壳聚糖涂膜保鲜技术的研究进展

壳聚糖涂膜保鲜技术的研究进展李慧慧（20090801118徐州工程学院)摘要：天然食品防腐剂壳聚糖具有易于生物降解，抗菌性强，安全无毒等优点。近年来，壳聚糖涂膜保鲜技术已成为保鲜领域的研究热点。笔者对壳聚糖涂膜及其复合涂膜在果蔬保鲜中的应用等方面进行了综述，并提出了现阶段壳聚糖保鲜技术研究与应用中存在的问题及其今后的研究发展方向。关键词：壳聚糖；涂膜保鲜；果蔬近几年，鲜切果蔬因其具有新鲜、食用方便、营养卫生、百分之百可食等多种优点，深受国内外消费者喜爱。应用可食性保鲜膜保鲜果蔬的研究越来越受到人们的关注，涂膜处理后的果蔬能有效保持其品质，并可明显降低果蔬在贮藏期间的失重率﹑腐烂率﹑并且安全无毒﹑成膜﹑还可抑菌﹑可食用﹑可降解。壳聚糖（chitosan），又称脱乙酰甲壳素﹑甲壳胺，化学名称是1,4－2氨基2－9－D葡聚糖。壳聚糖作为甲壳素的脱乙酰化的产物，它是从虾蟹的甲壳中提取出来的一种氨基类多糖，壳聚糖不仅天然大量地存在于自然界中，而且无毒，可降解，是一种可再生的资源。壳聚糖具有许多优良的功能性质和潜在的应用价值，其中一个引人关注的特性就是成膜性壳聚糖以其氢键相互交联成网状结构，利用适当的溶剂，可制成透明的具有多孔结构的薄膜。2005年来，壳聚糖作为一种优良膜材料，越来越受到人们的重视。由于壳聚糖安全无毒，易形成膜，其膜具有良好的黏附性通透性抗菌性保湿性和一定的弹韧性，且对氧气﹑二氧化碳﹑乙烯等气体具有选择渗透作用，是一种极具开发价值的保鲜剂，2006年已广泛应用于果蔬的保鲜研究证明，壳聚糖对蟠桃﹑杨梅﹑草莓﹑大豆﹑马铃薯﹑青椒等均具有良好的保鲜效果。本文综述了壳聚糖涂膜及其复合涂膜的应用。1壳聚糖的保鲜机理1.1果蔬腐变机理果蔬的腐败变质可分为生物败坏和非生物败坏两种形式。前者主要是由于果蔬贮藏中受细菌、霉菌、酵母等微生物的破坏而引起败坏，其中影响果蔬微生物繁殖的因素有温度、湿度、适量氧气、化学稳定性等。其次，是由于其本身发生正常的老化过程所造成的。这类果蔬在贮藏过程中一直保持着新活状态，仍是有生命的有机体，还会进行水分蒸发及呼吸作用等复杂的生命活动，与果蔬的贮藏息息相关，决定着果蔬寿命。后者是由其本身固有的原因所致。果蔬不同成分和性质的化学物质，必然存在化学和物理变化的可能性，在外界因素影响下，可能引起各种变化。化学变化可导致褐变及酸败，物理变化同样致使变质。1.2壳聚糖的保鲜机理综合近年的资料认为,壳聚糖在果蔬保鲜的机理主要在如下方面:㈠形成保护膜质用壳聚糖涂布果蔬表面，可形成一层保护膜,而且增加了果皮厚度,并堵塞部分皮孔，减少组织水分蒸散,保持果蔬水分,创造了一个良好稳定的湿度环境,由此可较长时间保持果蔬的原有品质。㈡促进生理活性经壳聚糖处理，可促进果蔬表面伤口的木栓化,增强HMP(磷酸己糖代谢途径),堵塞皮孔和伤口,从而调节生理功能,增加果蔬机体的自我保护能力。㈢延缓细胞衰老壳聚糖涂膜，可使机体组织活性氧形成减少,由此延缓细胞的衰老和死亡；经测试，涂膜处理后乙烯生成量减少了50%；涂膜处理还能降低贮藏过程中草莓果肉组织内丙二醛与花青素的增长速率,保持番茄组织中SOD(超氧化物歧化酶)与Vc(抗坏血酸)的活力。㈣减弱呼吸速率壳聚糖涂布形成选择透气性保护膜,能限制果蔬组织对O2的吸收,但不影响CO2的通透,使呼吸速率减弱，由此减缓代谢速率,延长组织细胞的寿命,起到保鲜和保质的作用。