可食性涂膜在番茄貯藏保鮮中的研究進展

姚依妮，孫建明，李 昭，李林林，馮露露

（河南科技大學 包裝工程系，河南洛陽 471000）

0 引言

番茄屬于漿果類果實，肉質纖細，營養(yǎng)豐富，深受消費者喜愛。但番茄在采摘后會出現(xiàn)明顯的呼吸躍變現(xiàn)象，尤其在成熟期呼吸和蒸騰速率的顯著增加，以及內源乙烯的大量產生，致使番茄加速衰老，貯藏期縮短，造成較大的經濟損失。因此，掌握番茄貯藏期間的生理代謝過程和品質變化的特點，并采取一定的保鮮技術對番茄的貯藏至關重要。近年來，可食性涂膜是實現(xiàn)果蔬綠色安全保鮮的重要手段，它是從天然動植物中提取出高聚物及其衍生物，并以此為主要成膜原料，加入特殊溶劑配置成膜液，通過浸泡、涂布或噴灑等方法附著于果蔬表面形成涂膜層［1］。該層涂膜可有效保護果蔬的完整性，阻隔氣體和水分對果蔬的影響，減緩氧化過程，提高果蔬的感官品質與營養(yǎng)品質，延長果蔬的貯藏保鮮期。

1 番茄保鮮技術

番茄保鮮技術按實現(xiàn)原理的不同可分為物理保鮮技術、化學保鮮技術和生物保鮮技術三大類。

1.1 物理保鮮技術

物理保鮮技術，即采用物理手段對果蔬進行處理，防止其變質的一種技術。目前常用的物理保鮮方式主要有溫控保鮮［2］、氣調保鮮［3］、臭氧保鮮［4］、超聲波保鮮和輻照保鮮等［5］。物理保鮮技術具有受外界環(huán)境影響小、操作簡便、能夠有效延緩番茄品質劣變、延長保鮮期等優(yōu)勢。但物理保鮮方法涉及到的設備差異和需要具備較強的技術性等問題，使所需生產或維修成本較高，且臭氧保鮮、輻照保鮮等技術尚未完善，加工的規(guī)范和標準不成熟，在使用過程中應充分考慮其對人體安全產生的影響。在番茄貯藏保鮮中，不論采用何種保鮮技術，往往以物理保鮮技術作為輔助手段，以達到更好的保鮮效果。

1.2 化學保鮮技術

目前控制番茄采后腐爛最主要以及最常用的方法是使用化學殺菌劑?；瘜W保鮮技術是對番茄進行噴灑［6］、涂抹［7］、熏蒸或浸泡處理［8］，使殺菌劑中特有的化學成分對致病菌起到抑制作用。但化學藥劑具有致癌、致畸等風險，且具有較高的殘留毒性，影響土壤、水質等生態(tài)環(huán)境，使得化學保鮮技術在使用過程受到極大限制。目前有關學者正積極研究安全高效的天然保鮮劑，逐步替代化學殺菌劑在番茄等果蔬上的應用。

1.3 生物保鮮技術

番茄的生物保鮮技術有微生物源保鮮、植物源保鮮和涂膜保鮮等。微生物保鮮菌在生長過程中與有害微生物爭奪營養(yǎng)和空間上的資源［9］，抑制了有害微生物的生長，達到延長保質期的目的；植物源保鮮劑主要是從天然中藥材和天然香辛料中提取出來的天然活性物質，其中植物精油的應用范圍較廣，具有良好的抗氧化活性［10］，對病原菌有顯著的抑制作用；涂膜保鮮是將可食性涂膜材料通過浸泡、涂布或噴灑等方法附著在番茄表面以保護和提高其品質的技術，且可食性涂膜材料是由自然界產生的可再生資源，成本低，又具有優(yōu)異的理化性質，符合當今社會和消費者對食品安全和綠色環(huán)保的追求。近年來，可食性涂膜在番茄貯藏保鮮中的研究越來越多，且涂膜材料及其組合方式也更加多樣化。

