分析殼聚糖衍生物膜在水果保鮮中的作用

張浩

（合肥學(xué)院，安徽合肥230000）

分析殼聚糖衍生物膜在水果保鮮中的作用

張浩

（合肥學(xué)院，安徽合肥230000）

水果保鮮是在水果采摘后至上架期間維持水果正常色澤、口感、營養(yǎng)，保持水果商品價值的重要手段和措施.殼聚糖衍生物由于其良好的成膜性、保濕性、抑菌性，能夠有效地保持水果新鮮度，在當(dāng)前果蔬保鮮領(lǐng)域內(nèi)受到了人們更多的關(guān)注.本文介紹了殼聚糖及其衍生物，闡述了殼聚糖衍生物膜在水果保鮮中的作用機理，并對殼聚糖保鮮劑在水果保鮮中的應(yīng)用進行了簡單的敘述，論述了其對水果保鮮的作用和意義.

殼聚糖；衍生物；農(nóng)產(chǎn)品；生物膜；保鮮

水果中含有豐富的維生素、膳食纖維等人體日常所必需的營養(yǎng)，是人類良好的保健食品，但作為一種鮮活的農(nóng)產(chǎn)品，水果有淡旺季之分且由于含水量高、組織柔嫩，在采摘后容易腐爛變質(zhì)，不新鮮的水果不但會導(dǎo)致其所含有的營養(yǎng)物質(zhì)流失，腐爛變質(zhì)后還含有對人體有害的物質(zhì)，尤其近年來隨著農(nóng)產(chǎn)品種植栽培技術(shù)的發(fā)展，水果市場更加豐富，大量的水果在采摘后的保鮮也更加重要.當(dāng)前水果保鮮采用的方法主要有低溫貯藏、防腐保鮮劑處理及氣調(diào)貯藏、輻射保鮮等，但這些方法在保鮮效果、對人體健康與環(huán)境的影響及經(jīng)濟性等方面存在著或多或少的不足，實際應(yīng)用的效果不佳，因此，尋找有效的水果保鮮技術(shù)，提高水果貯藏保鮮水平有著十分重要的現(xiàn)實意義.涂膜保鮮技術(shù)是當(dāng)前食品保鮮領(lǐng)域中研究的熱點之一，它是通過在果蔬表面涂上一層以天然糖類、蛋白質(zhì)、油脂等為原料的高分子液態(tài)可食用膜，利用其干燥后形成的均勻的膜來隔離果蔬與空氣，阻止果蔬的呼吸作用，從而改善果蔬的新鮮飽滿程度，減少細(xì)菌浸染引起的腐爛，達到果蔬保鮮的目的，目前水果保鮮的可食用膜主要有多糖膜、蛋白膜、脂質(zhì)膜和復(fù)合膜，其中多糖膜中殼聚糖衍生物膜由于其成膜率高、抗菌性強、果蔬保鮮效果好等優(yōu)點，受到人們越來越多的關(guān)注.

1 殼聚糖及其衍生物

殼聚糖（Chitosan，CTS）又稱為殼多糖、脫乙?；讱に亍⒖扇苄约讱べ|(zhì)、殼糖胺、幾丁聚糖等，化學(xué)名稱為2-氨基-β-1,4-葡聚糖，是由甲殼素（Chitin）經(jīng)脫乙酰作用的產(chǎn)物，也是目前生物界中發(fā)現(xiàn)的唯一的天然堿性多糖.甲殼素又名幾丁質(zhì)、殼多糖、聚乙酰氨基葡萄糖等，是廣泛存在于蝦、蟹等甲殼類及蜘蛛類等節(jié)足動物外科或翅膀中用于維持和保護甲殼動物和微生物軀體的線性氨基多糖，在真菌、藻類等微生物的細(xì)胞壁中也有存在，是自然界中存在廣泛的資源，一般來說，甲殼素脫去N-乙酰氨基酸55%以上即可成為殼聚糖，按照N-乙酰氨基酸脫去程度的不同分別有低脫乙酰度殼聚糖、中脫乙酰度殼聚糖和高脫乙酰度殼聚糖，不同N-脫乙酰度的殼聚糖在實際工作中根據(jù)具體的需要有著不同的應(yīng)用.

