分析殼聚糖衍生物膜在水果保鮮中的作用

張浩

（合肥學院，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，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，在當前果蔬保鮮領域內受到了人們更多的關注.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；農產品；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，是人類良好的保健食品，但作為一種鮮活的農產品，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，不新鮮的水果不但會導致其所含有的營養物質流失，腐爛變質后還含有對人體有害的物質，尤其近年來隨著農產品種植栽培技術的發展，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貯藏、輻射保鮮等，但這些方法在保鮮效果、對人體健康與環境的影響及經濟性等方面存在著或多或少的不足，實際應用的效果不佳，因此，尋找有效的水果保鮮技術，提高水果貯藏保鮮水平有著十分重要的現實意義.涂膜保鮮技術是當前食品保鮮領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、油脂等為原料的高分子液態可食用膜，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、脂質膜和復合膜，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點，受到人們越來越多的關注.

1 殼聚糖及其衍生物

殼聚糖（Chitosan，CTS）又稱為殼多糖、脫乙酰基甲殼素、可溶性甲殼質、殼糖胺、幾丁聚糖等，化學名稱為2-氨基-β-1,4-葡聚糖，是由甲殼素（Chitin）經脫乙酰作用的產物，也是目前生物界中發現的唯一的天然堿性多糖.甲殼素又名幾丁質、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具體的需要有著不同的應用.

殼聚糖最早是由法國Rouger在1859年發現，隨后又有少量的研究報道，到1909年，由Von Furth與Russo研究發現其能與酸生成結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晶形態后，對于殼聚糖的研究開始逐漸增多，到20世紀80年代，殼聚糖衍生物的液晶性也有陸續的研究報道，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、醫藥、生物醫學、水處理等多個領域內都有著十分廣泛的應用.

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，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用范圍.

目前通過物理、化學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-乙酰化殼聚糖、N-羥乙基殼聚糖、苯基氰乙基殼聚糖、N-酰化殼聚糖等多種.

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良的保濕型、成膜性和抑菌性，同時膜通透性可靈活調節，且膜對環境、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、物質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，是當前水果保鮮中有著顯著應用價值和良好應用前景的水果保鮮技術之一.

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，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等都是通過水果的角質層、表皮細胞、氣孔等表皮系統來進行的，其中角質層對水果中的水分有著保護的作用，角質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，使水果內部處于一個低氧氣（O2）高二氧化碳（CO2）的可自發氣調的環境，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，阻止菌體吸收營養物質，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，誘導水果產生抵御反應，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菌細胞膜蛋白質變性，破壞細菌細胞壁的完整性；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，這一獨特的分子結構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用

利用殼聚糖衍生物涂膜技術來保持水果新鮮目前已有較多的研究報道，如王宇鴻等應用殼聚糖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，研究發現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，發現其能抑制水分的散失及感官品質的下降，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、溫度下的保鮮效果也均有一定的探討.

4 結語

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，對環境污染，能很好地保持水果的經濟價值，促進生產發展.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.

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TS255.3

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1673-260X（2013）09-0047-02