殼聚糖基涂膜技術(shù)在草莓貯藏保鮮中的應(yīng)用

摘 要：草莓作為一種高營養(yǎng)、高價值的水果，其易腐性一直是貯藏和運輸過程中的主要挑戰(zhàn)。為了延長草莓的保鮮期，減少因貯藏不當(dāng)造成的損耗，殼聚糖基涂膜技術(shù)作為一種天然、安全、環(huán)保的保鮮方法，逐漸受到廣泛關(guān)注。本文通過研究殼聚糖基涂膜技術(shù)在草莓貯藏保鮮中的最新研究進展，詳細(xì)探討殼聚糖基涂膜技術(shù)的保鮮機制、配方優(yōu)化途徑及殼聚糖基涂膜技術(shù)類型，以期為草莓保鮮技術(shù)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：殼聚糖基涂膜技術(shù)；草莓貯藏保鮮；成膜抑菌；生理代謝

Application of Chitosan-Based Coating Technology in Storage and Preservation of Strawberries

XU Rui， XIAO Yu*， LIU Yanping， YANG Lingling， ZHENG Xuebin

（Hefei Vocational and Technical College， Hefei 238010， China）

Abstract： As a highly nutritious and valuable fruit， the perishability of strawberries has always been a major challenge during storage and transportation. In order to extend the shelf life of strawberries and reduce losses caused by improper storage， chitosan based coating technology has gradually gained widespread attention as a natural， safe， and environmentally friendly preservation method. This article studies the latest research progress of chitosan based coating technology in strawberry storage and preservation， and explores in detail the preservation mechanism， formula optimization approach， types of chitosan based coating technology， in order to provide reference for the development of strawberry preservation technology.

Keywords： chitosan based coating technology; strawberry storage and preservation; film formation inhibition; physiological metabolism

草莓是一種富含維生素C、礦物質(zhì)及抗氧化物質(zhì)的漿果類水果，因其色澤鮮艷、風(fēng)味獨特而深受消費者喜愛。然而，草莓果實組織柔軟、含水量高、呼吸作用旺盛，極易受到機械損傷和微生物侵染，導(dǎo)致其腐爛變質(zhì)，嚴(yán)重影響其貯藏期和商品價值。據(jù)統(tǒng)計，中國每年因果蔬貯藏保鮮不當(dāng)造成的損耗率為30%～50%，開發(fā)高效、環(huán)保、安全的保鮮技術(shù)對于減少損耗、提升經(jīng)濟效益具有重要意義。

殼聚糖作為一種天然高分子多糖，廣泛存在于甲殼類動物、昆蟲及真菌等生物體內(nèi)，具有無毒、可降解、良好的成膜性和抑菌活性等特點，在果蔬保鮮領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力[1]。本文將從殼聚糖基涂膜技術(shù)的配方優(yōu)化、保鮮效果、保鮮機制及應(yīng)用前景等方面，詳細(xì)探討其在草莓貯藏保鮮中的應(yīng)用。

1 殼聚糖基涂膜技術(shù)的保鮮機制

1.1 成膜性能優(yōu)良，構(gòu)建物理屏障

殼聚糖，作為一種天然高分子多糖，具有優(yōu)良的成膜性能。當(dāng)它被應(yīng)用于草莓等果蔬表面時，能夠迅速形成一層連續(xù)、致密且具有一定彈性的半透膜。這層膜的存在，顯著阻斷了外界環(huán)境與果實內(nèi)部之間的氣體交換。通過減少氧氣的滲入和二氧化碳的逸出，殼聚糖基涂膜有效降低了果實的呼吸作用強度，避免了因過度呼吸導(dǎo)致的營養(yǎng)消耗和能量浪費，從而減緩了果實的衰老速度。同時，這一屏障作用還限制了果實內(nèi)部水分的散失，維持了果實的水分平衡狀態(tài)，對于保持草莓的鮮嫩口感和色澤至關(guān)重要。進一步地，殼聚糖基涂膜還能根據(jù)外部環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)其透氣性，形成一個相對穩(wěn)定的微環(huán)境。在干旱條件下，涂膜能夠減少水分蒸發(fā)，保持果實濕潤；而在濕度過高的環(huán)境中，則能適度透氣，防止果實表面結(jié)露引發(fā)霉變。這種智能調(diào)節(jié)功能，使得殼聚糖基涂膜在多種貯藏條件下均能發(fā)揮出色的保鮮效果[1]。

