果蔬在人们生活中极为重要，不仅具有较高的营养价值、经济价值，还拥有广阔的市场需求，但其在采收及贮运环节极易出现褐变和腐烂等损耗，导致商品价值下降，影响产业健康发展。因此，如何延长果蔬的贮藏期、实现良好保鲜效果至关重要。下面，本文将从影响果蔬采后保鲜的因素，果蔬的保鲜技术及应用两个方面展开论述，一起来看看吧。
果蔬采后仍进行着生理活动，特别是呼吸跃变型果实（如桃、软枣、猕猴桃等）在成熟后会迅速进入呼吸高峰期，呼吸速率激增。 这一过程伴随着抗氧化能力的降低和细胞膜透性的增加，导致果蔬快速衰老，表现为色泽变差（变暗或变褐等）、硬度和口感下降、水分含量和营养价值减少，以及风味和香气的丧失，有时甚至会产生异味，从而加速果蔬品质的劣变。环境因素，如不适宜的温度、湿度和气体组成，也会对果蔬的衰老和品质劣变产生影响。果蔬采后光合作用基本停止，呼吸作用成为主导生理过程。有氧呼吸分解葡萄糖产生二氧化碳、水和能量（38 ATP），同时释放热能，可能导致温度升高；无氧呼吸则产生乙醇、乳酸等产物，能量释放少且易造成伤害。采后果蔬呼吸强度需降低以减少干物质消耗，但正常的呼吸作用对后熟、新酶合成、自我保护等生理过程至关重要。因此，保鲜的关键在于维持低而正常的呼吸强度，通过物理、化学、生物等手段延长果蔬生命过程，实现保鲜目标。
①细胞壁主要组分的变化
果胶和纤维素作为果实细胞壁的主要组成成分，在水解酶的作用下容易降解，会造成细胞壁的破坏，导致果实软化。原果胶是果胶的主要组成成分，随着贮藏时间的延长，由不溶状态转变为可溶状态，造成细胞的损伤和硬度下降。纤维素由葡萄糖聚合而成，含有氢键，使果实具有一定硬度。半纤维素是存在于纤维素分子中的多聚糖。果实在贮藏过程中纤维素和半纤维素含量呈现相同的变化趋势，随着贮藏时间的延长，含量逐渐降低。
②果实软化相关的水解酶
由于果实的品种和成熟度存在差异，造成细胞壁物质降解的水解酶也不同，细胞壁物质的水解需要多种水解酶协调作用。多聚半乳糖醛酸酶（PG）在果胶酸的水解中起着决定性作用，可将其水解为低聚半乳糖醛酸，导致果实硬度降低，最终造成果实出现软化和衰老情况；果胶甲酯酶（PE）水解果胶酯酸生成果胶酸，为PG的水解作用提供底物果胶酸，进一步导致细胞壁组分的降解，导致软化现象的发生；纤维素酶（Cx）能水解羧甲基纤维素和木葡聚糖，造成细胞壁的损坏，进而导致果实的软化。
③激素
激素对果实软化和成熟的调控是一个复杂过程，需要不同的激素协调作用。其中，生长素是成熟衰老抑制剂，抑制其活性可促进果实成熟。乙烯能促进呼吸作用和淀粉的水解，促进果实的成熟。可抑制乙烯合成酶的活性从而抑制乙烯合成，以延缓果实的软化和衰老。细胞分裂素和赤霉素在果实生长过程可抑制乙烯的生成速率，抑制呼吸作用，延缓果实软化和衰老，延长贮藏时间。采摘后的柿果实，随着贮藏时间的延长，乙烯与脱落酸的含量逐渐上升，而生长素、细胞分裂素、赤霉素含量逐渐下降。
果蔬在采摘、包装和运输过程中容易受到机械损伤，影响其外观和内部品质。贮藏和运输过程中，微生物侵染也是一个不容忽视的问题，病原菌可能在果实表面或内部繁殖，导致腐烂和病害的发生，进一步加速果蔬品质的下降。
目前，果蔬采后保鲜技术主要分为物理保鲜技术、 化学保鲜技术和生物保鲜技术三大类。保鲜技术能有效延长贮藏期、保持良好品质，实现良好保鲜效果。- 低温保鲜是让蔬果处于适宜的低温贮藏环境中，抑制果实的一系列生命活动，延长贮藏期，达到保鲜目的。
