每當看到新鮮葡萄滲出酒味，或是芒果表皮浮現黑斑，我們都在見證一場微觀世界的“真菌入侵”。這些看似普通的腐敗現象背后，是灰葡萄孢霉(Botrytis cinerea)、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和膠孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)等真菌的“杰作”。它們通過分泌胞外酶破壞水果表皮，消耗水果營養物質，劣化感官品質甚至產生毒素，每年在全球范圍內造成價值千億元的農產品損失，這個數字足以讓每個水果愛好者扼腕。

圖片來源：央視新聞

“要是水果的新鮮期再長一點就好了……”“怎么才能延長水果的保質期呢？”你是否也有過這樣的想法？針對這一需求，中國科學院成都生物研究所微生物源農藥與制劑研發創新團隊的科學家們已經找到了高效、安全、無污染的解決方案！

大自然的“抗菌戰士”——伊枯草菌素A

過去，為了讓水果“活”得久一點，果農和商家常噴灑化學殺菌劑使其保鮮。這些藥劑雖然能暫時趕走真菌，但也存在問題：化學殘留可能危害人體健康，長期使用還會污染環境。隨著消費者對“零農殘”需求的增長，科學家將目光轉向了自然界本身——那些與真菌搏斗了億萬年的微生物拮抗系統。

在自然界中，潛藏著一支特殊的“抗菌特工隊”——伊枯草菌素A（Iturin A，簡稱IA），它是由土壤中某些芽孢桿菌分泌的脂肽化合物。這種由氨基酸和脂肪酸構成的環狀分子，堪稱植物病原真菌的“天敵克星”。它的殺菌原理頗具智慧：化身一把分子鑰匙，精準識別真菌細胞膜，在其表面形成孔洞，破壞細胞膜完整性，導致真菌因功能障礙而死亡。

實驗證明，IA對多種常見農業致病真菌都表現出強烈的抑制效果。不論是導致葡萄采后腐爛的酵母菌和灰葡萄孢霉菌，還是引發芒果炭疽病（是指一種在芒果表面形成黑褐色病斑的嚴重真菌性病害，病果商品價值可完全喪失）的膠孢炭疽菌，都難以招架IA的攻勢。更難得的是，這種生物抗菌劑具有優異的環保特性：不僅對哺乳動物安全無害，還能在自然環境中完全降解，避免了傳統化學農藥殘留產生的環境污染問題。

伊枯草菌素A對絲狀真菌和酵母細胞的破壞

（圖片來源：參考文獻[3][4]）

不過，這位“真菌殺手”也有自己的軟肋——其分子結構在陽光直射、雨水沖刷或酶解作用下容易“散架”失活。且由于基礎應用研究相對滯后，截至目前，IA還未在具體場景中實現商業化應用。

打造“納米時間膠囊”和“復合膜盾牌”，鎖住水果鮮美

近期，我們團隊（中國科學院成都生物研究所微生物源農藥與制劑研發創新團隊）取得了一項突破性進展：從芽孢桿菌發酵液中提取出天然抗菌劑IA，并巧妙地用蝦蟹殼中提取的殼聚糖為它打造了兩套“作戰裝備”：一是直徑只有頭發絲1/100的納米微膠囊，二是可食用復合膜。在“外掛”裝備的加持下，這種保鮮劑不僅能精準抑制病原真菌生長，還具備可降解的特性，達到了“以自然之道，還治自然之身”的環保效果。

