炎炎夏日，又到了大快朵颐各色水果的好时节。或许不少人和我有一样的感觉：水果确实香甜可口，但可惜太容易变质了。
从拎回家的那一刻起，我仿佛就已经加入了一场与腐烂赛跑的战斗。
事实上，水果容易变质不只是日常生活中的小烦恼，更是令全球科学家头疼的大难题。
保质期太短，意味着在从果园到餐桌的整个供应链上，水果的损耗巨大，成本增加。
研究估计，每年有多达一半的种植水果会被丢弃。因此，如果能延长水果的保鲜时间，就能减少食物浪费，这对食物紧缺的地区尤为重要。
说到延长保质期，恐怕许多人脑海中都会立刻浮现出各种“恶名昭彰”的防腐剂。有没有既安全又高效的水果保鲜方法呢？
今年 5 月 31 日，在一篇发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的论文中，陕西师范大学的杨鹏课题组（冯娜、孔佳和杨鹏）就开发了一种可食用的水果保鲜涂层，它不仅能将完整水果的室温保质期延长至原来的 5 倍，甚至连鲜切水果在冷藏条件下都能保鲜 10 天。
ALP 涂层可以将鲜切水果的冷藏保质期延长到 10 天之久，图中是冷藏条件（4°C，湿度 50%）下的保鲜效果，第一行为未经处理的鲜切水果，第二行为 ALP 涂层处理过的水果（图片来源：原论文）
全方位防腐
水果之所以容易变质，其实是多种因素共同作用的结果。除了微生物的侵袭，水果自身的生命活动也是一个重要原因。
比如苹果、香蕉、猕猴桃等呼吸跃变型水果，在采摘后仍会释放乙烯等气体，使其继续成熟。因此，市面上的一些保鲜手段会通过减缓水果的新陈代谢来延长它们的保质期。此外，水果在储存过程中还会损失水分和营养，导致口感和风味下降。
意识到令水果变质的几大罪魁祸首后，杨鹏很快意识到，他一直研究的一类材料——蛋白质淀粉样聚集体，或许可以从多个层面同时应对这个难题。
ALP 涂层保鲜原理（图片来源：原论文）
蛋白质淀粉样聚集体是一种特殊的蛋白质聚集形式，在自然界中广泛存在。人们最熟悉的例子，可能是阿尔茨海默病患者大脑中的淀粉样蛋白斑块。
但杨鹏指出，淀粉样聚集体并不都是坏的，它们也参与了许多正常的生命活动。例如，植物会以这种方式储存蛋白质；而在儿童换牙过程中，新的牙齿生成也离不开蛋白质淀粉样聚集体来引导羟基磷灰石再生。不同蛋白质形成的淀粉样聚集体，生理性功能也千差万别。
这些天然的蛋白质淀粉样聚集体有一个显著的特性：黏附性极强。
杨鹏团队设想，如果能把它们制成薄膜，涂在水果表面，就可以阻隔水果与外界环境的接触，既能隔绝氧气进入，减缓新陈代谢，又能锁住水分，延缓风味流失。
然而，人工合成的淀粉样聚集体通常不具备这样强的黏附力。杨鹏指出，用传统方法制备的蛋白质淀粉样聚集体通常比较“硬”，黏附效果不佳，而且往往难以降解，存在一定的生物安全隐患。
此外，用传统实验方法制备人工淀粉样聚集体，这个过程依赖于高温、有机试剂和极强的酸性，效率不高（几十小时才能形成少量纳米纤维），也与低碳、绿色化学的理念相悖。
幸运的是，杨鹏课题组此前已经开发了一种方法，能通过温和地打断蛋白质分子内的二硫键，制备出一种黏附力强、易降解的“类淀粉样聚集体”（ALP）。
这种材料非常柔软，一旦与物体表面接触，便能迅速铺展成一层薄薄的涂层，紧紧黏附其上，甚至比天然蛋白质淀粉样聚集体的黏附力更高。
ALP 能迅速在水果的蜡质层表面形成一层薄膜（图片来源：原论文）
更关键的是，在制备过程中，ALP 表面会暴露出多种活性官能团，它们一方面能增强涂层的结构稳定性，另一方面也可以提升涂层的黏附力，使涂层既能附着于果皮的蜡质表面，也能稳定结合在鲜切水果的果肉表面。
为了让 ALP 涂层在延缓水果代谢的同时具备杀菌能力，杨鹏团队选用了人体内天然存在的一种抗菌蛋白——溶菌酶。它可以破坏细菌的细胞壁，从而起到抑菌作用。