1.2 具有抑菌活性，提升自然防御能力

殼聚糖具有良好的抑菌活性，能夠抑制多種果蔬表面的有害微生物生長。殼聚糖分子鏈上富含的氨基和羥基等活性官能團，是其發(fā)揮抑菌作用的關(guān)鍵所在。這些官能團能夠通過靜電作用與微生物細(xì)胞壁上的負(fù)電荷相互吸引，進而破壞細(xì)胞壁的完整性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外泄、細(xì)胞結(jié)構(gòu)瓦解，最終達(dá)到抑制或殺滅微生物的效果。這種直接作用于微生物細(xì)胞壁的機制，使得殼聚糖對多種果蔬表面常見的病原微生物，如霉菌、酵母菌及細(xì)菌等，均表現(xiàn)出良好的抑制活性。更為值得關(guān)注的是，殼聚糖還能激發(fā)果蔬自身的防御機制。在殼聚糖的作用下，果蔬組織可能會誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列抗菌肽和其他防御性物質(zhì)，這些內(nèi)源性抗菌因子能夠進一步增強果蔬對病原微生物的抵抗力，形成一道由內(nèi)而外的防護網(wǎng)。在草莓貯藏過程中，殼聚糖基涂膜通過其直接的抑菌作用與誘導(dǎo)果蔬產(chǎn)生防御性物質(zhì)的間接作用相結(jié)合，顯著降低了果實表面的微生物負(fù)荷，有效延緩了由微生物活動引起的腐爛變質(zhì)過程，確保了草莓在更長時間內(nèi)保持新鮮與安全。

1.3 調(diào)節(jié)果實生理代謝，強化保鮮效果

殼聚糖基涂膜對草莓保鮮的貢獻，遠(yuǎn)不止于物理層面的保護。它還能夠通過影響果實內(nèi)部的生理代謝過程，從根本上延緩果實的成熟與衰老。①殼聚糖涂膜能夠影響果實內(nèi)與衰老相關(guān)的酶活性。在草莓成熟過程中，多聚半乳糖醛酸酶等細(xì)胞壁降解酶活性的增強是導(dǎo)致果實軟化、硬度下降的主要原因。殼聚糖涂膜可能通過直接或間接的方式，抑制這些酶的活性，減緩細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的破壞，從而保持果實的硬度和完整性。②殼聚糖還可能影響其他與果實品質(zhì)相關(guān)的酶活性，如抗氧化酶系統(tǒng)，增強果實的抗氧化能力，減少自由基的積累，進一步延緩果實衰老。③殼聚糖涂膜在調(diào)節(jié)果實激素平衡方面也發(fā)揮著重要作用。乙烯作為植物體內(nèi)的重要激素，對果實的成熟與衰老具有顯著的促進作用。殼聚糖涂膜可能通過影響乙烯合成途徑中的關(guān)鍵酶活性，或作為乙烯受體的調(diào)節(jié)因子，降低乙烯的生成量或削弱其對果實的刺激作用，從而減緩果實的成熟速度，保持其品質(zhì)和風(fēng)味。值得注意的是，殼聚糖涂膜對果實生理代謝的調(diào)節(jié)作用并非孤立存在，而是與成膜作用相輔相成，共同構(gòu)成了其復(fù)雜的保鮮機制。

殼聚糖涂膜通過物理性阻隔與生物性調(diào)節(jié)的雙重作用，不僅減緩了外界環(huán)境對果實的侵害，還優(yōu)化了果實內(nèi)部的代謝環(huán)境，實現(xiàn)了從外到內(nèi)、從表及里的全方位保鮮效果。