2 單一可食性涂膜對番茄貯藏保鮮效果的研究

通過可食性涂膜保鮮方法，使果蔬表層形成一層半透性薄膜，該薄膜在不改變食品原有成分的情況下，具有一定的阻隔性能、機械性能和抑菌效果，從而延長果蔬的保質期。用于番茄可食性涂膜保鮮的材料，主要分為多糖類、脂類和蛋白質類［11］，其特點如表 1 所示。

表1 常見的涂膜材料Tab.1 Common coating materials

2.1 多糖類涂膜

多糖分子是由化學性質穩(wěn)定的長鏈螺旋結構組成而易于成膜，故能夠充分保護被涂膜的果蔬。其中多糖類涂膜材料中的殼聚糖在番茄貯藏保鮮中的研究較多：0.4 g/L的殼聚糖對櫻桃番茄具有明顯的抑菌效果［25］，2.0%的殼聚糖均能較好地保持櫻桃番茄和變色期番茄的貯藏品質［26］，有效延長果實的貯藏保鮮期。魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）、海藻酸鈉等多糖對番茄貯藏保鮮也均有研究。潘延跳等［27］研究3，6，9 g/L的KGM對櫻桃番茄在常溫條件下貯藏的保鮮效果，篩選出6 g/L的KGM涂膜保鮮效果最好；任邦來等［28］在室溫下發(fā)現(xiàn)經1.0%海藻酸鈉處理的番茄能更好的減少營養(yǎng)物質的損失。但多糖分子中含有大量的氫鍵，導致其阻水性能較差，故主要用于水分含量較低的食品包裝中或與其他物質復合來改善其性能。

2.2 脂類和蛋白質類涂膜

脂類材料由于極性較低，容易形成致密的網(wǎng)絡結構，形成的可食性涂膜具有很強的阻水性能，可使其表面有光澤。但單一的脂類涂膜具有較低的機械性能和較高的阻水性能，因此在番茄的貯藏保鮮應用較少，更多的是作為輔助型添加劑與多糖類或蛋白質類混合，可產生具有較高機械性能和阻隔性能的涂層。蛋白質類涂膜材料來源廣泛，成膜機理相對復雜，主要是通過分子間二硫鍵、氫鍵、范德華力以及蛋白質解鏈后分子內部的疏水基團等暴露出來具有的疏水作用來維持結構的穩(wěn)定，是良好的氣體屏障，但其本身的親水性決定成膜的阻水性能較差［29］。因此，研究學者更傾向于蛋白質類涂膜材料與其他種類的材料相結合，提升其綜合性能。

利用上述單一的涂膜材料對番茄進行貯藏保鮮，既可以減少由于呼吸作用和蒸騰作用導致番茄營養(yǎng)物質的消耗，又可以抑制外源微生物的入侵，還能減輕表皮的機械損傷，有效延長番茄的保鮮期。但是單一的可食性涂膜作為保鮮劑時存在一些問題，如成膜性能不夠好，機械性能較弱，對一些微生物的抑制效果不佳等，從而影響番茄品質。因此，需要積極研究在可食性涂膜中加入其他不同特性的物質，如增塑劑、天然抗菌物質等，以便提高涂膜的整體性能。

3 復合可食性涂膜對番茄貯藏保鮮效果的研究

近年來，對可食性涂膜的研究大部分都集中在復合涂膜上，通過各組分間的功能互補和特定的配比組合，以滿足不同果蔬貯藏保鮮的需求。

3.1 不同可食性涂膜材料間的復配

3.1.1 多糖-多糖

不同種類的多糖，成膜性、阻隔性能有較大差別。多糖與多糖之間由于氫鍵相互作用形成互穿網(wǎng)絡結構，顯著提高了其機械性能和阻隔性能，使涂膜的保鮮效果具有協(xié)同增效的作用。0.5%殼聚糖+0.8%可溶性淀粉+0.3%羧甲基纖維素鈉對番茄有較好的保鮮效果，延長保質期至15 天以上［30］。魔芋葡甘聚糖／乙基纖維素復合膜能很好地降低圣女果的腐爛速度，維持較高的VC含量，減少總酚的含量［31］。朱俊玲等［32］將海藻酸鈉、殼聚糖、溶菌酶、魔芋精粉等天然保鮮劑制成10種涂膜劑處理旱地番茄，研究其在20 ℃下貯藏15天內的生理指標變化，以獲得較佳的保鮮劑組合。

