水果蔬菜还没吃就变质，想必不少人都有过这样的困扰。如今，麻省理工学院和新加坡 - 麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的研究人员带来新突破，他们发现通过可生物降解的微针向收获的植物注射褪黑激素，可有效延长植物保质期。

食物浪费问题不容小觑，全球超过 30%的食物在收获后就被浪费，这些食物足以养活超 10 亿人。冷藏虽是常见保存食物方式，但需能源和基础设施，许多地区难以负担或缺乏。研究人员认为，他们研发的系统有望替代或补充冷藏技术。

该系统的核心是丝质微针贴片，它能穿透植物坚硬的蜡质表皮且不引起应激反应，还能将精确剂量的褪黑激素输送到植物内部组织。研究资深作者、麻省理工学院土木与环境工程副教授贝内代托·马雷利表示，这是首次应用这些微针延长新鲜作物保质期，该技术可传递物质调节或控制植物采后生理机能，而植物本身就会利用褪黑激素调节功能。

这项研究将发表在《纳米快报》上。研究团队将含有褪黑激素的微针小块植入叶类蔬菜小白菜的根部。结果显示，褪黑激素在室温下能让蔬菜保质期延长 4 天，冷藏条件下延长 10 天，让更多农作物能在浪费前到达消费者手中。

研究共同资深作者、新加坡淡马锡生命科学实验室高级首席研究员萨罗贾姆·拉贾尼指出，收获后浪费问题在新兴市场如非洲和东南亚尤为严重，这些地区农作物产量大，但运输过程中维护不善。

多年来，马雷利的实验室一直在探索利用丝微针为作物输送营养物质和监测植物健康状况。由丝素蛋白制成的微针无毒且可生物降解，此前已有大规模生产方法。此次为测试微针延长食品保质期能力，研究人员研究其输送一种已知会影响衰老过程的激素——褪黑激素的能力。褪黑激素在许多植物中天然存在，有助于调节植物生长和衰老。

研究人员注入的褪黑激素剂量低，可被作物代谢，不会显著增加食物中正常褪黑激素含量。他们选择小白菜是因为它是亚洲重要作物且易腐烂。收获小白菜时，叶片从根系切下露出嫩芽基部，便于接触维管束。研究人员先使用微针将荧光染料注入基部，确认维管系统能将染料扩散到整个植株。

之后，研究人员比较了普通白菜和喷洒或浸过褪黑激素的白菜的保质期，发现无差异。确定基线保质期后，他们手工将装有褪黑素的微针小块植入小白菜植株底部，将处理过的植株与对照组分别放入塑料盒，置于室温和冷藏条件下保存。研究小组通过监测植物重量、外观和叶绿素浓度来评估植物。

室温下，未经处理的对照组植物叶子两三天内开始变黄，第四天变黄加快，可能无法出售。而用载有褪黑素的丝质微针处理的植物第五天仍保持绿色，变黄过程显著延迟，重量损失和叶绿素减少也显著减缓，研究人员估计处理后的植物在第八天前仍保留可销售价值。

在约 40 华氏度的冷藏条件下，植物变黄时间平均延迟约五天，处理后的植物直到第 25 天才保持相对绿色。共同第一作者莫妮卡·詹吉尔表示，对植物进行分光光度分析表明，处理后的植物抗氧化活性更高，基因分析表明褪黑激素在植物内部引发保护性连锁反应，保护叶绿素并调节激素以减缓衰老。共同第一作者和研究科学家 Yangyang Han 称，褪黑激素可改善植物被切割后的压力反应，减少植物所承受压力，从而延长保质期。

虽然微针相比其他应用方法能最大限度减少浪费，但大规模部署还需更多工作。目前实验中研究人员手动应用微针贴片，未来可使用拖拉机、自动无人机和其他农用设备来应用。马雷利解释，要广泛采用该方法，需达到性能与成本的平衡点，使其足够便宜，以便农民能定期使用。

未来，研究团队计划利用微针输送技术研究多种激素对不同作物的影响，相信该技术适用于所有类型的农产品。马雷利表示，团队将继续分析如何提升技术对作物价值和品质的影响，如改变作物营养价值、形状、质地等，还将研究如何扩大技术规模，实现田间应用。

更多信息： Yangyang Han 等，《精准输​​送生理剂量褪黑素，以控制采后生理并延长冷链外保质期》，《纳米快报》(2025)。