2 殼聚糖基涂膜配方優(yōu)化途徑

2.1 調(diào)整殼聚糖濃度

殼聚糖濃度作為涂膜配方中的核心參數(shù)，其優(yōu)化直接關(guān)系到涂膜的物理性能及保鮮效果。康明麗等[2]在殼聚糖涂膜常溫保鮮草莓的試驗研究中表明，隨著殼聚糖濃度的增加，涂膜的厚度與致密性顯著提升，這為草莓提供了更為堅實的防護屏障，有效減緩了呼吸作用引起的養(yǎng)分消耗及水分散失，從而延長了草莓的貯藏期。例如，1.25%濃度的殼聚糖涂膜在多項研究中展現(xiàn)出優(yōu)異的保鮮性能，使得草莓在貯藏期間的好果率顯著提升，使好果率在85.2%以上。然而，殼聚糖濃度的提升并非無限制地提升保鮮效果。過高的濃度可能導(dǎo)致涂膜過于厚重，不僅限制了果蔬與外界環(huán)境的氣體交換，影響其正常的呼吸作用，還可能引發(fā)果實表面的皺縮、變色等不利變化，最終降低果實的商品價值。因此，在優(yōu)化過程中，需綜合考慮果蔬種類、貯藏環(huán)境（如溫度、濕度）及市場需求，通過系統(tǒng)的試驗設(shè)計，如響應(yīng)面法（Response Surface Methodology，RSM）、正交試驗等，科學(xué)確定最佳殼聚糖濃度。這一過程旨在尋找保鮮效果與果實品質(zhì)保持之間的最佳平衡點，確保涂膜既能有效延長貯藏期，又能保持果實的良好外觀與風(fēng)味。

2.2 合理選擇與配比添加劑

為進一步提升殼聚糖涂膜的保鮮性能，常需引入多種添加劑以形成復(fù)合涂膜體系。這些添加劑通過各自獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，與殼聚糖相互作用，共同優(yōu)化涂膜的各項功能。例如，酒石酸作為常見的酸性調(diào)節(jié)劑，不僅增強了殼聚糖的溶解性，促進了涂膜液的均勻分散，還通過調(diào)節(jié)涂膜液的pH值，間接提升了涂膜的穩(wěn)定性。纖維素以其高機械強度和良好的韌性，有效增強了涂膜的抗破損能力，減少了貯藏過程中的物理損傷。而明膠的加入則顯著改善了涂膜對果蔬表面的黏附性，確保了涂膜的完整性和持久性。在添加劑的配比上，應(yīng)充分考慮各成分之間的相互作用及其對涂膜性能的綜合影響。通過正交試驗或均勻設(shè)計等方法，系統(tǒng)評估不同添加劑種類、濃度及其組合對涂膜性能（如透氣性、機械強度、保水性、黏附性等）和保鮮效果的影響，最終確定最優(yōu)的添加劑配方。此外，還需關(guān)注添加劑的食品安全性和環(huán)保性，確保復(fù)合涂膜在提升保鮮效果的同時，不會對消費者健康和環(huán)境造成負(fù)面影響[3]。

2.3 調(diào)節(jié)涂膜液的pH值

殼聚糖涂膜液的pH值調(diào)控是配方優(yōu)化中不可忽視的一環(huán)。殼聚糖在酸性條件下展現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性和成膜性，適宜的pH值（如pH值在5左右）能夠確保殼聚糖分子充分解離，形成穩(wěn)定均勻的涂膜液，為后續(xù)涂膜過程打下良好基礎(chǔ)。更為重要的是，pH值的調(diào)整還深刻影響著涂膜的生物活性。在酸性環(huán)境中，殼聚糖涂膜表面帶正電荷，這一特性使其能夠有效吸附并抑制帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞，通過物理屏障與電荷相互作用的雙重機制，顯著提升涂膜的抗菌效果。因此，在制備殼聚糖涂膜時，精確調(diào)控涂膜液的pH值，不僅能夠優(yōu)化涂膜的物理性能，如膜的厚度、均勻性和機械強度，還能增強其生物活性，為果蔬提供更加全面且高效的保鮮保護。