- 减压保鲜是使蔬果实处于内压低于外压的贮藏环境中，抑制蔬果生命活动，排除代谢气体，延缓蔬果的成熟和衰老。减压贮藏不仅可以抑制果实硬度的下降，多聚半乳糖醛酸酶（PG）和果胶甲酯酶（PE）活性的下降，而且还能抑制乙烯的生成速率，保持较高的营养成分含量，进而提高贮藏期果实营养品质，延长贮藏时间，达到了较好的保鲜效果。
- 自发气调贮藏（MA）是利用薄膜包装果实，果实通过自身的呼吸作用，造成低O2和高CO2的贮藏环境，进而减少果实的生命活动，达到延长果实贮藏期和保鲜的目的。自发气调贮藏操作简单、成本较低，在我国的保鲜应用中十分普遍。保鲜效果主要取决于包装材料的种类和气孔大小，贮藏环境中气体不能自主调控，若呼吸作用产生的不利气体过多，则会对保鲜产生不良的效果。
- 人工气调贮藏（CA）是通过调节贮藏环境中的气体，抑制果实的呼吸代谢、酶活性和微生物活动，降低果实的细胞壁主要成分的降解，减少细胞壁的损坏，从而达到延长贮藏期和保鲜的效果。人工气调贮藏便于调控贮藏环境的气体，达到最佳的贮藏气体环境，保鲜效果稳定可靠。
（1）1-甲基环丙烯（1-Mehtylcyclo-Propene，1-MCP）处理乙烯是一种植物激素，参与调控果实成熟、衰老等诸多生理过程，能够促进果蔬的色泽、香气、口感和硬度的变化， 但也可能导致果实过度成熟和腐烂。1-MCP作为一种乙烯作用抑制剂，可以通过竞争性地与乙烯受体结合，干扰乙烯信号传导途径，抑制乙烯所诱导的各种生理生化反应，从而有效延缓果蔬成熟和衰老，延长保鲜期和货架期。褪黑素属吲哚类激素，具有清除植物活性氧自由基、促进种子萌发、调节生物节律、调控果实成熟和衰老进程等作用。研究发现，褪黑素处理能够延长采后果蔬贮藏期和货架期，并维持其品质，延缓衰老，在低浓度下也能达到较好的保鲜效果。适宜浓度的外源褪黑素处理可以显著抑制采后果实呼吸速率，推迟呼吸高峰的出现时间，较好地维持果实中的维生素、叶绿素、总酚含量，有效保持果实的风味和营养品质。褪黑素处理可以通过抑制乙烯生成，推迟乙烯高峰出现的时间，降低乙烯诱导的组织黄化，延缓果蔬的成熟和衰老进程，保持果实的外观和硬度。 此外，褪黑素处理还能提高果实的抗氧化能力，清除活性氧自由基，减轻膜脂过氧化程度，减少细胞损伤，保护果实的细胞结构和功能。褪黑素可以增强果实的抗逆性，提高果实的抗寒性和抗病性，减轻果实的冷害和病害，延长果实的货架寿命。天然提取物保鲜剂是指从动植物中提取或合成的具有抗氧化、抗菌或抗病毒作用的物质，如精油、多酚类化合物、植物激素、壳聚糖、蜂胶等。其抗菌作用主要是通过破坏微生物的细胞结构，扰乱其正常的生理功能，或者干扰其DNA复制和转录，从而抑制或杀死微生物；通过清除自由基，稳定膜结构，抑制脂质过氧化；增强果蔬中的抗氧化酶活性，延缓果蔬的衰老劣变。
拮抗菌保鲜技术是利用拮抗菌产生抗菌物质或竞争营养物质，抑制或杀死果蔬中的有害微生物，或通过诱导系统性抗性，激活果蔬的防御反应，增强果蔬的抗病能力，进而提高果蔬的贮藏品质，保持果蔬的新鲜度和营养成分。