研究人员将半胱氨酸和溶菌酶混合，使溶菌酶变成扁平的 ALP 结构的同时，也保持了部分杀菌活性。而 ALP 表面的正电荷和疏水基团，也进一步增强了它的杀菌能力。
此外，半胱氨酸本身也具有抗氧化特性，也有利于水果保鲜。
杨鹏团队还在这种溶菌酶涂层中加入了两种安全可食用的天然物质——海藻酸钠和纤维素纳米晶体，进一步增强了涂层的成膜能力和气体屏障性能。
其中，海藻酸钠能增强涂层的柔韧性和附着力，纤维素纳米晶体则在保证涂层强度和柔韧性的同时，还能保持低透气性，有效地延缓了水果的呼吸强度和水分流失，实现了多重防护。
果切 10 天不坏
杨鹏团队对 17 种水果进行了测试，其中既包括草莓、枇杷、冬枣、金橘等非呼吸跃变型水果，也包括圣女果、芒果、油桃、香蕉、猕猴桃、无花果、枸杞等呼吸跃变型水果。无论是哪一类，涂层都表现出了良好的保鲜效果。
实验结果显示，这种涂层显著延长了水果的保质期，最长可延长至原来的 5 倍。
例如，在常温条件（23°C，湿度 50%）下，未处理的草莓在第 4 天就已经开始腐烂，到第 10 天已然完全腐烂，但过了这么久，涂有 ALP 的草莓仍无明显变化。
类似地，ALP 涂层对其他水果也展现出了显著的保鲜效果：枇杷的保质期从 4 天延长至 16 天，冬枣从 12 天延长至 21 天，金橘从 15 天延长至 30 天，圣女果从 6 天延长至 16 天。即
使是极易腐烂的芒果、油桃、香蕉和猕猴桃，保质期也从短短 2 天延长至 8 天，保质期只有 1 天的无花果和枸杞，则分别延长至 3 天和 5 天。
ALP 涂层可以极大程度延长不同水果的保质期，图中是常温条件（23°C，湿度50%）下的保鲜效果（图片来源：原论文）
令人惊喜的是，即使在高温环境下，ALP 涂层依然能维持稳定的保鲜效果。
在 37°C 条件下，芒果和草莓的保质期分别延长了 3 天和 4 天；而在更极端的 42°C 下，其保质期也分别延长了 2 天和 3 天。
研究团队还测试了 ALP 涂层对鲜切水果的保鲜效果。
实验结果显示，在冷藏条件（4°C，湿度 50%）下，未经处理的果切拼盘在第 4 天就开始出现褐变和腐烂，而使用 ALP 涂层处理的果切拼盘直到第 10 天依然色泽鲜亮、质地良好。
而且，即使在 42°C 的极端高温下，ALP 涂层也能使鲜切苹果的保质期延长 2 倍。
ALP 涂层在不同温度下的保鲜效果，图中以鲜切苹果作为示例（图片来源：原论文）
更重要的是，电子鼻和电子舌等测试结果显示，ALP 保鲜涂层不仅延长了水果的保质期，还能有效保留其营养、风味和质地，整体口感和新鲜度更持久。
杨鹏表示，这种保鲜涂层原料简单且天然，制备过程仅需中性水溶液，无需额外添加其他任何化学成分，因此十分安全。
他们也通过动物实验验证了 ALP 涂层的食用安全性。而且无论是在人体内还是自然环境中，这种涂层都易于分解，降解的产物也无毒无害，不会造成环境污染与人体危害，可以实现绿色循环利用。此外，ALP 涂层也可以轻易地被水洗掉。
除了保鲜效果显著，这种涂层在环保和经济性方面都具备显著优势。
与高成本、高能耗的冷链运输相比，ALP 涂层不仅便于常温储存，还能显著减少碳排放。
以圣女果为例，传统冷链存储下，圣女果的保质期仅为 4 天，每千克产生约 0.055 千克碳排放；而使用 ALP 涂层处理后，圣女果可在室温下保存 10 天，碳排放仅为冷藏保鲜的十分之一。
根据团队的初步计算结果，使用 ALP 储存水果的成本非常低，小试规模下每千克水果的保鲜费用仅为 0.65 元，未来扩大生产规模还可进一步大幅降低保鲜经济成本。
或许在不远的将来，我们在安心享受水果甘甜的同时，就再也不需要与腐烂赛跑啦！
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