3 殼聚糖基涂膜技術(shù)類型

3.1 殼聚糖單一涂膜技術(shù)

殼聚糖單一涂膜技術(shù)是指將殼聚糖直接溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，形成均勻的涂膜液，然后將其涂布于草莓表面，?jīng)干燥后形成一層透明的薄膜。這層薄膜能夠緊密貼合草莓表面，形成一道有效的保護屏障，防止外界環(huán)境對草莓的侵害。

殼聚糖單一涂膜技術(shù)的主要優(yōu)勢在于其操作簡單、成本低廉，且不會對草莓的風(fēng)味產(chǎn)生顯著影響。在草莓貯藏保鮮過程中，殼聚糖單一涂膜技術(shù)能夠有效減少草莓的水分蒸發(fā)，保持果實鮮嫩多汁。同時，殼聚糖薄膜還具有一定的透氣性，能夠調(diào)節(jié)包裝內(nèi)部的氧氣和二氧化碳濃度，抑制草莓的呼吸作用，延緩果實的衰老過程。此外，殼聚糖分子鏈上的氨基基團能夠與微生物細(xì)胞壁上的負(fù)電荷相互作用，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，從而抑制多種致病菌和腐敗菌的生長，有效延長草莓的保鮮期。

殼聚糖單一涂膜技術(shù)在草莓貯藏保鮮中的應(yīng)用不僅提高了果實的貯藏品質(zhì)，還減少了保鮮劑的使用量，降低了對環(huán)境的污染[4]。然而，殼聚糖單一涂膜技術(shù)的保鮮效果受多種因素影響，如殼聚糖的分子量、脫乙酰度、涂膜液的濃度以及涂布工藝等。因此，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)草莓的品種、貯藏條件以及市場需求等因素，對殼聚糖單一涂膜技術(shù)進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整。

3.2 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)

殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)是指將殼聚糖與其他天然高分子物質(zhì)或功能性成分相結(jié)合，形成具有多種功能的復(fù)合涂膜材料。這種復(fù)合涂膜材料不僅具有殼聚糖本身的優(yōu)點，還能夠根據(jù)實際需求，賦予涂膜更多的功能性，如抗氧化、抗菌、防紫外線等。

在草莓貯藏保鮮中，殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)能夠顯著提高果實的保鮮效果。①殼聚糖復(fù)合涂膜能夠更有效地減少草莓的水分蒸發(fā)，保持果實的硬度和色澤。②復(fù)合涂膜中的功能性成分能夠抑制草莓表面微生物的生長，延緩果實的腐爛變質(zhì)過程。③殼聚糖復(fù)合涂膜還能夠調(diào)節(jié)包裝內(nèi)部的溫度和濕度，為草莓提供一個更加適宜的貯藏環(huán)境。

殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇合適的復(fù)合成分和制備工藝。常見的復(fù)合成分包括天然多糖（如海藻酸鈉、淀粉等）、蛋白質(zhì)（如明膠、大豆蛋白等）以及功能性添加劑（如抗氧化劑、防腐劑、防紫外線劑等）。這些復(fù)合成分能夠與殼聚糖形成穩(wěn)定的復(fù)合物，提高涂膜的機械強度和阻隔性能。同時，復(fù)合涂膜的制備工藝也需要嚴(yán)格控制，以確保涂膜的均勻性和附著性。

殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在草莓貯藏保鮮中的應(yīng)用不僅提高了果實的保鮮品質(zhì)，還拓寬了殼聚糖基涂膜技術(shù)的應(yīng)用范圍。然而，復(fù)合涂膜材料的制備成本相對較高，且需要嚴(yán)格篩選復(fù)合成分并優(yōu)化其配比。因此，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)草莓的貯藏需求和市場需求等因素，綜合考慮成本效益和保鮮效果，選擇合適的殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)。