㈤减少病菌侵染研究认为,壳聚糖具有一定的杀菌消毒的功效果蔬组织经壳聚糖处理后,形成良好通透性的高分子膜，而且会通过促进组织木质化,将病原菌隔离,使之无法侵犯机体，起到减少病菌侵染的作用；并且使被病菌侵染的组织中原本低量的壳质酶活性提高，以分解入侵病菌细胞壁上的几丁质,同时启动防御系统并产生抗病物质，对病原菌起到抑制作用,达到防腐保鲜的效果。2壳聚糖保鲜技术在果蔬中应用进展2.1壳聚糖涂膜保鲜技术在果蔬中应用康若祎[1]等的研究结果表明，壳聚糖涂膜能够推迟水蜜桃采后呼吸高峰的到来时间，减少呼吸作用对果实糖分的损耗，有效保存水蜜桃的营养成分同时，在水蜜桃果实贮藏的中后期，能够降低活性水平，从而降低水蜜桃果实在贮藏中后期褐变的可能性。傅乐峰[2]等人研究表明，壳聚糖膜对CO2和O2具有较好的选择透气性能。用该保鲜剂对香梨进行保鲜试验，结果表明在常温下，保鲜液中醋酸浓度为0.5％，壳聚糖浓度为1.5％~2.0％即有比较好的保鲜效果。王娟慧[3]等人以0.5%、1.0%、1.25%三个壳聚糖涂膜浓度中,以1.0%的涂膜效果最好;用1.0%的壳聚糖对大西洋进行涂膜,并置于0℃下冷藏,保鲜效果最好,货架期可以达到6d。张慧君[4]等人采用以壳聚糖为主要原料的涂膜保鲜剂对菠菜进行涂膜保鲜，在冷库条件下，分别以未涂膜空白对照组和不同浓度下的壳聚糖复合保鲜剂对菠菜进行涂膜保鲜处理，测定贮藏期间菠菜的感观指标失重率﹑丙二醛（MDA）﹑固形物﹑总糖﹑粗纤维和Vc等理化指标。结果表明，壳聚糖复合保鲜剂能有效减少菠菜中营养成分的损失﹑降低失重率﹑抑制MDA的积累﹑延缓菠菜的腐败。王兆升[5]等人以壳聚糖为主剂配制成涂膜液，在4℃下对鲜切生姜进行涂膜保鲜试验，研究了壳聚糖质量分数对鲜切生姜品质的影响并利用透射电镜对鲜切生姜细胞超微结构进行了观察。结果表明：壳聚糖涂膜可以减轻鲜切生姜贮藏过程中的褐变、质量损失，抑制可溶性总糖及Vc的减少，抑制粗纤维的增加。从贮藏效果看，以质量分数1.5%的壳聚糖涂膜处理为最好。质量分数1.5%壳聚糖涂膜可以延缓鲜切生姜细胞质壁分离现象的发生，抑制细胞壁的降解以及细胞核、质体、线粒体的破坏和解体，保护细胞结构的完整性，从而达到延长鲜切生姜货架期的目的。2.2壳聚糖衍生物涂膜保鲜技术在果蔬中应用李成华[6]等人以双孢蘑菇为实验材料，分别采用以实验室自制壳聚糖季铵盐﹑羧甲基壳聚糖取代羧甲基壳聚糖为成膜主剂，甘油﹑吐温20为成膜助剂配伍成高分子复合保鲜液对双孢蘑菇进行涂膜处理，分别测定贮藏过程中的开伞率失水率﹑含水量﹑多酚氧化酶活力﹑褐变度﹑硬度呼吸强度等生理指标，结果表明，N－取代羧甲基壳聚糖涂膜效果更优，能有效降低呼吸强度，保持硬度，降低失重率，抑制酶活，减少开伞现象的发生，且贮藏后期能更好地保持双孢蘑菇的白度，优势明显，体现很好的多糖涂膜特性。后来周兵[7]等人研究了水溶性壳聚糖衍生物－羧甲基壳聚糖(CMC)对香菇的保鲜效果，分别测定4℃贮藏期间香菇感官品质﹑失重率﹑呼吸强度﹑细胞膜透性﹑还原糖含量﹑Vc含量﹑丙二醛(MDA)含量﹑多酚氧化酶(PPO)活性等生理生化指标，并比较了与未经修饰的壳聚糖对香菇的保鲜效果结果表明:CMC涂膜处理能有效降低香菇菇体的腐烂﹑变色;降低香菇的呼吸强度﹑细胞膜透性变小﹑MDA含量减少﹑降低失重率和PPO活力;同时还原糖含量和Vc含量明显降低缓慢;在4℃贮藏24d仍保持较高的感官品质和营养品质。