生物保鮮劑在果蔬保鮮中的應用研究進展

張 茜,李 洋,王磊明,馮 剛,李田田

(東北林業大學工程技術學院,黑龍江哈爾濱 150040)

21世紀以來,經濟飛快發展,人們生活質量日漸提高,對飲食的要求也越來越高。果蔬營養豐富,在居民日常飲食中必不可少。但果蔬通常會受季節與地域的限制,并且采摘后生理活動仍然進行,又因運輸搬運過程中也會造成果蔬的機械損傷,易受病菌侵害感染,則在貯藏和銷售等環節中易變質腐爛,造成損失和浪費。數據顯示,我國每年因為腐爛造成的果蔬損失高達總產量的 20%～30%,而美國則只有1.7%～5.0%[1],因此探索簡單有效又經濟健康的果蔬保鮮方法十分必要。目前多采用化學合成藥劑進行果蔬保鮮,雖然防腐效果良好,但若長期使用這類化學合成物質,對生態和身體造成的傷害極大,嚴重的甚至可致癌、致畸、致突變[2]。本研究對生物保鮮劑在果蔬保鮮中的應用研究進展進行了綜述,并對當前生物保鮮劑應用存在的問題及今后的研究方向進行了展望。

1 生物保鮮劑的保鮮機理

生物保鮮劑是指從動植物、微生物中提取或通過生物工程技術獲取的安全、健康、無毒的保鮮劑。它將具有抑菌或殺菌活性的天然物質配制成適當濃度的溶液,通過浸泡、噴淋或涂膜等方式應用于生鮮食品中,從而起到防腐保鮮的效果。其作用機理可概括為[3]:抑制酶活性,防止果蔬變色,維持果蔬良好感官效果;抑制或殺死果蔬中的腐敗菌,使果蔬保持新鮮;抗氧化,防止果蔬品質劣變;保護膜可防止微生物侵襲,減少水分散失,保持果蔬良好品質。

生物保鮮劑純天然,且高效安全,廣泛應用于生產生活中,已經成為果蔬保鮮技術的研究熱點。生物保鮮劑能較好地維持果蔬的營養價值和食用特性,也避免了二次污染[4]。生物保鮮劑來源廣泛,自然界中就蘊藏著豐富的生物活性物質資源。目前,按來源不同可將生物保鮮劑的種類分為植物類保鮮劑、動物類保鮮劑、微生物類保鮮劑和生物酶類保鮮劑等,各類型及優缺點見表1。

表1 生物保鮮劑類型及優缺點Table 1 Types，advantages and disadvantages of biopreservatives

2 植物源保鮮劑

植物類保鮮劑來源廣泛,安全無毒且實用性強,可從果蔬、中草藥、香辛料等多種植物中收集,并且很多成分都具有明顯防腐保鮮功能,現階段已廣泛應用于果蔬保鮮研究中[12]。據成分性質的不同,可分為中草藥、植物精油、酚類物質、生物堿以及植物多糖等幾大類。近年來我國植物源果蔬保鮮劑的專利產品,主要是不同植物提取物及主要抑菌活性成分與其他可食性成分進行復配的制劑,其對不同的果蔬表現出不同程度的保鮮或抑菌效果,詳見表2。

表2 近年來我國部分植物源果蔬保鮮劑專利產品目錄Table 2 Chinese part of the plant source of fruits and vegetables preservative patent product directory in recent years

2.1 中草藥

中草藥具有疏水性的小分子有機化合物能夠干擾微生物細胞膜組織,甚至溶破,從而抑制或殺死微生物;還可減小酶的活力,降低生理活動強度;形成厚度適宜、透氣性適當的膜,可防止水分散失過快,控制O2滲入速度,進而調控呼吸強度,防止營養物質過快消耗,從而有效延長果蔬貯存時間[2324]。

梁清志等[25]在常溫(28～30 ℃)貯藏條件下研究百部、虎杖和高良姜3種中草藥混合提取物對“愛文”和“臺農1號”兩種類型芒果品質的影響,發現芒果病果率與失重率均降低,保持了較高硬度。并且還能顯著延緩芒果可溶性固形物的積累、維生素C和可滴定酸的降解,從而使芒果品質得到有效保持。紅地球葡萄經紫丹參、甘草、厚樸、丁香這4種中草藥的提取液涂膜處理后,衰老延緩,品質下降減緩,失重率與腐爛率也均減少,還原糖和可溶性固形物含量下降的速率減緩;就保鮮效果而言,甘草和厚樸提取液的保鮮效果最為顯著,丁香和紫丹參次之[26]。將鮮切皇冠梨浸泡在烏梅提取液中5 min,再將其用保鮮膜和托盤進行密封包裝,溫度條件設置為4 ℃,貯藏9 d后發現烏梅提取液可使VC損失減少,可溶性固形物、相對電導率下降速度減緩,水分損失也會相應減少[27]。