3.3 殼聚糖改性涂膜技術(shù)

殼聚糖改性涂膜技術(shù)是指通過化學(xué)或物理方法對殼聚糖進行改性處理，改善其成膜性能、提高涂膜的機械強度和阻隔性能，從而滿足草莓貯藏保鮮的更高要求。殼聚糖改性涂膜技術(shù)主要包括交聯(lián)改性、接枝改性、共混改性等多種方法。①交聯(lián)改性是通過加入交聯(lián)劑使殼聚糖分子鏈之間形成化學(xué)鍵連接，從而提高涂膜的機械強度和耐水性。②接枝改性則是將殼聚糖分子鏈上的活性基團與其他高分子物質(zhì)進行接枝反應(yīng)，形成具有多種功能的接枝共聚物[5]。③共混改性則是將殼聚糖與其他高分子物質(zhì)進行物理共混，形成具有優(yōu)良性能的共混材料。

在草莓貯藏保鮮中，殼聚糖改性涂膜技術(shù)能夠顯著提高果實的保鮮效果。改性后的涂膜具有更高的機械強度和阻隔性能，能夠更好地保護草莓免受外界環(huán)境的侵害。同時，改性涂膜還能夠調(diào)節(jié)包裝內(nèi)部的溫度和濕度條件，為草莓提供一個更加穩(wěn)定的貯藏環(huán)境。此外，改性涂膜中的功能性成分還能夠抑制草莓表面微生物的生長和繁殖，延長果實的保鮮期。殼聚糖改性涂膜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于選擇合適的改性方法和改性劑。不同的改性方法和改性劑會對殼聚糖的成膜性能和涂膜的機械強度產(chǎn)生不同的影響。因此，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)草莓的貯藏需求和市場需求等因素，綜合考慮改性效果和成本效益，選擇合適的殼聚糖改性涂膜技術(shù)。同時，還需要嚴(yán)格控制改性涂膜的制備工藝和條件，以確保涂膜的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

殼聚糖基涂膜技術(shù)作為一種天然、安全、環(huán)保的保鮮方法，在草莓貯藏保鮮中展現(xiàn)出了顯著的應(yīng)用效果和廣闊的應(yīng)用前景。通過優(yōu)化殼聚糖涂膜的配方、研究其保鮮機制和解決實際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，可以進一步提高殼聚糖基涂膜技術(shù)的保鮮效果和經(jīng)濟性，為草莓等易腐果蔬的保鮮提供有力支持。然而，要想實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，還需克服溶解性與成膜性優(yōu)化、品種適應(yīng)性問題及成本效益評估等挑戰(zhàn)。未來研究應(yīng)聚焦于殼聚糖基涂膜性能的進一步提升、針對不同草莓品種的定制化解決方案開發(fā)以及成本效益的持續(xù)優(yōu)化，以期推動該技術(shù)在果蔬保鮮領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時，加強產(chǎn)學(xué)研合作，推動技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，也是加速殼聚糖基涂膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程的關(guān)鍵所在。

參考文獻

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基金項目：合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院鄉(xiāng)村振興重點項目“以羧甲基殼聚糖多酚/香菇多糖為復(fù)配涂膜基質(zhì)的合肥本地草莓品種涂膜保鮮技術(shù)探索研究”（2022Axczx02）；2022年安徽省省級質(zhì)量工程“食品檢驗檢測技術(shù)專業(yè)中國特色學(xué)徒制”（2022tsxtz050）；合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級產(chǎn)學(xué)研項目“葛根桑葚復(fù)合功能性酸奶的研發(fā)”（2022Acxy04）；合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021年度安徽高校自然科學(xué)研究重點項目“煤的表面活性劑改性及其生物降解研究”（KJ2021A1389）。

作者簡介：許睿（1997—），男，安徽肥東人，碩士。研究方向：食品加工與品質(zhì)控制。

通信作者：肖瑀（1994—），女，安徽巢湖人，碩士。研究方向：食品新資源開發(fā)與利用。E-mail： 2634143513@qq.com。