猕猴桃产业面临的 "隐形杀手"

猕猴桃因其丰富的营养和独特风味广受青睐，2023 年中国猕猴桃产量超过 236 万吨，占全球产量的重要份额。然而，这种典型的呼吸跃变型水果在采后存储期间极易受到病原真菌侵袭，其中软腐病已成为最严重的病害之一。Botryosphaeria dothidea、Diaporthe spp. 和 Alternaria alternata 三种真菌是导致猕猴桃软腐的主要病原，它们在感染初期难以通过外观诊断，往往在症状明显时已造成严重损失。

据统计，真菌病害导致的猕猴桃采后腐烂每年造成数十亿元的经济损失，同时也带来生态污染问题。尽管已有研究尝试利用生物防治剂和天然化合物控制软腐病，但实际应用效果仍有待提升，开发高效的早期监测技术成为产业迫切需求。

 挥发性有机物：真菌感染的 "化学指纹"

真菌在生长代谢过程中会产生特征性挥发性有机物（VOCs），这些物质如同疾病的 "化学指纹"，可作为预测果实腐烂的重要指标。陕西师范大学研究团队创新性地采用顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用技术（HS-SPME/GC-MS），对三种真菌感染的猕猴桃进行了为期 7 天的 VOCs 动态监测。

实验结果显示，未感染猕猴桃中检测到 61 种 VOCs，而 B. dothidea、Diaporthe spp. 和 A. alternata 感染的猕猴桃分别检测到 96、95 和 96 种 VOCs，感染组挥发性物质数量显著增加。更重要的是，随着腐烂进程，醛类物质占比从最初 3 天的约 90% 显著下降至第 7 天的 31.77%、0.92% 和 26.07%，而醇类物质占比则上升至 27.31%、66.47% 和 37.25%。这一变化揭示了真菌代谢对果实挥发性物质组成的特征性影响。

图 1. 7 天内未受污染的猕猴桃和 3 种真菌污染的猕猴桃中挥发物的数量 （A） 和含量 （B） 的变化。组：CK（未受污染的猕猴桃）、B（B. dothidea 污染的猕猴桃）、D（Diaporthe spp. 污染的猕猴桃）、A（A. alternata 污染的猕猴桃）。

图 2.未受污染的 （B）、B. dothidea （C）、Diaporthe spp. （D）、A. alternata （E） 污染的猕猴桃中挥发物的维恩 （A） 和异常分析。组：CK（未受污染的猕猴桃）、B（B. dothidea 污染的猕猴桃）、D（Diaporthe spp. 污染的猕猴桃）、A（A. alternata 污染的猕猴桃）。

15 种生物标志物：早期预警的 "化学信号"

通过多变量统计分析和变量降维技术，研究团队从感染猕猴桃中筛选出 15 种潜在挥发性生物标志物。这些标志物包括苯乙醇、4 - 蒈烯、乙醇等，它们在三种真菌感染的猕猴桃中均有检出，且在未感染果实中不存在或含量极低。

进一步在完整猕猴桃中的验证实验表明，这些生物标志物的含量随感染时间延长而增加。例如，苯乙醇、4 - 蒈烯和乙醇在所有三种真菌感染的完整猕猴桃中均被检测到，其中 4 - 蒈烯在 Diaporthe spp. 感染组第 7 天的含量达到 1124.656 μg/kg。特别值得注意的是，部分标志物如 4 - 蒈烯和 cis-4 - 松油醇在病害症状出现前（第 4 天）就已显著增加，展现出作为早期预警信号的潜力。

从实验室到产业应用：构建智能监测系统

该研究不仅揭示了猕猴桃软腐病感染过程中 VOCs 的动态变化规律，更为产业应用提供了切实可行的技术路径。基于筛选出的挥发性生物标志物，研究团队提出了开发猕猴桃存储管理系统的构想。

这种新型监测系统将以特征性 VOCs 为靶点，结合纳米复合材料传感器和机器学习算法，实现对猕猴桃存储环境中挥发性物质的实时检测。与传统的电子鼻技术相比，基于 HS-SPME/GC-MS 筛选的生物标志物具有更高的特异性和敏感性，可有效解决现有技术灵敏度不足的问题。

图 3.对开发系统模型来监控猕猴桃存储管理的想象。VOCs：挥发性有机化合物

研究意义与产业前景

这项研究为猕猴桃采后病害防控提供了全新的技术思路。通过挥发性生物标志物进行早期预警，有望改变传统的 "症状导向" 防治模式，实现从 "被动应对" 到 "主动预防" 的转变。据估算，若该技术能在产业中推广应用，可使猕猴桃采后损失率降低 30% 以上，每年为产业挽回数十亿元损失。

更重要的是，该研究建立的技术方法可推广至其他水果和蔬菜的病害监测领域。正如研究团队在论文中指出："这些筛选出的挥发性生物标志物为开发靶向监测系统提供了候选化合物，有望在农产品质量安全管理中发挥重要作用"。

随着传感器技术和人工智能的快速发展，基于挥发性生物标志物的智能监测系统将成为未来农产品采后管理的重要方向。这项研究不仅为猕猴桃产业的可持续发展提供了技术支撑，也为 "智慧农业" 背景下的农产品质量安全保障体系建设贡献了创新方案。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.116613