基因工程保鲜技术是通过基因工程调控细胞壁降解酶的活性、 木质素的合成及衰老相关基因的表达，减少果蔬内源乙烯生成，延缓果蔬的成熟和衰老，提高果蔬的保鲜性能和品质。果肉木质化是一种常见的果蔬采后生理障碍，导致果实品质的恶化。果肉木质化主要是由于冷害或衰老引起的木质素的沉积，而木质素的生物合成受到多个基因的调控。 通过转基因技术，可以调控果肉中木质素的生物合成，从而抑制果肉木质化的发生。
基因工程保鲜技术可以同时改善果蔬的多种性状，例如提高果蔬的营养价值、抗病虫能力、适应性等，从而提高果蔬的综合价值和市场竞力。
天津科技大学研究了一种含有膜醭毕赤酵母（Pichia membranifaciens，简称PM）和海藻糖的明胶薄膜（Tre/Gel），作为生物活性抗菌包装材料，用于延长樱桃番茄的保质期期刊名称：Food Packaging and Shelf LifeDOI：https://doi.org/10.1016/J.FPSL.2024.101258
本研究从樱桃番茄果实里分离出灰霉病菌，使用明胶和海藻糖作为主要材料，制备了含有膜醭毕赤酵母（Pichia membranifaciens，PM）的复合薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和机械性能测试等方法，研究了PM与海藻糖/明胶基膜之间的相互作用，以及不同浓度海藻糖对PM活性的影响。（1）PM生长曲线和存活率
扫描电子显微照片（15000×）显示，PM细胞呈椭圆形（图1A）。为了评估PM的活性，图1B显示了酵母的生长曲线。第一个4h是酵母的延迟期，处于适应环境和生长缓慢的阶段。酵母在6-8h之间为快速对数增殖阶段，18h后进入稳定生长阶段 。本实验探讨了5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%海藻糖对PM活性的影响（图1C）。如图1D所示，酵母活性随着海藻糖浓度的增加而增加，并且随着海藻糖添加量的增加，活性膜的颜色逐渐变黄。有趣的是，酵母出现在30-50%海藻糖的活性膜上。据推测，海藻糖具有良好的保水能力，浓度越高，保水能力越强。因此，酵母在膜内保持非休眠状态，并利用膜中的水进行增殖。与20%和25%海藻糖活性膜相比，15%的海藻糖活性膜的酵母活性没有显著差异，具有良好的透明度和外观。因此，15%海藻糖被确定为制备PM/Tre/Gel薄膜的最佳浓度。这一发现与之前一项研究的实验结果相似。
酵母活性是影响酵母活性膜性能的重要参数。图1E显示了储存30天后薄膜内酵母菌群的动态。膜中活酵母的量与时间呈负相关，在前10天缓慢下降，因为充足的营养和明胶可以在干燥过程中有效保持PM细胞的完整性，从而阻止外部逆境对酵母的破坏，并提供良好稳定的生存环境。在第10-25天的急剧下降后，膜中的酵母会产生大量对细胞有害的代谢物，最终导致细胞死亡。在25-30天内，由于海藻糖的存在活酵母的数量缓慢下降。它有效地增强了PM的抗逆性，延长了酵母的存活率，并且在第30天时达到62%。该实验结果与García-Bramasco等人（2022）的结果相似。这表明酵母可以在25℃的Tre/Gel膜中存活，且该薄膜具有至少30天的抗菌活性，可以适用于市场上的食品保鲜应用。图1. 膜醭毕赤酵母（A）、生长曲线（B）、海藻糖对酵母活性的影响（C）、海藻糖对膜外观的影响（D）以及酵母在膜中的存活率（E）。
