每年，全球有近一半種植出來的水果還未走進消費者的廚房，就已在運輸和儲存過程中悄然腐爛。甜美多汁的草莓、切開的蘋果、剛熟透的芒果——它們的命運往往是迅速失水、氧化、變色、發霉，最終被丟棄。

人們早已注意到，水果表皮那層果皮并不是萬能的護盾。雖然天然果蠟能一定程度上抵御細菌入侵和水分蒸發，但面對復雜的儲存運輸環境和微生物壓力，它遠不夠堅韌。為了讓水果儲存時間長一些，人們嘗試過各種保鮮方式：低溫冷藏、涂蠟、噴防腐劑、甚至轉基因……然而這些方法或成本高昂、或存在健康隱憂，始終難以成為理想答案。

水果防腐的黑科技（圖片來源：作者使用AI生成）

有沒有一種既安全、環保，又便捷、低碳的水果防腐的辦法？最近，科學家們找到了一個靈感來自蛋白質的新思路。他們設計出一種“淀粉樣蛋白涂層”，就像為水果披上一層智能又可食用的隱形盔甲，不但能牢牢貼合果皮、抵御微生物、鎖住水分，還能在室溫下顯著延長水果壽命，而碳排放卻比冷藏低90%。

蛋白質變身盔甲，牢牢貼在果皮上

想讓水果多保鮮幾天，說起來容易，做起來卻沒那么簡單。別看水果外表光滑，但它們表面的天然蠟質層其實是疏水性的，就像荷葉一樣不易沾東西。這意味著大多數水溶性保鮮劑很難在上面形成均勻的保護膜，噴上去容易滑落，留下涂了跟沒涂一樣的局面。

為了解決這個問題，科學家把目光投向了一種蛋白質——相變溶菌酶（Phase-Transitioned Lysozyme, PTL）。這是一種特殊處理后的蛋白，它能像蜘蛛絲一樣在納米尺度上自我組織，形成富含β-折疊結構的“淀粉樣蛋白”（amyloid-like protein, ALP）涂層，具備極強的表面黏附力。

通過計算機模擬，研究人員發現這種相變蛋白能在短短1納秒內快速鋪展并牢牢吸附在水果表皮的蠟質層上，比天然溶菌酶的附著力提升31%。蛋白分子中的正電荷基團能與果皮上帶負電的結構發生強烈的靜電作用，而蛋白質在相變過程中暴露出的疏水基團，又進一步增強了它與果蠟之間的親和力。最終形成的，是一層 “第二層果皮”的微觀蛋白薄膜。

模擬展示了水果表皮蠟質與天然溶菌酶及其淀粉樣變體之間的界面黏附行為（圖片來源：參考文獻[1]）

但這還不夠穩固——于是，科學家們在這個基礎上又加入了兩位“搭檔”，海藻酸鈉和纖維素納米晶體。前者是一種從褐藻中提取的天然多糖，能幫助涂層成膜并增強柔韌性，我們常吃的果凍、布丁中就含有海藻酸鈉；后者則是微觀尺度下的植物纖維結構，像鋼筋一樣強化整個果皮的機械強度和阻水阻氧性能。三者協同，就像打造了一件輕薄卻堅韌、抗菌又透氣的盔甲。

更妙的是，這層蛋白涂層不僅能自動貼合各種形狀的水果表面，形成均勻膜層，而且是可食用的，甚至在用水沖洗后還能完全去除，不留殘余。因此，它既適合保鮮運輸階段，也能放心送上餐桌。

防腐涂層的制備過程（圖片來源：參考文獻[1]）

勝過冷藏的“隱形衣”，還能低碳環保

理論聽起來很美好，但這層蛋白盔甲在實戰中的表現，同樣也遠超預期。研究團隊將這款淀粉樣蛋白（ALP）涂層應用到17種水果上，包括草莓、芒果、圣女果、香蕉、冬棗、金桔、獼猴桃等，既有不熟后不再變甜的如草莓、棗子，也有采摘后還會繼續呼吸成熟的芒果、香蕉。結果令人矚目，草莓的保鮮期從4天延長到了20天，香蕉從2天延長到8天，冬棗從12天延長到21天，金桔甚至可保鮮30天——延長幅度在2至5倍之間。

不同水果的ALP涂層防腐效果實驗（圖片來源：參考文獻[1]）

而且這不是在冰箱里實現的，而是在常溫下！要知道，水果在儲存中最怕三件事：微生物、失水、氧化。而ALP涂層幾乎一一擊破。它阻隔水汽，降低呼吸強度，延緩營養流失——比如實驗中，經過ALP涂層處理的水果，其維生素C流失量比未處理組少了42%~92%，口感中的總可溶性固形物也就是甜度指標保留得也更多。而在抗氧化方面，ALP涂層能有效清除自由基，減少褐變現象，切開的蘋果5小時后依然潔白如新。

抗菌方面，溶菌酶本身就具有殺菌能力，而相變過程還讓它結構上暴露出更多有利于破壞細菌細胞膜的氨基酸殘基。數據顯示，ALP涂層對導致水果腐敗的多種細菌和真菌具有超過90%的抑制率。

結尾

一層微不可見的蛋白質涂層，延長的不只是水果的壽命。比起冰箱，這層隱形盔甲更節能，比起化學涂層，它更安全。未來，若這項技術能廣泛普及，也許我們每一口吃下的水果，既新鮮，也更環保。

參考文獻：

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[2] Wu, Weijie, et al. "Structures and functions of cuticular wax in postharvest fruit and its regulation: A comprehensive review with future perspectives." Engineering 23 (2023): 118-129.

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作者丨Denovo科普團隊（張瑋杰 中國科學院大學博士）

審核丨趙寶鋒博士 遼寧生命科學學會

阮光鋒 科信食品與健康信息交流中心副主任 中華預防醫學會健康傳播分會委員

來源: 科普中國創作培育計劃

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