殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在桑椹保鮮中應(yīng)用的研究進(jìn)展

田帥，劉慧勤，龍羽燕，藍(lán)黃麗，楊玲玲，王正正

（廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南寧市530004）

桑椹又稱(chēng)作桑棗、桑泡兒等，是桑樹(shù)所結(jié)的果實(shí)。我國(guó)的大部分地區(qū)都適合桑樹(shù)的生長(zhǎng)和發(fā)育，除了青海、西藏、寧夏三個(gè)地區(qū)由于氣候條件比較特殊不適宜桑樹(shù)種植之外，其他各個(gè)地區(qū)均有桑樹(shù)的栽培[1]。最近幾年在山東和四川等農(nóng)業(yè)地區(qū)，也開(kāi)始了果桑大規(guī)模栽培，四川地區(qū)的桑椹年產(chǎn)量高達(dá)上萬(wàn)噸[2]。

桑椹初熟時(shí)為綠色，隨著時(shí)間的增加果實(shí)顏色也隨之變化，最終呈現(xiàn)紅色、紫黑色，少數(shù)品種為白色。桑椹的花期通常在每年的3—5月，不同地區(qū)由于環(huán)境的不同花期也會(huì)有所不同[3]。由于成熟的桑椹酸甜可口，汁液較多，顏色鮮艷，人們喜歡將采摘的桑椹鮮果直接食用。桑椹的果實(shí)肉嫩汁多，沒(méi)有堅(jiān)硬的外皮，成熟期較短，并且上市的時(shí)間非常集中[4]。如果在常溫條件下儲(chǔ)存，一天時(shí)間里就會(huì)發(fā)生霉變，嚴(yán)重影響桑椹的加工與利用[5]。為了降低果實(shí)采摘后的腐爛速度，延長(zhǎng)鮮果儲(chǔ)藏時(shí)間，通常采用殼聚糖溶液對(duì)果實(shí)進(jìn)行涂膜處理來(lái)達(dá)到保鮮的效果。殼聚糖（chitosan，CTS）是自然界存在的一種高分子材料——甲殼素（chitin）的重要衍生物，在自然界的分布非常廣泛[6]。由于殼聚糖溶液本身有很好的成膜特性，能夠在被涂膜的水果上形成一種具有阻水性的半透膜，從而通過(guò)調(diào)節(jié)水果的內(nèi)外環(huán)境，減少水分的蒸發(fā)，提高CO2和降低O2的含量，延緩水果呼吸高峰的來(lái)臨，可以有效避免水果組織結(jié)構(gòu)衰老，進(jìn)而延長(zhǎng)水果的貯藏時(shí)間[7-9]。在目前技術(shù)條件下，已經(jīng)證實(shí)了殼聚糖涂膜技術(shù)能夠在低溫條件下延長(zhǎng)草莓[10]、櫻桃[11]、桃[12]等新鮮水果的貯藏時(shí)間，也可以延長(zhǎng)各類(lèi)鮮切水果的貨架期[13-14]。有試驗(yàn)表明，殼聚糖溶液涂膜技術(shù)在常溫條件下也能夠起到保鮮效果，能夠降低水果品質(zhì)下降速率[15]。而對(duì)于桑椹市場(chǎng)來(lái)講，桑椹保鮮問(wèn)題如不能很好的解決將會(huì)嚴(yán)重影響桑農(nóng)的種植積極性，進(jìn)而導(dǎo)致桑椹市場(chǎng)行情的不穩(wěn)定?，F(xiàn)在市面上銷(xiāo)售的桑椹加工食品由于受加工過(guò)程的影響，導(dǎo)致桑椹中的功能性物質(zhì)含量大大降低，嚴(yán)重影響桑椹的營(yíng)養(yǎng)保健功能[16]。所以研究桑椹采摘后的防腐保鮮技術(shù)對(duì)于延長(zhǎng)桑椹鮮果的儲(chǔ)藏期，穩(wěn)定桑椹銷(xiāo)售市場(chǎng)具有非常重要的意義。

1 成熟桑椹果實(shí)的化學(xué)成分和功能性物質(zhì)