殼聚糖最早是由法國Rouger在1859年發(fā)現(xiàn)，隨后又有少量的研究報道，到1909年，由Von Furth與Russo研究發(fā)現(xiàn)其能與酸生成結(jié)晶鹽類且能利用酸溶液從生物堿沉淀劑中沉淀出，并由Lowy確定了其基本組成及硫酸殼聚糖結(jié)晶形態(tài)后，對于殼聚糖的研究開始逐漸增多，到20世紀(jì)80年代，殼聚糖衍生物的液晶性也有陸續(xù)的研究報道，由于殼聚糖有著良好的生物官能性和相容性、微生物降解性、安全性等多種性能，目前，其在食品、醫(yī)藥、生物醫(yī)學(xué)、水處理等多個領(lǐng)域內(nèi)都有著十分廣泛的應(yīng)用.

但由于殼聚糖大分子鏈上有著較高密度的氫鍵，其只能溶解于部分的有機酸，而不溶于水、堿溶液、稀硫酸、磷酸等，在應(yīng)用范圍上有著一定的限制，而殼聚糖中又含有大量的羥基和氨基，通過殼聚糖季銨化、烷基化、羧化、烷化、酯化等各種化學(xué)改性方法和水解、氧化、微輻射波等物理改性方法改善殼聚糖的物理性質(zhì)，制備出的殼聚糖衍生物可以增強膜的機械性和抑菌效果，極大地拓展殼聚糖的應(yīng)用范圍.

目前通過物理、化學(xué)及催化酶法制備出來的殼聚糖衍生物的種類繁多，其中常見的有羥丙基殼聚糖、羧甲基殼聚糖、N-乙?；瘹ぞ厶恰-羥乙基殼聚糖、苯基氰乙基殼聚糖、N-?；瘹ぞ厶堑榷喾N.

2 殼聚糖衍生物膜保鮮水果機理

改性殼聚糖也即是殼聚糖衍生物有著優(yōu)良的保濕型、成膜性和抑菌性，同時膜通透性可靈活調(diào)節(jié)，且膜對環(huán)境、人體無毒害作用，安全可食用，能顯著地抑制水果的呼吸作用、水分蒸發(fā)、物質(zhì)代謝等生理生化過程，延遲水果生理衰老，保持水果色澤，延長水果的貯藏保鮮期，是當(dāng)前水果保鮮中有著顯著應(yīng)用價值和良好應(yīng)用前景的水果保鮮技術(shù)之一.

2.1 殼聚糖衍生物的保濕性

殼聚糖衍生物的分子鏈上帶有有親水基團的羧基，且羧基的負(fù)電荷能擴大分子鏈的伸展空間，親水基團和高分子鏈較大的伸展性，使其對水分子有著極大的作用，有很強的保水性能，保濕性好，能夠減緩水果的水分蒸發(fā)，延遲水果萎蔫，從而減少貯藏過程中水果水分的流失，保持水果的新鮮.

2.2 殼聚糖衍生物的成膜性

水果貯藏過程中，水分的流失及氣體的運輸?shù)榷际峭ㄟ^水果的角質(zhì)層、表皮細(xì)胞、氣孔等表皮系統(tǒng)來進行的，其中角質(zhì)層對水果中的水分有著保護的作用，角質(zhì)層越厚的水果在同等貯藏條件下水分的損失也越少，涂膜是在水果的表面人為地制造出一種具有隔阻性的膜，來減少水果表皮系統(tǒng)與空氣的接觸.殼聚糖衍生物有著良好的成膜性，能夠在水果表面形成一層均勻的薄膜，使水果內(nèi)部處于一個低氧氣（O2）高二氧化碳（CO2）的可自發(fā)氣調(diào)的環(huán)境，阻礙大氣中氧氣的滲入和二氧化碳的逸出，同時逸出乙烯氣體，從而抑制水果的呼吸強度，減緩水果熟化及貯藏過程中營養(yǎng)的流失.

