细胞膜完整性,导致真菌因功能障碍而(ér)死亡。
实验证明,IA 对多种(duōzhǒng)常见农业致病真菌都(dōu)表现(biǎoxiàn)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(huī)葡萄孢霉菌,还是引发芒果炭疽病(是指一种在芒果表面(biǎomiàn)形成黑褐色病斑的严重(yánzhòng)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(zhōng)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(yī)枯草菌素 A 对丝状(sīzhuàng)真菌和酵母细胞的破坏 图片来源:参考文献[3][4]
不过(bùguò),这位“真菌杀手”也有自己的软肋——其分子结构在(zài)阳光(yángguāng)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(nàmǐ)时间胶囊”
和“复合膜盾牌”,锁住水果(shuǐguǒ)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(zhìjì)研发创新团队取得了一项突破性进展。即从(cóng)芽孢(yábāo)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(dǎzào)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(fùhémó)。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(jùbèi)可降解的特性,达到了“以自然之道,还治(háizhì)自然之身”的环保效果。
这种新型制剂有(yǒu)四大“超能力”:
持久保鲜:纳米胶囊(jiāonáng)如同微型“时间胶囊”,将抗菌分子封装进去(jìnqù)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(nàishòuxìng)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(jiāonáng)“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(de)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(dǎjī)。
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(bìngyuán)真菌抗性,进一步减少(jiǎnshǎo)采后病原真菌侵染带来的损失。

IA/壳聚糖纳米(nàmǐ)微胶囊(wēijiāonáng)的扫描电镜成像 图片来源:参考文献[1]
葡萄不霉(bùméi)、芒果不烂,
那么,这种新型保鲜剂的实际效果如何呢?研究员用葡萄和(hé)芒果做了(le)两场实验,答案让人惊喜!
1.实验一:巨峰(jùfēng)葡萄常温保鲜
研究员(yánjiūyuán)选用巨峰葡萄进行了(le)常温贮藏(zhùcáng)实验(shíyàn)。结果显示,清水对照组的(de)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(kéjùtáng)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(yuē) 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(biāozhǔn)。

IA/壳聚糖(kéjùtáng)纳米微胶囊(wēijiāonáng)对巨峰葡萄常温贮藏的保鲜效果 CK、CKM、CS、IA/CS 分别(fēnbié)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(róngyè)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(guǒlì)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]
2.实验二:台农芒果冷藏(lěngcáng)保鲜
芒果冷藏保鲜实验(shíyàn)更让人眼前一亮。经 20 天的(de)冷库(lěngkù)贮藏,清水对照组的芒果被炭疽病斑(bìngbān)“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(yǐshàng),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(shí)硬度(yìngdù)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(qǐlái)风味更足!更厉害(lìhài)的是(shì),这层膜还能“激活”芒果自身(zìshēn)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(mángguǒ)冷库贮藏的(de)保鲜效果(xiàoguǒ) CK、CTS、IA、CTS-IA分别为清水对照组(zǔ),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]
让更多水果“穿上”天然防护衣(fánghùyī)
科学家们研发的“天然抗菌衣(yī)”不仅能有效延长(yáncháng)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(shājūnjì),这种依靠土壤细菌的天然防护方法规避了农药(nóngyào)残留风险,让消费者吃上更安全健康水果,同时,还能显著(xiǎnzhù)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(lí)既新鲜又环保的饮食生活更近了一步。从长远来看(láikàn),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(měikē)水果(shuǐguǒ)都穿上这层隐形“防护服”,不仅(bùjǐn)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!
[3]代富英,周金燕(zhōujīnyàn),谭红.捷安肽素抗真菌(kàngzhēnjūn)作用机理研究(yánjiū)[J].成都(chéngdū)医学院学报, 2006, 1(2):5.DOI:10.3969/j.issn.1674-2257.2006.02.002.
作者丨李哲敏 中国科学院成都生物研究所(yánjiūsuǒ)

相关推荐
评论列表
暂无评论,快抢沙发吧~
你 发表评论:
欢迎