桑椹含水率約為80%、轉(zhuǎn)化糖約為10%、果膠含量在2%～3%，桑椹中化學(xué)成分含量受栽培的品種、地區(qū)以及肥水管理等條件影響而略有差異；桑椹中還含有大量的維生素C、脂類(lèi)、礦物質(zhì)和桑色素等多種營(yíng)養(yǎng)因子，表1為施俊香等[17]測(cè)定的桑椹化學(xué)成分的具體含量。

桑椹中的脂肪酸主要為亞油酸（68.30%）、棕櫚酸（11.85%）以及少量的豆蔻酸、硬脂酸等，揮發(fā)油的主要成分為桉葉素（69.00%）、香葉醇（17.00%）、溶血磷脂酰膽堿（19.30%）、磷脂酰肌醇（10.53%）和雙磷脂酰甘油（6.59%）[18]。表2為許益民等[19]測(cè)定的桑椹磷脂的成分和含量。

表1 成熟桑椹中果實(shí)的化學(xué)成分及含量[17] %

表2 桑椹的磷脂種類(lèi)和含量[19] %

桑椹中除了基本的營(yíng)養(yǎng)成分之外，還含有多種功能性物質(zhì)，主要包括花色苷、生物堿、多糖、白藜蘆醇、花青素和蘆丁等。MEHMET等[20]的研究表明，桑椹中還含有多種微量元素，其中鉬的含量約為4.6 μg/kg，鈣的含量為1 837.650～4 437.520 mg/kg，鉀的含量為10.860～15.269 mg/kg，鎂的含量為904.480～1 033.110 mg/kg，硫的含量為49.350～642.250 mg/kg。

桑椹中含有的桑椹紅色素主要成分為花色苷類(lèi)化合物，由于桑椹紅色素的安全性和著色性非常好，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地用于食品、飲料、化工等行業(yè)[21]；黃金枝等[22]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)桑椹從全綠期到粉紅期花青素合成量逐漸增加，在黑紫期花青素含量達(dá)到最大。LIU等[23]證實(shí)桑椹的花青素對(duì)于預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化，促進(jìn)心腦血管健康有很好的作用。桑椹中含有的生物堿主要成分為1-脫氧野尻霉素（DNJ），主要是通過(guò)抑制糖代謝酶的生物活性來(lái)延緩生物體內(nèi)多糖的代謝時(shí)間，降低餐后血糖峰值。李穎等[24]的研究表明桑椹多糖可以有效地清除體內(nèi)自由基，中斷自由基的反應(yīng)程序，具有一定的抗氧化和防衰老的作用。桑椹含有的白藜蘆醇能夠通過(guò)調(diào)節(jié)人體內(nèi)的基因表達(dá)來(lái)抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)擴(kuò)散，并且還可以抑制人體血液中栓塞的形成[25]。CHEN等[26]的研究表明白藜蘆醇通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，無(wú)論其在體內(nèi)還是體外對(duì)白血病都有顯著的抗癌作用。OYAQBEMI等[27]證明了蘆丁可以通過(guò)調(diào)節(jié)大鼠Kim-1/NF-kappa B/Nrf2信號(hào)通路，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氟化鈉所致高血壓的改善和調(diào)節(jié)作用。這些功能性物質(zhì)能起到保護(hù)心血管、消炎殺菌、保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)和抗氧化的作用?！侗静菥V目》中記載桑椹具有解酒、利氣、消腫的功效。在臨床上也已經(jīng)證明了桑椹在治療慢性肝炎、高血壓、胃腸道疾病、以及頭暈耳鳴方面都有較為顯著的效果[28]。

2 桑椹貯藏期間生理指標(biāo)的變化和常用的保鮮技術(shù)

桑椹在成熟時(shí)可以直接采摘食用，但是通常在采摘后一天之內(nèi)便會(huì)腐爛變質(zhì)，這是由于成熟的桑椹果實(shí)在貯藏期間各種生理指標(biāo)發(fā)生了變化進(jìn)而影響了桑椹的品質(zhì)，導(dǎo)致桑椹不能進(jìn)行跨地區(qū)長(zhǎng)距離的運(yùn)輸，嚴(yán)重影響了桑椹的商業(yè)價(jià)值，因此研究桑椹采摘后的保鮮技術(shù)就變得越來(lái)越重要。