（2）扫描电子显微镜（SEM）
PM/Tre/Gel薄膜的表面和横截面SEM图像如图2所示。Tre/Gel膜表面光滑连续（图2A），表明海藻糖与明胶结合良好。PM/Tre/Gel薄膜的表面和横截面清楚地表明（图2B-C）酵母在薄膜中均匀和不连续地分散，与Tre/Gel液体具有很好的相容性。结果表明，添加酵母不会导致成品膜表面出现不均匀裂纹。相比之下，PM/Tre/Gel薄膜的横截面中存在少量孔隙，这可能与水分含量和冷却速率等因素有关。
图2.Tre/Gel薄膜表面（A）、PM/Tre/凝胶薄膜表面（B）和PM/Tre/Gel薄膜的横截面（C）的扫描电子显微镜（SEM）结果图。
（3）生物活性膜对灰霉病菌生长的影响
PM因其强大的抗菌活性，经常被用作食品和饮料生产中的生物防治剂和新型抗真菌剂。在PM/Tre/Gel膜与灰霉病菌的双板对抗试验中（图3），当膜与培养基中的水接触时，膜膨胀并释放出休眠酵母。由于酵母的营养需求相对较低，更易于在培养基表面繁殖。在培养过程中，PM酵母产生2-苯乙醇的挥发性有机化合物，并分泌抗菌毒素PMKT和PMKT2。它抑制了真菌细胞中的蛋白质合成和引起DNA损伤，导致细胞内pH值降低，引发高细胞渗透压，扰乱细胞周期，从而抑制灰霉病菌分生孢子萌发和菌丝生长。与对照组（图3A）相比，PM/Tre/Gel组（图3B）显示出显著（72.41%）的真菌生长抑制区。图3C显示了73.62%的真菌生长抑制率。这些结果表明，PM/Tre/Gel薄膜具有显著的抗真菌活性。
图3.无膜处理（对照）、PM/Tre/凝胶膜处理和酵母悬浮液（阳性对照）对支原体的抑制作用。添加PM后厚度介于PM/Tre/Gel和Tre/Gel薄膜之间，厚度没有差异（p>0.05）。
WVP是通过可食用薄膜物质转移水的机制。薄膜的低WVP值有助于减少或避免食物与外部环境之间的水交换，防止变质。如表1所示，与Tre/Gel薄膜相比，PM/Tre/Gel膜的WVP较低（p<0.05）。假设酵母进入Tre/Gel膜的空间结构会减少自由体积，增强基质中分子间的相互作用。薄膜形成致密结构，减少水蒸气的渗透。之前的一项研究表明，小细菌群会破坏聚合物基质，从而为水分子穿过聚合物屏障创造了一条复杂的途径。Li等人（2020）观察到，木薯/羧甲基纤维素可食用薄膜的WVP值随着乳酸菌的增加而降低，Yang等人（2022）还发现，向酵母中添加富含蔗糖的海藻糖钠薄膜也会导致WVP值降低。因此，PM/Tre/Gel薄膜在水果和周围环境中的水蒸气和气体之间提供了一个半透膜，有效保持了水果中的水分。表1.PM/Tre/Gel薄膜和Tre/Gel薄膜的性能比较。
注：表中为平均值±SD值。同一列中的不同字母表示存在显著差异（p<0.05)。
②吸湿性和含水量
吸湿性与WVP密切相关，WVP越低，其吸湿性越低。如表1所示，与Tre/Gel相比，PM/Tre/Gel薄膜的吸湿性较低（p<0.05），低吸湿性有利于保持薄膜的休眠状态。
膜的高含水量则更适合酵母增殖，有效地保持了酵母的存活率。添加PM略微降低了复合膜的含水量（p>0.05）。由于薄膜的含水量主要由成膜基材和增塑剂决定，明胶和甘油具有很高的保水性。因此，添加膜醭毕赤酵母对薄膜的保水能力影响不大。③机械性能