3.1.2 多糖-脂類

脂類制成的涂膜由于其疏水性而導致成膜的水蒸氣滲透率較低，而多糖本質上親水，且伸展性較差，單獨使用不能很好的作為防潮屏障，因此多糖和脂類的結合，可以使膜具有更好的成膜性和保鮮效果。FAGUNDES等［33］用羥丙基甲基纖維素和蜂蠟研究對櫻桃番茄在冷藏過程中的理化品質和感官品質的影響，經涂膜處理的番茄，其失重率和呼吸速率均有所降低。RUZAINA等［34］以棕櫚硬脂和棕櫚油酸為原料，制備了一種新型的殼聚糖可食用涂膜，可減少小番茄的重量損失，維持其硬度，且能保持果實外觀品質。

3.1.3 多糖-蛋白質類

多糖和蛋白質在性能上相互協(xié)同。蛋白質類有著一定的氣體阻隔性，而多糖類涂膜具有良好的O2和CO2阻隔性能，因此多糖-蛋白質類復合膜的阻氣性能更加顯著。例如絲素蛋白與殼聚糖結合后，殼聚糖中的活性氨基團產生的氫鍵，會與殼聚糖和絲素蛋白中的羧基團結合，增加了結合強度，提升了殼聚糖的阻隔性能，顯著延長了番茄的儲藏時間。在蟲膠涂膜中加入蘆薈凝膠，制成的涂膜對O2、CO2和水蒸氣均具有較好的阻隔性能，抑制了番茄的呼吸作用和乙烯合成速率，較好的維持了番茄的硬度，可使番茄果實貯藏期在常溫下由6天延長至12天［35］。

3.1.4 蛋白質-脂類

蛋白質-脂類的復合涂膜在番茄貯藏保鮮的應用相對較少，且脂類的主要作用就是提高涂膜整體的阻水性能。宋慧等［36］發(fā)現(xiàn)在相同處理條件下，大豆分離蛋白＋石蠟組合，比單獨的大豆分離蛋白和明膠涂膜對番茄貯藏保鮮效果要好，是一種較好的可食性涂膜保鮮劑。隋思瑤等［37］以大豆蛋白、蜂蠟等不同組合為涂膜材料，發(fā)現(xiàn)2%大豆分離蛋白+0.2%蜂蠟復合涂膜可以降低櫻桃番茄失重率，有效維持番茄果實的硬度、顏色、可溶性固形物含量及pH值，具有明顯的保鮮效果。

單一的多糖類、脂類、蛋白質類存在其本身的缺陷，故通過改變涂膜材料的種類和比例進行復合，來改善涂膜層的成膜性、阻氣性、阻水性及機械性能等，拓寬了涂膜保鮮技術的應用范圍，可以滿足不同食品的包裝需求［38］。

3.2 可食性涂膜和植物源保鮮劑的復配

植物源保鮮劑主要是從植物中提取制備的對人體無害的天然保鮮劑，通過抑制或清除果實體內自由基、誘導果實抗病酶系統(tǒng)和直接破壞微生物細胞膜結構等，達到貯藏保鮮的目的，具有較強的抗氧化能力和廣譜抑菌特性。適宜濃度的植物源保鮮劑可以較好保持果蔬的感官品質及營養(yǎng)成分，延長其貨架保鮮期。