2.1 桑椹貯藏期間硬度的變化

桑椹果實(shí)的硬度會(huì)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，這是果實(shí)自身成熟的重要標(biāo)志[29]。桑椹采摘后的硬度的變化直接關(guān)系到貯藏時(shí)間和流通性。桑椹采摘后果實(shí)的硬度逐漸下降，在采摘后的72 h內(nèi)下降到最低值[30]。通過(guò)冷凍技術(shù)對(duì)桑椹果實(shí)硬度的影響試驗(yàn)證明，不同冷凍條件下處理桑椹，在解凍后果實(shí)硬度均會(huì)有所下降[31]。

2.2 桑椹貯藏期間霉變率的變化

桑椹果實(shí)表皮較薄，不能對(duì)桑椹起到有效的保護(hù)，在表皮破損的情況下，桑椹極易腐敗變質(zhì)，影響正常的食用。陳會(huì)娟等[32]研究表明，在正常貯藏條件下，桑椹果實(shí)在采摘后第4 d的霉變率呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，在第5 d時(shí)不同處理組的桑椹腐爛率在26.2%～35.7%。通過(guò)黃連素溶液處理的桑椹腐爛率均低于對(duì)照組，說(shuō)明黃連素可以明顯延緩桑椹的霉變速度。

2.3 桑椹貯藏期間花青素含量的變化

花青素的含量對(duì)桑椹果實(shí)品質(zhì)有著很大的影響，也對(duì)桑椹抗氧化、保護(hù)心腦血管健康有很大影響。桑椹果實(shí)中的花青素含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，通過(guò)5 g/L CTS-g-CA溶液的涂膜保鮮處理可以降低桑椹中花青素含量的下降速率[33]。

2.4 乙烯釋放速率和桑椹呼吸強(qiáng)度的變化

乙烯的存在主要影響桑椹的成熟度，以及桑椹采摘后的品質(zhì)和食用口感。乙烯含量的增多也會(huì)影響桑椹自身的呼吸作用，導(dǎo)致桑椹果實(shí)的腐爛變質(zhì)，影響正常食用。采摘后的桑椹乙烯的釋放量呈現(xiàn)出峰型的變化趨勢(shì)并伴隨著明顯的呼吸躍變現(xiàn)象，由于桑椹釋放乙烯的積累效應(yīng)導(dǎo)致桑椹呼吸作用在儲(chǔ)藏第6 d的時(shí)候達(dá)到最大值[34]。通過(guò)一定劑量的輻照可以有效地降低呼吸速率和乙烯的釋放[35]。

3 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)與其他保鮮技術(shù)的對(duì)比

殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在桑椹保鮮方面與常用的氣調(diào)、低溫、藥劑保鮮技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。氣調(diào)保鮮技術(shù)是通過(guò)控制儲(chǔ)藏空間里面的氣體成分與濃度，抑制一些對(duì)水果儲(chǔ)存造成破壞的微生物的生理活動(dòng)，進(jìn)而延長(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間。氣調(diào)保鮮大多是采用降低氧氣含量的技術(shù)手段，在降低新鮮水果有氧呼吸的同時(shí)又導(dǎo)致了無(wú)氧呼吸的增強(qiáng)，同時(shí)也會(huì)引起厭氧腐爛菌的繁殖，導(dǎo)致新鮮水果品質(zhì)的下降[36]。劉戰(zhàn)麗等[37]的研究證實(shí)了果實(shí)在儲(chǔ)藏過(guò)程中通過(guò)無(wú)氧呼吸所釋放的乙醛和乙醇等多種異味物質(zhì)會(huì)很大程度上影響過(guò)時(shí)的風(fēng)味和口感。低溫保鮮技術(shù)是通過(guò)降低溫度來(lái)抑制微生物和果實(shí)中的酶活性來(lái)達(dá)到保鮮的目的，前期設(shè)備需要投入比較大的資金，但并不能完全抑制耐低溫的微生物繁殖滋生，會(huì)對(duì)果實(shí)保鮮效果產(chǎn)生影響[38]。藥劑保鮮技術(shù)主要是通過(guò)使用化學(xué)殺菌劑來(lái)達(dá)到水果保鮮的目的，但是藥劑保鮮主要是針對(duì)外界的微生物繁殖生長(zhǎng)，并不能影響果實(shí)自身的呼吸作用，并且傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑可能會(huì)對(duì)人體健康方面產(chǎn)生危害，不適合長(zhǎng)期使用[39]。殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮技術(shù)是將殼聚糖溶液和天然的抑菌因子混合之后對(duì)果實(shí)進(jìn)行涂膜處理，操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、無(wú)有害防腐藥劑，保鮮效果與傳統(tǒng)技術(shù)相比有很大的提高。