食品包装膜是可拉伸的，并保持其完整性和机械强度，需要可以承受食品加工、处理和储存过程中的外部压力。因此，了解活性包装薄膜的拉伸性能具有重要意义，拉伸性能是薄膜机械性能的指标。通常，复合薄膜的机械性能是通过拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EAB）来测量的。添加PM后，Tre/Gel膜的TS略有增加，如表1所示。结果显示TS增加了0.4424 MPa，EAB下降了8.48%。这表明PM对Tre/Gel膜的TS有轻微影响，并降低了薄膜的延展性。据推测，这可能是由于薄膜基质和酵母之间的相互作用。此外，SEM显示，PM均匀分布在Tre/Gel薄膜中，以维持TS。这与Dai等人（2018）和Piermaria等人（2015）的研究结果一致。
樱桃番茄的保存是生物防治中一项具有挑战性的任务。因此，本研究以樱桃番茄为代表水果，测试PM/Tre/Gel薄膜的生物防治效果。图4A显示了不同薄膜保存处理下，进行伤口接种的樱桃番茄的外观质量展示图。樱桃番茄在储存期间出现病变的发生率呈上升趋势（图4B），与对照组相比，PM/Tre/Gel薄膜组的发病率较低（p<0.05）。对照组和PE组在第2天发病，PM/Tre/Gel组和Tre/Gel组在第3天发病。在第6天，对照组的发病率为91%。PM/Tre/Gel组的发病率为46.88%，差异非常显著（p<0.01）。如图4C所示，与其他三组相比，PM/Tre/Gel膜组的病变直径较低（p<0.05）。据推测，活性膜中的酵母可以对抗果实表面的病原菌，有效抑制病原菌的增殖。Nie等人（2019）报道，添加海藻糖培养的生物防治酵母可以减少果实受伤后活性氧的积累和线粒体损伤。这些结果表明，PM/Tre/Gel薄膜成功地降低了水果的发病率，延长了水果的保质期。图4.（A）外观质量（B）用PE、Tre/Gel和PM/Tre/Gel薄膜处理后樱桃番茄灰霉病的发病率和（C）病变直径。硬度可以作为水果新鲜度的指标。如图5A所示，薄膜包衣组和对照组的果实硬度都有所下降，但薄膜包衣组的下降幅度始终低于未处理组（p<0.05）。图5.用对照、PE、Tre/Gel和PM/Tre/Gel薄膜处理感染灰霉病的樱桃番茄的硬度（A）、失重率（B）、可滴定酸含量（C）、维生素C含量（D）、PPO（E）、POD（F）酶活性。重量变化是评价樱桃番茄果实质量的重要指标。水果的重量数据如图5B所示。在第7天，对照组的质量减轻了4.70%，Tre/Gel组的质量减少了2.46%。然而，PM/Tre/Gel组的质量减轻率仅为2%，低于对照组（p<0.05）。而PE组的重量比其他两组降低1.64%，这可能是PE薄膜的致密结构所导致的，其WVP也低于Tre/Gel和PM/Tre/Gel薄膜。果实重量损失与水分损失和它的干物质消耗密切相关，质量损失主要是由于蒸腾和呼吸过程中的水分损失。因此，PM/Tre/Gel薄膜可以作为水果表面的天然屏障。这种类型的薄膜可以减缓水果的代谢分解，保持水分，保持良好的水果品质。可滴定酸是水果中有机酸的通用术语，是增强水果风味和品质的代谢物质。如图5C所示，对照组和薄膜处理组的樱桃番茄可滴定酸含量均有所下降，但薄膜处理组可滴定酸的下降幅度比对照组慢。