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物理、化学、生物“三管齐下”,人类和食物腐败的千年抗争

春夏时节,正是水果大量上市的时候,市场上琳琅满目的水果让人食指大动。水果好吃,但是对于种植户和商家来说,保鲜却是一道绕不过去的坎。

如何吃得“原滋原味”,自从我们开始储存食物以来就是全人类面临的共同挑战。为了最大限度地保持食物的新鲜度,我们物理、化学、生物“三管齐下”,开发了从包装、冷链、储运到烹制的一系列技术和方法,还原食物那一口本真滋味。

没有冰箱的年代,主要靠速度

“一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来。”在古代,为了取岭南的荔枝,唐玄宗专门设置驿站,八百里加急运运送荔枝,只为博佳人一笑。但是夏天气温高,又没有冰箱,远在岭南荔枝,假如没有合适的保存方法,没几天就坏了,当时快马加鞭到长安怎么也要三五日,荔枝早就不新鲜了。要怎么完成这个不可能任务呢?

第一种就是连枝带叶的将荔枝砍下来,然后放到新鲜的大竹筒里,再用泥巴将竹筒口封上,这样就能保持三天以上的新鲜度。或者用双层木盒保存,在夹层中使用棉花填塞,然后将荔枝放入,再加入冰块,类似于现在用保温箱加冰块,这样杨贵妃最终吃上了新鲜的荔枝。

帝王将相的奢华方法却不适合普通百姓。百姓用得最多的还是密封、风干、腌渍、蜜渍、发酵和深度加工法处理新鲜水果。这些方法虽然可以有效的储存水果,但是“保鲜”二字也在这些加工过程中变了味。

高晓松曾在节目中聊到,科学技术的进步给民众带来的改变其实比给统治阶级带来的影响更大。确实是这样,现在普通市民也可以享受到古代帝王将相的待遇,甚至还要更高级点,网上下个单,不一会儿,带着水珠的荔枝就快递送到了门口。

现代科技进步,保鲜技术迭代推出

便利的现代生活离不开科技进步。水果保鲜背后运用了什么科学技术原理?

保鲜,最主要的要抑制微生物的生长。因为环境中无处不存在微生物,食物在生产、加工、运输、储存、销售过程中,很容易被微生物污染。温度合适,微生物就放肆起来,大量复制拷贝自身遗传物质,利用水果中的营养壮大自己的队伍。水果一旦被掏空,就发出臭味和酸味,失去原有的坚韧性和弹性,颜色也会发生变化。

现代保鲜技术从物理学、化学和生物学角度,提出了多种有效保鲜方法,各个方面打击微生物。

物理学主要从微生物和环境入手。可以直接利用热处理、增减压、辐照、超声波、臭氧等杀灭有害杂菌。当然也可以改变环境,比如可以降低温度,减慢微生物的生长繁殖;也可以改变氧气和二氧化碳的浓度比例,达到保鲜效果;还可以窖藏控制湿度、利用聚乙烯薄膜等高阻湿材料进行包装贮藏等。

化学方法保鲜果蔬是目前国内采用较多的一种手段。化学保鲜剂种类繁多,比如有二氧化硫、硅酸钠/钾、双氧水、次氯酸等。虽然化学保鲜效果显著,但会带来潜在的健康危害和环境污染等问题,因此在选择保鲜剂的种类和剂量方面需要慎重。

生物保鲜目前也备受人们的关注。生物保鲜指利用微生物拮抗作用(人工添加微生物抑制有害杂菌生长)、提取天然保鲜剂(中草药提取液、天然植物精油、蜂胶等)、基因工程(改造水果细胞壁、抑制果实中乙烯合成)等方法处理水果。生物保鲜处理费用低、环境污染小、储存条件要求也不那么严苛,符合未来食品行业发展趋势。

未来,创新保鲜膜助力环境保护

在备受关注的生物保鲜技术中,可食用保鲜膜成为了新商机点。根据美国市场研究公司MarketsandMarkets的报告,到2025年,可食用包装市场市值可达6.79亿美元。

6.79亿,一个不算大的数字,但是却代表了一种美好希冀。更清洁的包装,助力全球可持续发展。此前在2019年,联合国环境署表示,每年大约有800万吨塑料进入海洋,相当于每分钟都有一辆装满塑料的垃圾车向海中倾倒。为了解决这个全球性问题,清洁的包装一直是热点领域。在这个领域中,全球有几家表现亮眼值得关注的公司。

1.Mantrose UK Ltd

Mantrose 是市值70亿美元的涂料公司RPM International(NYSE: RPM)的一家子公司。Mantrose成立于1992年,作为一家著名跨国公司的子公司,实力非常雄厚。这些年来,Mantrose在制药、糖果、农业、食品和工业领域中开发优质食用涂料和特种产品,国际上处于领先地位。

Mantrose致力于天然、环保、可持续的涂料产品。在食品行业,公司推出了NatureSeal系列产品。NatureSeal与美国农业部农业研究服务局(USDA-ARS)共同开发产品并获得了专利,通过精确混合维生素和矿物质,保持鲜切农产品的天然味道,质地和颜色长达21天。