3.2.1 多糖類和植物源保鮮劑的復配

由多糖類和植物源保鮮劑復配組成的復合涂膜因其儲量豐富、具有安全無毒和可降解的特點，被認為是一種控制果蔬采后腐爛的新型保鮮技術。其中植物精油與殼聚糖結合的復合涂膜在番茄應用中能很好的維持其品質，有效延長保質期，見表2。

表2 植物精油和殼聚糖復合涂膜在番茄貯藏保鮮中的應用Tab.2 Application of plant essential oil and chitosan composite coating in tomato storage and preservation

DAS等［45］將海藻酸鈉和香橙精油制備成納米乳液，涂在番茄表面，通過抑制細菌的生長，延緩番茄的成熟和腐爛，與對照相比，硬度提高了33%，顯著延長番茄的保鮮期。TZORTZAKIS等［46］將蘆薈凝膠和鼠尾草精油復配用于番茄可食用涂層，儲存在11 ℃、90%RH的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)較低濃度的鼠尾草精油復合涂膜，能較好地維持或改善番茄在貯藏期的品質特性。多糖中含有豐富的氨基、羥基等活性基團，易于和植物精油相互作用，能有效包埋植物精油，降低精油獨特氣味對番茄風味的影響，延長精油的緩釋時間，充分發(fā)揮精油的抗氧化作用和抑菌作用。

3.2.2 蛋白質類和植物源保鮮劑的復配

蛋白質類和植物源保鮮劑的結合，使涂膜具有良好的成膜性、阻水性和安全性。劉永等［47］制備了含有0.3%丁香酚的大豆蛋白活性膜，進行膜物理性能檢測，發(fā)現(xiàn)膜的透明度增加，水蒸氣透過率降低，且能有效保持圣女果的硬度，減少維生素C和可滴定酸的流失。郭叢珊等［48］將茶多酚加入到大豆分離蛋白中制成新型的可食性涂膜液，用于圣女果的保鮮研究，常溫貯藏12 天后，復合涂膜組的腐爛率和失重率均比未涂膜組低，且維生素C和總酸度分別為未涂膜組的1.21倍和1.41倍。

可食性涂膜和植物源保鮮劑的結合，對番茄貯藏保鮮的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一是可以有效防止細菌和真菌的侵染使番茄造成腐爛變質；二是涂膜處理可以調節(jié)番茄內部的氣體比例，形成一種高CO2低O2的微環(huán)境，從而減弱番茄的呼吸作用和蒸騰作用，抑制果實水分和營養(yǎng)物質的流失，延長其保鮮期。

4 結論與展望

隨著人們食品安全意識的提高，可食性涂膜保鮮逐漸成為一種可有效代替化學添加劑和合成材料的新型保鮮技術，應用前景十分廣闊。復合涂膜結合了多種材料的特點，并且可以通過調節(jié)復合材料的種類和比例有針對性定量化地提高其成膜性能、機械性能、阻隔性能和抑菌效果，已成為食品天然保鮮的一個研究趨勢?？墒承酝磕げ牧祥g的復合，主要是用于提高成膜的穩(wěn)定性、均勻性和機械性能；可食性涂膜和植物源保鮮劑的復合，更多的是提高成膜的抑菌性和抗氧化性，對番茄的保鮮有直接作用。因此復合涂膜對番茄的品質和保鮮期有顯著提升，在實際應用中也更加廣泛。

目前對番茄涂膜保鮮技術的研究雖然較多，但其保鮮機理以及復合涂膜組分間的協(xié)同增效作用的研究不夠深入；與植物源保鮮劑的復合保鮮中，缺乏植物源保鮮劑的釋放規(guī)律與釋放模型的研究，不能為番茄保鮮研究提供更加科學合理的依據(jù)；可以綜合幾種合適的保鮮技術處理番茄，如將可食性涂膜與氣調包裝或低溫貯藏相結合，使其能更好地抑制病原菌的侵染，延長保鮮期；同時，由于我國涂膜保鮮技術尚處于研究階段，故相關研究成果的后續(xù)轉化及實際應用到食品工業(yè)領域亟待加強。