2.3壳聚糖复合涂膜保鲜技术在果蔬中应用吴昊[8]等人选用壳聚糖稀土复合物作为涂膜原料对黄瓜进行涂膜处理,室温贮藏后,测定黄瓜的感官品质、失重率、硬度、叶绿素及Vc含量、过氧化物酶(POD)及多酚氧化酶(PPO)活性。结果表明,壳聚糖稀土复合物涂膜能很好地保持黄瓜的外观、质地和营养成分,具有明显的保鲜效果,可延长保藏期大约3d。张举印[9]等人研究表明0.75%壳聚糖+4%氯化钙,浸涂时间60s是最佳的保鲜处理组合。红富士苹果在壳聚糖保鲜过程中,适宜的涂膜处理能够有效降低果实的失重率和腐烂率,延缓果肉硬度下降,减少可溶性固形物、总酸和维生素C的损失,降低果实呼吸速率,从而延缓果实衰老,具有良好的保鲜效果。祝美云[10]等人研究表明壳聚糖保鲜效果极显著，以壳聚糖1％﹑海藻酸钠0.3％﹑卡拉胶0.3％的条件下新鲜的猕猴桃保鲜40d左右，可有效保持其营养成分减少。3存在问题和未来展望涂膜技术的缺点在于膜层厚度难以控制﹑不易操作，而膜层厚度恰恰是影响保鲜效果的关键因素，因此改善涂膜的涂布技术是涂膜保鲜的关键。由于目前涂膜保鲜设备和某些涂膜材料成本较高，技术要求较苛刻，限制了该项技术的应用与推广，但由于涂膜保鲜技术所用的材料广泛，可在常温下进行，不需购置昂贵设备，工艺简单方便，成本低，安全性好，适用于多种水果﹑蔬菜的保鲜贮藏。同时，采用涂膜处理还可增加果品和蔬菜表面的光泽，使处理后的果蔬色泽鲜艳货架期长，有利于促进水果的销售。目前，果蔬涂膜保鲜技术发展很快，果蔬涂膜材料的发展趋势也由具有一定的毒性向低毒甚至无毒可食的方向发展随着人们生活水平的提高，消费者对果蔬鲜度及食用安全性的要求越来越高，相信果蔬保鲜，尤其是常温下的果蔬涂膜保鲜加工具有非常广阔的市场前景.参考文献[1]康若祎，郁志芳，陆兆新等.壳聚糖涂膜对冷藏白凤水蜜桃品质变化的影响[J]食品科学2005,26（2）：228-230[2]傅乐峰，郑柏存，沈军.壳聚糖涂膜保鲜香梨的研究[J]食品工业2005,2：57-58[3]王娟慧，谭兴和，熊兴耀等.壳聚糖涂膜对鲜切马铃薯保鲜效果的影响[J]食品工业科技(贮运保鲜)2007,28(8):215-218[4]张慧君,宫春宇,王文侠等.壳聚糖涂膜保鲜菠菜研究[J]食品与机械2011,27（3）：112-115[5]王兆升，董海洲，刘传富，等.壳聚糖在鲜切生姜涂膜保鲜中的应用[J].农业工程学报，2011，27(增刊2)：237－241.[6]李成华,张永丹,刘吟,等.3种壳聚糖衍生物涂膜保鲜双孢蘑菇的研究*[J]中国食用菌2009,28(4):54－57[7]周兵，励建荣，黄建颖，等.壳聚糖衍生物对香菇生物涂膜保鲜的研究[J]食品与发酵工业2011,37（9）:212－216[8]吴昊,汪东风,张宾，等.壳聚糖稀土复合物涂膜对黄瓜保鲜及降农残的效果研究[J].中国海洋大学学报2006，36（增刊Ⅱ）:51～56[9]张举印,饶景萍,董晓庆等.壳聚糖复合涂膜对红富士苹果保鲜研究[J]西北农业学报
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