第7天，PM/Tre/Gel组果实的可滴定酸含量为0.32%，下降了35.28%。PE组的可滴定酸含量为0.23%，下降了50.45%。对照组的可滴定酸含量为0.20%，下降了55.26%。与未处理组和PE组相比，在PM/Tre/Gel膜组中的降幅较小（p<0.05）。与PE膜相比，Tre/Gel膜中可滴定酸含量的降低程度较低，这是由于海藻糖的抗菌作用，海藻糖也是樱桃番茄的防腐剂。Vc作为水果中的营养和抗氧化物质，是衡量其新鲜度的重要指标。如图5D所示，樱桃番茄的Vc含量与储存时间呈负相关。为了保持水果的营养价值，必须采取适当的保存措施，以降低Vc在储存过程中的降解率。在7天的储存期内，PM/Tre/Gel组的Vc从52.16mg/100g缓慢下降到40.95mg/100g。与对照组相比（43.74%），下降了21.49%。与其他三组相比，PM/Tre/Gel膜处理组的Vc含量较高（p<0.05)。因此，PM/Tre/Gel薄膜包装可以更有效地延缓Vc的氧化。防御酶对寄主果实的真菌抗性至关重要。多酚氧化酶是一种重要的植物防御酶，它将酚类转化为醌类，醌类对病原体具有极高的毒性。POD作为一种抗氧化酶，可以促进植物抗毒素物质的合成，增强细胞壁活力，并在植物的防御系统中发挥关键作用。本研究发现，PM/Tre/Gel薄膜在较高水平上降低了果实中PPO和POD活性，有效地抑制了病原体对果实造成的损害。PM/Tre/Gel薄膜可能成为樱桃番茄的新防御屏障。如图5E所示，薄膜处理组和对照组的果实PPO活性在储存过程中先降低后升高，而薄膜处理组的PPO活性降低（p<0.05）。PM/Tre/Gel膜处理组的PPO活性在第3天达到最小值[3.98 U/（g·min）]，而对照组在第4天达到最小值[6.61 U/（g·min）]，比第1天下降了17.17%。从第4天到第7天，PM/Tre/Gel组的PPO活性低于Tre/Gel和PE组。这一发现进一步表明，活性薄膜包装可以通过降低樱桃番茄中PPO酶活性来延缓果实腐烂和褐变。如图5F所示，处理组和对照组的POD活性呈出先增加后减少的趋势。未处理组的POD活性在第3天时达到峰值[17.2 U/（g·min）]，而处理组在第4天达到峰值 [21.07U/（g·min）]。这一发现表明，PM/Tre/Gel薄膜可以减缓POD的产生，并诱导樱桃番茄的抗性，以保持质量。3.研究小结本研究通过研究一种含有膜醭毕赤酵母和海藻糖的明胶薄膜，用于樱桃番茄的保鲜。研究的目的是延长感染灰霉菌（Botrytis cinerea）的樱桃番茄的保质期，并探索不同浓度海藻糖对PM活性的影响及其对樱桃番茄的保鲜效果。研究表明，PM/海藻糖/明胶薄膜作为一种新型的生物活性抗菌包装材料，能够显著降低樱桃番茄的腐烂发生率，提高果实的储存质量和抗真菌能力。这种薄膜通过降低果实的呼吸作用、减少水分损失、维持果实硬度和延缓防御酶的失活，有效地延长了樱桃番茄的保质期。因此，PM/海藻糖/明胶薄膜有望成为一种新的保鲜材料，用于樱桃番茄等易腐水果的保鲜。这项研究不仅为开发新型有效的抗菌包装材料提供了科学依据，而且扩展了膜醭毕赤酵母在食品保鲜中的应用。通过使用这种生物活性包装薄膜，可以在减少环境污染的同时，延长水果的保质期，减少采后损失。