4 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展

4.1 在其他水果保鮮的應(yīng)用研究進(jìn)展

殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮技術(shù)是在傳統(tǒng)殼聚糖溶液里添加各種抑菌保鮮因子，與殼聚糖溶液結(jié)合起來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)水果儲(chǔ)藏期的目的[40]。劉開(kāi)華等[41]的試驗(yàn)結(jié)果表明，將茶多酚與1%的殼聚糖溶液混合成復(fù)合溶液對(duì)果實(shí)涂膜處理，可以有效地減緩果實(shí)硬度下降的速率，降低果實(shí)的腐爛程度，有效地遏制腐爛微生物侵害果實(shí)。方亦齊等[42]制備了殼聚糖-乙烯基吡咯烷酮—半胱氨酸復(fù)合保鮮劑（CTS-g-PVP-cys），結(jié)果表明復(fù)合涂膜可以降低水果中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水分的流失，防止果實(shí)腐爛變質(zhì)。吳昊等[43]通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比了殼聚糖沒(méi)食子酸化學(xué)衍生物復(fù)合溶液（CTS-GA）和單一的殼聚糖溶液對(duì)果實(shí)保鮮的效果，結(jié)果表明CTS-GA可以有效減緩果實(shí)軟化和水分蒸發(fā)速率，降低果膠等結(jié)構(gòu)物質(zhì)的分解速度。秦海容等[44]通過(guò)殼聚糖—納米金剛石復(fù)合涂膜（CS/ND）與化學(xué)保鮮劑（FA）對(duì)果實(shí)保鮮處理表明，第3 d時(shí)，CS/ND處理組的果實(shí)可滴定酸含量顯著上升，抑制果實(shí)的呼吸作用，而FA處理組的可滴定酸含量變化不明顯；CS/ND處理的果實(shí)在第7 d時(shí)抗壞血酸含量最高，并且始終高于FA處理組果實(shí)的抗壞血酸含量；在整個(gè)試驗(yàn)周期里，CS/ND處理組的可溶性固形物含量始終比FA處理組的含量高，而腐爛率均低于FA組，通過(guò)對(duì)果實(shí)的生理指標(biāo)對(duì)比分析，殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮技術(shù)比化學(xué)藥劑更利于果實(shí)地保鮮，可以更好地保護(hù)果實(shí)的品質(zhì)和質(zhì)量。

