【天津市民族中学科普日活动】加强科学教育提升科学素养

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【天津市民族中学科普日活动】加强科学教育提升科学素养

2025-09-19

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科普日活动

第52期：水果腐烂——

缓慢氧化与微生物作用的共同结果

加强科学教育提升科学素养

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天津市民族中学开展学校科普日活动，旨在大力弘扬教育家精神，实施“双驱引领”下的科学教育。通过广泛传播科学知识、弘扬科学精神，激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣，营造讲科学、爱科学、学科学、用科学的氛围。

学校将在科普日面向全校师生推广科普知识。学生和家长通过关注学校微信公众号，可以了解学校在每期科普日推送的科普内容或活动。在后续的科普日活动中，学校还将组织学生开展现场活动，助力学生科学思维的发展和科学探究能力的提升。

本期科普日由学校化学学科徐元春老师讲述水果腐烂——缓慢氧化与微生物作用的共同结果。

家里买的苹果、香蕉、橙子等水果，若存放时间过长，表皮会逐渐出现斑点、变软，甚至散发酸味或酒味，最终腐烂变质，无法食用——这就是水果腐烂的过程。水果腐烂看似是“自然变质”，实则是水果自身的缓慢氧化反应与微生物（如细菌、霉菌）的分解作用共同导致的化学变化。要理解水果腐烂的本质，需从水果的成分、缓慢氧化的特性以及微生物的代谢活动入手，揭开这一现象背后的化学逻辑。

首先，我们需要了解水果的主要成分。水果中含有丰富的糖类（如葡萄糖、果糖、蔗糖）、维生素（如维生素C、维生素A）、有机酸（如柠檬酸、苹果酸）、水分以及少量蛋白质和脂肪。这些营养物质不仅是人体所需的能量来源，也是微生物生长繁殖的“天然养料”。同时，水果表皮具有一层坚韧的保护组织（如角质层、蜡质层），能阻挡外界微生物的侵入和内部水分的流失，这是新鲜水果能在一定时间内保持完好的重要原因。但当水果表皮受到损伤（如碰撞、挤压、划伤），或存放环境温度过高、湿度较大时，保护屏障被破坏，微生物就容易侵入，加速水果的腐烂。

水果腐烂的第一个重要原因，是“缓慢氧化”——水果采摘后，虽然脱离了果树，但仍会进行呼吸作用，这一过程本质上是水果细胞内的有机物（主要是糖类）与空气中的氧气发生缓慢的氧化反应，生成二氧化碳、水，并释放少量能量。正常情况下，呼吸作用能维持水果细胞的基本生命活动，延缓变质；但随着存放时间的延长，水果细胞逐渐衰老死亡，呼吸作用变得紊乱，氧化反应的产物也会发生改变——此时，糖类、维生素等有机物会被过度氧化，生成有机酸、醛类、酮类等物质，导致水果的口感变差（如变酸、发苦），颜色改变（如苹果切开后暴露在空气中，果肉会逐渐变成褐色，这是因为果肉中的酚类物质被氧化成了褐色的醌类物质）。

水果腐烂的第二个也是更主要的原因，是“微生物的分解作用”。空气中、土壤中以及水果表面，本身就存在大量的微生物，如霉菌（常见的有青霉菌、曲霉菌、根霉菌）、细菌（如大肠杆菌、乳酸菌）等。当水果表皮完好时，这些微生物难以侵入；但一旦表皮受损，或存放环境适宜（温度20-30℃、湿度较大），微生物就会通过伤口进入水果内部，大量生长繁殖。微生物在生长过程中，会分泌出多种“酶”——酶是一种具有催化作用的蛋白质，能将水果中的大分子有机物分解成小分子物质，供微生物自身利用。

例如，霉菌会分泌淀粉酶，将水果中的淀粉、蔗糖分解成葡萄糖和果糖；分泌蛋白酶，将蛋白质分解成氨基酸；分泌脂肪酶，将脂肪分解成脂肪酸和甘油。这些分解过程会产生大量的代谢产物，如有机酸（使水果变酸）、酒精（使水果散发酒味，这是某些细菌或酵母菌分解糖类时产生的）、以及一些具有特殊气味的物质（如腐烂水果的臭味，主要是微生物分解蛋白质时产生的氨、硫化氢等物质）。同时，微生物的大量繁殖会破坏水果的细胞结构，导致水果变软、溃烂，表皮出现霉斑（霉菌的菌丝和孢子）——这些霉斑通常呈现不同颜色，如青霉菌的霉斑为青色，曲霉菌的霉斑为黄色或黑色，根霉菌的霉斑为白色棉絮状。

不同水果的腐烂速度和方式也有所不同，这与水果的结构和成分有关。例如，香蕉的表皮较薄，且含有较多的水分和糖分，容易受到根霉菌的侵染，腐烂时表皮会出现黑色斑点，果肉迅速变软、发黏；苹果的表皮较厚且坚韧，初期腐烂多从表皮伤口开始，容易受到青霉菌的侵染，表皮出现青色霉斑，果肉逐渐变褐、变软；柑橘类水果（如橙子、橘子）表皮有油脂层，能在一定程度上抑制微生物侵入，但一旦表皮破损，容易受到青霉菌或曲霉菌的侵染，果肉会逐渐干瘪、变酸，表皮出现绿色或黑色霉斑。

水果腐烂后，不仅口感和风味变差，还可能产生对人体有害的物质。例如，某些霉菌（如黄曲霉菌）在生长过程中会产生“霉菌毒素”，这些毒素具有很强的毒性，即使少量摄入也可能对肝脏、肾脏等器官造成损害，甚至有致癌风险。因此，水果一旦出现腐烂，即使只是局部腐烂，也不建议食用——因为霉菌的菌丝和毒素可能已经扩散到看似完好的部分，肉眼难以分辨，食用后可能危害健康。

为了延缓水果腐烂，延长存放时间，我们可以根据水果腐烂的原理采取相应措施。例如，保持水果表皮完好，避免碰撞和划伤；将水果存放在低温环境中（如冰箱冷藏），低温能抑制微生物的生长繁殖和水果的呼吸作用（缓慢氧化）；对于某些水果（如苹果、梨），可以用保鲜袋包裹，减少水分流失和与空气的接触，延缓氧化；对于香蕉、芒果等热带水果，不宜长时间冷藏，否则会导致表皮出现黑斑（低温会破坏细胞结构，加速变质），应在常温下阴凉处存放。