科學家解析果皮微生物密碼,建立貨架期預測模型——
夏日荔枝,保鮮有術(科技瞭望)
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收藏荔枝是深受消費者喜愛的夏季水果,然而“一日色變,二日香變,三日味變”這句流傳已久的俗語,道出了荔枝採后保鮮的難題。剛從枝頭摘下的荔枝晶瑩飽滿、香氣濃郁,但經過運輸、儲存,果皮很快失去鮮紅色澤,出現褐變、流水,甚至腐爛。如何延長荔枝的鮮活時間,一直是採后保鮮領域的重要課題。
近日,中國農業科學院農業基因組研究所的科研團隊破解了這一痛點。他們通過解析採后荔枝果皮微生物群落的動態變化規律,建立了荔枝貨架期預測模型,能夠根據微生物群落變化判斷荔枝的新鮮程度和剩余儲存時間。這項研究相當於為荔枝安裝了一個“新鮮度預測時鐘”,為開發綠色、安全的採后保鮮技術提供了新策略。
尋找荔枝腐壞變質的原因
為什麼荔枝如此難保存?
中國農業科學院農業基因組研究所研究員劉永鑫介紹:“荔枝本身具有幾個特點:果皮薄、保水能力弱,採摘后容易快速失水。同時,荔枝成熟期處於夏季,高溫高濕環境為微生物繁殖提供了條件。果皮上的霜疫霉、炭疽菌等致病菌大量繁殖后,會導致荔枝出現褐變、流水、長霉等現象,最終影響品質。”
劉永鑫說,過去人們研究荔枝保鮮,更多關注低溫運輸、化學處理、包裝技術等方式。例如降低溫度減緩代謝,或者利用殺菌劑抑制病菌生長。但果皮上復雜的微生物群落,在荔枝從新鮮走向腐敗的過程中究竟扮演什麼角色,仍缺少系統研究。
劉永鑫團隊主要研究微生物組,希望了解果皮上的微生物在儲存過程中如何變化,以及這種變化和荔枝變質之間有什麼關系。
微生物組研究發現,植物表面的微生物並非簡單的“有害菌集合”。在自然狀態下,植物與微生物之間形成了復雜關系。一些微生物能夠幫助維持生態平衡,抵御外來病菌﹔而另一些微生物則可能隨著環境變化成為腐壞過程中的“分解者”。
科研人員希望找到荔枝腐壞變質過程中微生物群落演替的規律,從而為精准保鮮提供新的科學依據。
破解果皮上的微生物密碼
為了觀察不同荔枝品種的差異,研究團隊選擇了兩個具有代表性的荔枝品種進行比較:耐儲性較強的“懷枝”和不耐儲的“糯米糍”。
研究發現,“懷枝”果皮上的甲基杆菌、鞘氨醇單胞菌等菌群比例更高,果皮微生態表現出更強的穩定性﹔而隨著儲存時間增加,兩個品種的果皮微生物群落都會發生變化:原本豐富多樣的微生物逐漸減少,醋酸杆菌、葡糖杆菌等與腐敗相關的微生物逐漸佔據優勢。
簡單來說,荔枝剛採摘時,果皮上的微生物處於相對平衡狀態﹔儲存時間越長,微生態越容易失衡,部分微生物開始分解果實組織,推動荔枝走向腐敗。
找到微生物變化規律后,研究團隊進一步思考:能否利用這些變化預測荔枝還能保存多久?
研究人員篩選出17種隨儲存時間規律變化的“指示菌”,並據此建立貨架期預測模型。不同微生物數量的變化,就像記錄荔枝“年齡”的信號,通過算法分析,模型能夠建立微生物特征與儲存時間、新鮮程度之間的對應關系。
實際應用時,隻需採集少量荔枝果皮樣本,檢測這些指示菌的變化,模型就能判斷荔枝的新鮮狀態,並預測剩余貨架期。相當於給荔枝裝上了一座“微生物時鐘”,讓果實的儲存狀態擁有了可檢測的“時間刻度”。
目前,該技術已申請專利,后續還將在更多品種、不同冷鏈條件和不同保鮮工藝下開展驗証。
探索果蔬保鮮新路徑
一顆小小荔枝的果皮上,藏著一個復雜的微觀世界。讀懂這些微生物的變化規律,也為更多果蔬保鮮打開新的思路。
劉永鑫表示,這項研究形成的方法不僅適用於荔枝,也可為其他果蔬保鮮提供借鑒。研究團隊從荔枝果皮微生物中篩選出的抑菌菌株,未來有望開發為綠色保鮮制劑﹔貨架期預測模型也可轉化為便攜檢測工具,服務果品收購、運輸和銷售等環節,幫助降低採后損耗。
據研究人員介紹,芒果、草莓、藍莓等易腐水果,同樣面臨採后損耗問題。未來,通過解析不同果實表面的微生物變化規律,建立對應的貨架期預測模型,可以推動果蔬保鮮從“經驗判斷”走向“微生態精准調控”,讓更多果蔬保持新鮮品質,安全抵達消費者手中。
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