4.2 在桑椹保鮮中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉瑞麟等[45]將Ag+和TiO2粒子添加到殼聚糖基體中制備殼聚糖復(fù)合膜用于桑椹保鮮，結(jié)果表明殼聚糖復(fù)合涂膜能夠很好地改善桑椹的感官品質(zhì)，并且這種改善效果在儲(chǔ)藏第6 d時(shí)最為明顯，在第8 d之后保鮮效果依然存在。張莉會(huì)等[46]分別采用大蒜提取液、芳樟醇、香芹酚、丁香酚與殼聚糖溶液對(duì)桑椹進(jìn)行復(fù)合涂膜處理，結(jié)果表明復(fù)合涂膜處理的桑椹的可溶性固形物、還原糖和維生素C含量都明顯高于對(duì)照組。趙玲玲等[47]通過(guò)研究山豆根、肉豆蔻和不同濃度的殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)（2±1）℃下儲(chǔ)藏6 d桑椹品質(zhì)的作用效果表明，復(fù)合涂膜能夠降低腐爛率延長(zhǎng)桑椹貨架期。方銀等[48]研究殼聚糖-乙酸溶液復(fù)合涂膜輔助低溫處理對(duì)桑椹保鮮的影響，結(jié)果表明在4℃低溫儲(chǔ)藏條件下，殼聚糖-乙酸溶液的濃度為10 mg/L時(shí)，儲(chǔ)藏10 d的桑椹各項(xiàng)生理指標(biāo)與空白對(duì)照組3 d的相關(guān)指標(biāo)接近，沒(méi)有出現(xiàn)腐爛，并且沒(méi)有化學(xué)殘留。孟令馨[49]利用1%含量的乙?；{米纖維素（ANCC），納米銀含量為1%的聚乳酸（PLA）復(fù)合薄膜對(duì)桑椹進(jìn)行保鮮試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)桑椹的感官、腐爛指數(shù)、可滴定酸等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果表明復(fù)合涂膜不僅可以控制桑椹的呼吸強(qiáng)度，還可以抑制腐爛菌的增長(zhǎng)，能夠顯著延長(zhǎng)桑椹4 d的貨架期。楊采風(fēng)等[33]通過(guò)殼聚糖咖啡酸衍生物溶液復(fù)合涂膜處理桑椹鮮果的研究表明，通過(guò)使用5 g/L殼聚糖咖啡酸衍生物溶液復(fù)合涂膜處理桑椹，在第18 d時(shí)該處理組的桑椹失水率為（5.7%±2.6%），桑椹中可溶性固形物含量為（8.10%±0.01%），維生素C含量為（3.500 0±0.520 0）μg/g、花青素含量為（0.880 0±0.002 3）mg/g，多酚含量為（5.200±0.057）mg/g；而采取單一藥劑保鮮的對(duì)照組在第18 d時(shí)桑椹失水率為（8.9%±1.5%），可溶性固形物含量為（6.50%±0.04%），維生素C含量為（2.500 0±0.048 0）μg/g，花青素含量為（0.460 0±0.003 3）mg/g，多酚含量為（4.280±0.053）mg/g，試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析表明5 g/L殼聚糖咖啡酸衍生物溶液涂膜保鮮技術(shù)比單一藥劑保鮮效果好，更加便于桑椹保鮮。

5 小結(jié)與展望

桑椹是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高的水果，含有花青素、白藜蘆醇和蘆丁等多種功能性成分，具有很好的抗氧化性。近年來(lái)，隨著醫(yī)療保健技術(shù)和食品加工技術(shù)的深入發(fā)展，桑椹作為一種藥食兩用的水果被大量用于食品和保健品的生產(chǎn)加工中。桑椹由于缺少堅(jiān)硬外皮保護(hù)，在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中很容易出現(xiàn)破損腐爛；并且桑椹上市時(shí)間較為集中，后熟能力很差，保鮮期短對(duì)桑椹本身醫(yī)療保健價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都有非常大的影響。

目前桑椹貯藏保鮮研究還處于初步階段，尚未形成系統(tǒng)性的研究，傳統(tǒng)的保鮮技術(shù)并不能很好的用于桑椹采后的保鮮。物理保鮮技術(shù)操作比較簡(jiǎn)單，安全無(wú)殘留，但是保鮮成本整體比較高?；瘜W(xué)保鮮技術(shù)能夠抑制腐爛菌的生長(zhǎng)，但是有化學(xué)殘留的風(fēng)險(xiǎn)。隨著人們對(duì)健康問(wèn)題的重視和綠色高效保鮮技術(shù)的發(fā)展，單一條件的保鮮技術(shù)已經(jīng)不能很好的滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。從植物里面提取的天然植物防腐保鮮劑結(jié)合最新的冰溫保鮮技術(shù)、電離輻射、微波、殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)等多種技術(shù)的復(fù)合使用將會(huì)是未來(lái)桑椹保鮮研究的主要方向。以綠色、高效、無(wú)化學(xué)殘留為目標(biāo)的多種保鮮技術(shù)復(fù)合使用將會(huì)進(jìn)一步提高桑椹采后保鮮水平，延長(zhǎng)桑椹的貨架期，對(duì)于我國(guó)蠶桑資源的綜合利用有很大的意義，將會(huì)推動(dòng)桑椹產(chǎn)業(yè)在我國(guó)飛速的發(fā)展。