2.3 殼聚糖衍生物的抑菌性

殼聚糖衍生物有著廣譜抗菌性，其對金黃色葡萄球菌等葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌等致腐細(xì)菌及毛霉、青霉等霉菌均有一定的抑制作用，它能在菌體表面通過高分子鏈密集成膜，阻止菌體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，抑制菌體生長，直接抑制或殺滅致腐真菌；高脫乙酰度殼聚糖衍生物能夠激活3-葡聚糖酶、氧化物酶活性，誘導(dǎo)水果產(chǎn)生抵御反應(yīng)，增強水果自身的抗病性；其表面的氨基集團能螯合金屬離子，影響微生物的生長繁殖；殼聚糖衍生物中的氨離子能夠促使細(xì)菌細(xì)胞膜蛋白質(zhì)變性，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性；低脫乙酰度殼聚糖衍生物還能深入到菌體的內(nèi)部，抑制菌體繁殖，通過抗菌性，殼聚糖衍生物膜能夠阻止致腐細(xì)菌、霉菌等微生物的生長，降低水果貯藏時的腐爛率.

2.4 殼聚糖衍生物的通透性

由于殼聚糖衍生物的分子鏈端帶有羥基，這一獨特的分子結(jié)構(gòu)能夠使其在水果表面的成膜具有良好的通透性，在水果貯藏過程中能維持水果氣體交換微環(huán)境的良好，保持水果新鮮.

3 殼聚糖衍生物膜在水果保鮮中的應(yīng)用

利用殼聚糖衍生物涂膜技術(shù)來保持水果新鮮目前已有較多的研究報道，如王宇鴻等應(yīng)用殼聚糖1.5%保鮮劑，在常溫條件下保鮮番木瓜20天，研究表明其能降低番木瓜的腐爛率和失水率，抑制維生素C和總酸含量的下降；王利芬等采用殼聚糖1.5%保鮮劑在6℃下貯藏批把30天，研究發(fā)現(xiàn)其能降低果實的失重率，延緩可溶性固形物含量的下降，有效地抑制果實腐爛；Chien等采用殼聚糖1.0%保鮮劑在6℃下儲藏芒果7天，發(fā)現(xiàn)其能抑制水分的散失及感官品質(zhì)的下降，增加可溶性固形物、可滴定酸度及維生素C的含量，除此外，應(yīng)用殼聚糖衍生物涂膜保鮮的水果目前有報道的還有草莓、葡萄、楊梅、橘子、楊桃、木瓜、桃子、荔枝等多種水果，研究的結(jié)果均表明，采用殼聚糖衍生物膜法保鮮水果比常用的低溫貯藏、防腐保鮮劑等保鮮方法效果好，同時各試驗研究對不同水果采用何種脫乙酰度殼聚糖、在何種狀態(tài)、溫度下的保鮮效果也均有一定的探討.

4 結(jié)語

利用殼聚糖衍生物對水果進行保鮮，其形成的膜有良好的保濕性、抑菌性和通透性，能夠有效地抑制水果的水分流失和呼吸代謝，減緩水果組織的衰老，延長水果采摘后的壽命，同時形成的膜可食用，對環(huán)境污染，能很好地保持水果的經(jīng)濟價值，促進生產(chǎn)發(fā)展.但殼聚糖衍生物膜會影響到水果直接食用的口感，且不同水果保鮮的具體成膜厚度、浸泡時間等各種保鮮條件也各有不同，最優(yōu)的保鮮配方方案難以確定，同時保鮮的效果還有待更多的研究報道進行驗證，另外，在殼聚糖衍生物膜的安全性方面也還存在著一定的爭議，對其安全性的研究報道較少，還須進一步的研究證明.

〔1〕陳奕兆，剛成誠，王亦佳，等.不同溫度條件下PVP、CTS涂膜對水蜜桃采后保鮮效果比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（5）.

〔2〕王麗.植物源細(xì)菌群體感應(yīng)抑制因子的篩選及其對生物膜形成的影響[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

〔3〕陳思力.魔芋葡甘聚糖/丙烯酰胺改性膜的研究及其在蘆柑保鮮中的應(yīng)用[D].福建農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

〔4〕陳婉婉，王世浩.淺析殼聚糖衍生物的生成及其在實踐中的應(yīng)用[J].網(wǎng)友世界，2012（10）.

〔5〕單春會，童軍茂，馮世江.殼聚糖及其衍生物涂膜保鮮果蔬的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國食物與營養(yǎng)，2004（12）.

〔6〕夏朋朋，李榮春.殼聚糖及其衍生物抗氧化活性研究進展[J].卷宗，2012（5）.

〔7〕王宇鴻，梁青，冉娜.番木瓜的殼聚糖涂膜保鮮技術(shù)研究[J].食品科技，2009，34(4)：71-74.

TS255.3

A

1673-260X（2013）09-0047-02