能将水果保质期延长5倍陕西师范大学杨鹏教授揭秘水果保鲜“黑科技”

今日新闻 2025年07月23日 15:23 0 admin

电视剧《长安的荔枝》中，雷佳音扮演的李善德通过努力，将鲜荔枝的保鲜期提至11天；现实生活中，陕西师范大学的杨鹏教授团队开发了一种可食用的水果保鲜涂层，不仅能将完整水果的室温保质期延长至原来的5倍，甚至鲜切水果在冷藏条件下都能保鲜10天，相关论文已于近期发表于国际顶级期刊《自然·通讯》。

这背后是什么“黑科技”？近日，华商报大风新闻记者来到陕西师范大学，探访了杨鹏教授团队实验室，专访了化学化工学院教授、博士生导师杨鹏。

>>操作方法

“蛋白质保鲜涂层”喷一下

走进实验室，可以看到实验桌上有序放满了不同的“瓶瓶罐罐”，瓶身上注明标签。实验室里放着好几个大冰柜，冰柜里放着做实验用的水果，还有其他项目所培育的“试验品”。

杨鹏展示了能让水果保鲜的研发产品，是一个小瓶，瓶身上写着“蛋白质水果保鲜涂层”，共100毫升。这个小瓶外形类型一个小喷壶，杨鹏拿来一个苹果，按下小瓶按钮，轻轻一喷，说：“我们研发的是蛋白质类淀粉样聚集体，这样就等于把它们附着在了苹果表面，从而起到保鲜作用。”

保鲜原理是什么呢？杨鹏介绍，总体来说，就是把蛋白质类淀粉样聚集体制成薄膜，涂在水果表面，这样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，还能锁住水分，延缓风味流失。“而且这个涂层是绿色可食用的，很安全。目前已经申请到了国家专利。”

>>研发方向

针对水果变质原因“下手”

杨鹏教授团队是怎么想到研发这个方向呢？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。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防腐剂，那么，有没有既安全又高效的水果保鲜方法呢？

杨鹏介绍，水果之所以容易变质，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。

了解清楚让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。

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。而且，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。

幸运的是，杨鹏课题组此前已经开发了一种方法，能在温和的反应条件下快速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，比天然蛋白质淀粉样聚集体的黏附力更高。

>>效果咋样

既能延缓水果代谢又能杀菌

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，一方面有助于涂层内分子间的氢键形成，增强了涂层的结构稳定性，另一方面可以提升涂层黏附稳定性，从而提高涂层的力学性能和与果皮蜡质层的多重结合能力，为延长水果的储存寿命和改善水果品质提供了有力保障。

为了让ALP涂层在延缓水果代谢的同时具备杀菌能力，杨鹏团队选用了天然存在的一种抗菌蛋白。它可以破坏细菌的细胞壁，从而起到抑菌作用。研究人员通过打断抗菌蛋白分子内二硫键而诱导其发生类淀粉样聚集，使之变成扁平的ALP结构的同时，其ALP表面的正电荷和疏水基团进一步增强了其杀菌能力。此外，ALP本身也具有抗氧化特性，也有利于水果保鲜。

杨鹏团队还在ALP体系中加入了安全可食用的天然多糖和纤维素，进一步增强了涂层的成膜能力和气体屏障性能。其中，天然多糖作为一种生物多糖物质增强了涂层的柔韧性和附着力，纤维素在保证涂层强度和柔韧性的同时，还可以保持低透气性，有效延缓食品呼吸强度和水分流失，从而实现三者协同作用。

>>研究过程

测试了草莓、芒果等17种水果

2012年，杨鹏团队开始研究蛋白质淀粉样聚集体如何成膜成涂层，前后对17种水果进行了测试，包括草莓、枇杷、冬枣、金橘、圣女果、芒果、油桃、香蕉、猕猴桃、无花果、枸杞等。

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℃，湿度50%）下，未处理的草莓第4天即出现了腐烂，涂有ALP的草莓直至第10天仍无明显腐烂。此时，未处理的草莓已完全腐烂。

类似的，该涂层对其他水果也展现出显著的保鲜效果：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。

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℃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℃下，其保质期也分别延长了2天和3天。

研究团队还测试了用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℃，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，整体保质期延长了4倍。而且，即使在42℃的极端高温下，ALP涂层也能使鲜切苹果的保质期延长2倍。

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。

>>显著优势

涂层可食用

每千克水果花费0.65元

这种涂层安全吗？可以食用吗？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，这种涂层都能轻易被降解，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。

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，未来扩大生产规模可进一步大幅降低保鲜经济成本。

>>实际应用

一到两年内将走向市场

作为西安清秀生态科技有限公司的创始人，杨鹏一直致力于推动ALP材料的实际应用。之前，他们已经成功将这一技术用于提升农药的黏附性，从而减少农药的使用量，这款产品已于2024年正式投入市场。如今，杨鹏团队也计划将这款可食用的水果保鲜涂层推向市场，“预计将需要一到两年的时间。”杨鹏说。

杨鹏表示，如果以粉末形式存储，ALP涂层产品可稳定保存数年，便于储运和长期使用。但考虑到农户们的使用习惯，他们还需要开发能稳定存储的保鲜溶液。因此，他们正在持续优化ALP涂层溶液的稳定性和保质期，力求让果农和食品供应商能更方便地使用这一低成本、绿色环保的新型保鲜手段。

>>专家简介

杨鹏陕西师范大学化学化工学院教授、博士生导师，中国化学会高级会员，英国皇家化学会会士(FRSC)，国家WR计划—科技创新领军人才（2019），国家杰出青年基金获得者（2022）。

在国际知名学术期刊发表论文100余篇，获国内、国际发明专利授权40件。获国家二类医疗器械注册证1件，转化牙齿脱敏剂、蛋白膜农药助剂等系列产品5项，获得了陕西省自然科学一等奖（1/4）、中国生物材料学会生物医用高分子材料优秀青年学者奖、全国胶体与界面化学优秀青年教师奖、教育部自然科学二等奖（2项：1/4；3/5）、美团青山科技奖等奖项支持。华商报大风新闻记者任婷文/图