图片来源:公司官网

2. Apeel Sciences

Apeel Sciences 成立于2012年,总部在美国加州。Apeel Sciences的品牌产品是Apeel 牛油果,经过处理的牛油果,保鲜期可延长两倍。

图片来源:公司官网

3.Poly Natural

Poly Natural是一家来自智利圣地亚哥的初创公司,由两位生化工程师于2016年创立。Poly Natural利用蔬菜和藜麦提取物研发了水果涂层。这种生物聚合物涂层称为Shelf-Life,适用于苹果、桃子和李子等核果,以及柑橘类水果。Poly Natural称,使用Shelf-Life涂层的水果与没有任何涂层的水果相比,保质期延了40%,与化工合成涂层效果相当。

今年2月,Poly Natural获得了Chile Global Ventures牵头的一轮融资,融资金额为80万美元,智利投资机构Fondo Alerce Venture Capital和全球农业技术孵化器The Yield Lab也参与到该轮投资中。Poly Natural表示,这笔投资将用于国际扩张,加强PolyNatural在智利本土的业务,进一步开发牛油果和蓝莓保鲜产品。

图片来源:公司官网

4.Cambridge Crops

Cambridge Crops成立于2016年,总部在美国马萨诸塞州。2016年,在麻省理工学院和塔夫茨大学的合作项目中, Cambridge Crops 团队从从蚕丝中提取出蛋白质,研发了生物膜。研究团队在《自然》杂志上发表的一篇论文中证明,丝素蛋白通过减慢水果呼吸,延长水果硬度和防止脱水,此外研究结果表明这种生物膜涂层可能延长草莓保鲜期长达50%。

Cambridge Crops不仅有顶尖学术团队和过硬的技术,还吸引了众多资本的兴趣。目前,Cambridge Crops已获得种子轮两轮总计400万美元投资。著名初创公司风投机构SOSV和麻省理工学院的资本公司The Engine分别为两轮投资牵头。Cambridge Crops打算用这笔资金完成美国食品药品管理局(FDA)和美国农业部(USDA)的监管、扩大生产规模及建立商业联系。

图片来源:公司官网

5.Sufresca

Sufresca是一家以色列初创公司, 总部在特拉维夫。2018年,耶路撒冷希伯来大学的三位教授创立了Sufresca。在水果市场上,苹果、柠檬和其他柑橘类水果已经用蜡处理了多年,但适用于番茄,黄瓜,洋葱,大蒜和辣椒的可食用保鲜膜涂层却很少。于是三位教授进行了研究,计划在两年内将产品引入北美和欧洲市场。Sufresca称,经过产品处理的水果保鲜期可延长数周。

Sufresca的项目吸引了以色列农业风险投资基金Rimonim Agro的关注,Rimonim Agro从2017年成立以来,一直致力于为以色列初创企业提供风投资金,Rimonim Agro为Sufresca投了50万美元,作为种子资金。据食品媒体The Spoon报道,这笔投资让Sufresca的总资金融资额达到130万美元。

图片来源:公司官网

6. Vyatka Agroconcern

Vyatka Agroconcern成立于2000年,是一家俄罗斯生物技术公司。这家生物技术公司创造了Milekons,这是一种抗菌纳米膜,可覆盖于水果、蔬菜和谷物表面。这种纳米膜可防止病原微生物形成。Vyatka Agroconcern报告称,一些可长期存放的蔬菜(比如土豆),在使用Milekons处理后,95-100%受到保护,可存放 6-8个月。

虽然Vyatka Agroconcern公司目前规模较小,市场营销预算有限,但负责人表示愿意与国际企业合作,将Milekons 带入更多国际市场,解决食物浪费问题。

图片来源:公司官网

7.  三井化学

1997年10月1日成立的三井化学开发出可长期保持果蔬鲜度的包装用薄膜,名为AdFresh,预计产品将于5月上市。该薄膜具有通过特定气体的功能,可将果蔬呼吸产生的二氧化碳排到外部,并将外部空气中的氧气吸收到内部,据悉葡萄等果蔬最长可保鲜6个月。这种薄膜有望用于高档水果的出口等。目前高档水果通常采用冷冻或空运方式,如果使用AdFresh薄膜,则能够利用耗时较长的海运,从而降低运输成本。三井化学认为这有助于扩大日本产果蔬的出口。

图片来源:公司官网

图片来源:根据crunchbase数据整理

国外的可食用生物保鲜膜市场风景不错,国内各家企业也在努力缩小差距。在这方面,我国起步较晚,纯天然生物保鲜膜市场还在孵化阶段。大多数先进技术由于技术复杂、成本高、外界认知度不够,还停留在实验室中,难以商业化量产。

现在,市场上用化学方法,如添加剂、打蜡等进行水果保鲜还是主流。当然也有一些原材料公司正研究天然原料中的活性成分,比如花卉(如丁香)、中草药(如黄连)、乳酸菌等。随着人们健康意识逐渐转变,天然健康食品的需求也越来越大,新型、天然、高效的功能性可食用保鲜涂层/膜的商业化具有很大的市场潜力。

从风干蜜饯等物理法到食品蜡、添加剂等化学法的问世,再到转基因、可食用保鲜膜等生物保鲜法,技术进步是一个永恒热点。未来会有哪些黑科技改变我们的生活,时间会给我们带来无数的惊喜。

参考文献:

https://k.sina.cn/article_6421176315_17ebb5ffb00100dqub.html?from=history&subch=

https://news.un.org/zh/story/2019/11/1044971

https://www.prnewswire.com/news-releases/the-edible-packaging-market-is-estimated-at-usd-527-million-in-2019-and-projected-to-grow-at-a-cagr-of-4-3-to-reach-usd-679-million-by-2025--300982419.html

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