這種新型制劑有四大“超能力”：

持久保鮮：納米膠囊如同微型“時間膠囊”，將抗菌分子封裝進去后，能持續16天緩慢釋放抗菌成分，遠超普通保鮮劑的效果。

耐受性強：實驗證明，即使在230℃高溫或長期潮濕環境下，這些納米膠囊“戰士”依然能保持戰斗力。

雙重防護：殼聚糖在減少水果水分散失的同時，也具有一定的抗菌能力，和IA搭配就像“雙劍合璧”，對真菌形成雙重打擊。

免疫誘導：IA和殼聚糖還能協同激活水果自身的免疫系統，增強對病原真菌抗性，進一步減少采后病原真菌侵染帶來的損失。

IA/殼聚糖納米微膠囊的掃描電鏡成像

（圖片來源：參考文獻[1]）

葡萄不霉、芒果不爛，放半個月依然新鮮

那么，這種新型保鮮劑的實際效果如何呢？我們用葡萄和芒果做了兩場實驗，答案讓人驚喜！

實驗一：巨峰葡萄常溫保鮮

我們選用巨峰葡萄進行了常溫貯藏實驗。結果顯示，清水對照組的葡萄貯藏至第8天就慘不忍睹——果梗干枯，果實凹陷變形并長出霉斑，已不能作為商品銷售。而經過IA/殼聚糖納米微膠囊處理的葡萄，即使到了第16天，表面依然光滑，僅有約12%的果粒出現變質，果實硬度和色澤都得到較好的保持。數據顯示，經16天常溫貯藏，IA/殼聚糖納米微膠囊處理的葡萄腐爛率比清水對照組降低了52.28%，失重率也減少了41.2%，仍符合商業銷售標準。

IA/殼聚糖納米微膠囊對巨峰葡萄常溫貯藏的保鮮效果

CK、CKM、CS、IA/CS分別為清水對照組，空載殼聚糖納米微膠囊處理組，高濃度殼聚糖溶液處理組、IA/殼聚糖納米微膠囊處理組。

A、B、C箭頭分別指示儲存后葡萄果粒表面凹陷，果粒表面霉斑及腐敗，果粒脫落。

（圖片來源：參考文獻[1]）

實驗二：臺農芒果冷藏保鮮

芒果冷藏保鮮實驗更讓人眼前一亮。經20天的冷庫貯藏，清水對照組的芒果被炭疽病斑“霸占”，病斑平均直徑22毫米，果肉品質嚴重下降。而經IA/殼聚糖復合膜處理的芒果，病斑直徑縮小到6.8毫米，面積減少90%以上，病情嚴重指數從68.9%降到26%，控制效率高達62.3%！

同時，相比于清水對照組，經IA/殼聚糖復合膜處理后的臺農芒果實硬度增加42.8%，失重率降低47.9%，可溶性固形物提升27.6%，總酸含量增加了125%，吃起來風味更足！更厲害的是，這層膜還能“激活”芒果自身的“免疫系統”，讓果肉里的抗逆酶活性大幅提高，更好地抵御外來病原侵染及不良貯運環境帶來的傷害。

IA/殼聚糖復合膜對臺農芒果冷庫貯藏的保鮮效果

CK、CTS、IA、CTS-IA分別為清水對照組，殼聚糖溶液處理組、IA溶液處理組，IA/殼聚糖復合膜處理組。

（圖片來源：參考文獻[2]）

未來應用：讓更多水果“穿上”天然防護衣

科學家們研發的“天然抗菌衣”不僅能有效延長葡萄、芒果的保鮮期，還可推廣到草莓、柑橘等易腐水果，在運輸儲存過程中形成抗菌屏障。相比傳統化學殺菌劑，這種依靠土壤細菌的天然防護方法規避了農藥殘留風險，讓消費者吃上更安全健康水果，同時，還能顯著減少果蔬損耗帶來的經濟損失。

這一創新成果，巧妙地將土壤細菌的抗菌特性與納米技術結合，讓我們離既新鮮又環保的飲食生活更近了一步。從長遠來看，這項技術正在推動一場綠色農業革命。暢想一下，在未來，超市里每顆水果都穿上這層隱形“防護服”，不僅可以延長水果的保鮮期，更能實現從田間到餐桌的全程綠色防護，讓消費者吃得更放心！

參考文獻：

[1] Li Z , Bi X , Xie X ,et al.Preparation and characterization of Iturin A/chitosan microcapsules and their application in post-harvest grape preservation[J].International Journal of Biological Macromolecules: Structure, Function and Interactions,2024(Pt.1):275.DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.134086.

[2] Li Z , Bi X , Dai Y ,et al.Enhancing mango anthracnose control and quality maintenance through chitosan and iturin A coating[J].Food Science and Technology/Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 2024, 198(000):12.DOI:10.1016/j.lwt.2024.115955.

[3]代富英,周金燕,譚紅.捷安肽素抗真菌作用機理研究[J].成都醫學院學報, 2006, 1(2):5.DOI:10.3969/j.issn.1674-2257.2006.02.002.

[4]Li Z , Jiao W , Bi X ,et al.Inhibitory effect and mechanism of lipopeptide Iturin A on food spoilage yeasts[J].Food Bioscience, 2025, 68.DOI:10.1016/j.fbio.2025.106570.

出品：科普中國

作者：李哲敏（中國科學院成都生物研究所）

監制：中國科普博覽