2.2 植物多糖

植物體內的醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接起來形成的天然大分子化合物即為植物多糖,具有降血糖、抗衰老、抗腫瘤、免疫調節等多種功效[28]。植物多糖還具有良好的成膜性及阻氣性,能夠顯著抑制果蔬采后理化特性和感官特性的變化,有效延緩衰老[29],在果蔬保鮮中應用廣泛,多用來進行糖類涂膜保鮮[30]。

近年來果蔬涂膜處理方式受到普遍關注,適宜的涂膜處理可保護果實果皮,抑制果實呼吸,保持可溶性固形物含量,減少失水等,以提高果實耐貯性[31]。琯溪蜜柚經可溶性淀粉膜液、羧甲基殼聚糖膜液及魔芋葡甘聚糖復合膜液涂膜保鮮后,發現涂膜保鮮能有效延長柚子保鮮期,其中,可溶性淀粉膜、羧甲基殼聚糖膜、魔芋葡甘聚糖薄膜對蜜柚的保鮮期分別能達到80、90、120 d[2]。Marcela Chiumarelli等[33]研究了檸檬酸浸漬(5 g/L)和木薯淀粉涂層(10 g/L，含有和不含10 g/L甘油)的組合對芒果的保鮮作用,結果表明木薯淀粉可食用涂膜和檸檬酸浸漬促進了芒果片呼吸速率的降低,延遲了類胡蘿卜素的形成和褐變反應,芒果的質地和顏色均得到很好的維持,延長了儲存時間。為探索南豐蜜桔的保鮮新技術,利用鳳仙透骨草提取液與羧甲基纖維素(CMC)復合可食性涂膜對“楊小2,6南豐蜜桔”進行處理,發現果實采后腐爛情況及水分損失均得到了抑制,同時延緩抗壞血酸、可溶性固形物及可滴定酸含量的下降。對比CMC涂膜,復合涂膜對降低果實腐爛效果顯著,同時又誘導了β1,3葡聚糖酶和幾丁質酶活性的上升,說明復合涂膜對于南豐蜜桔的保鮮切實可行[34]。

2.3 植物精油

植物精油是指從植物根、莖、葉、花、皮、全草、果實中提取的植物次生代謝產物,分子量小可隨水蒸氣蒸餾,具有一定芳香氣味和較強揮發性的油狀物質。精油及其成分毒性低、抑菌作用明顯、對環境的影響也很小,是果蔬貯藏保鮮中實用有效的殺菌劑[3537]。例如,檸檬精油能顯著抑制C.gloeosporioides和R.stolonifer菌絲生長[38];椪柑、沙糖桔、柑橘精油對P.italicum和P.digitatum菌絲生長和孢子萌發也具有很強的抑制作用[3942]。此外,喜馬拉雅山飛蓬屬、茶樹、檸檬香草植物精油對抑制G.citriauranti、B.cinerea、R.stolonifer、尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)、核盤菌(Sclerotiniasclerotiorum)孢子萌發和菌絲生長[4345]效果顯著。

植物群體含有各種類型的天然殺菌物質,其組成復雜,使得病原菌較難產生抗性。在常溫下以千禧櫻桃番茄為試材,研究羅勒、紅百里香、松紅梅、迷迭香、薰衣草精油這5種精油貯藏保鮮的效果,發現適宜處理濃度均為500 μL·L-1。紅百里香精油抑制丙二醛的積累,顯著延緩抗壞血酸、可滴定酸及可溶性固形物含量的降低,在20 ℃下貯藏25 d后好果率為68.34%,有效延緩櫻桃番茄的衰老[46]。另外,研究發現月桂精油可通過抑制病原菌細胞壁降解酶活性,破壞病原菌細胞膜結構,提升櫻桃番茄抗性相關酶系等途徑抑制病原菌生長,且微乳液狀態的月桂精油由于其更小的粒徑而具有更強的抑菌效果[47]。

果蔬保鮮中最常用并且有效的方式為冷藏,但若設置的溫度過低,便易引發果蔬冷害,損失嚴重[48]。采用MeJA對枇杷果實進行貯藏保鮮處理實驗發現,MeJA能夠使枇杷果實維持較高的抗壞血酸含量，過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性,細胞膜中的亞麻酸和不飽和脂肪酸亞油酸含量也維持穩定,并且枇杷果實活性氧積累減少,膜脂過氧化受抑制,顯著減輕其冷害癥狀[49]。Fung等[50]研究發現,MeJA可對增強甜辣椒果實中交替氧化酶基因的轉錄表達起到誘導作用,其抗冷性也會增強。Ding等[51]的實驗發現對于番茄果實也能實現同樣的效果。此外,冷藏枇杷果實中纖維素和半纖維素的積累也可通過MeJA處理進行抑制,使果實中保持較低的共價結合果膠及較高離子結合果膠和水溶性,保證較高出汁率,減輕木質化冷害癥狀[52]。但是對于MeJA減輕果蔬低溫冷害的作用機制尚有許多不明之處,今后可以在細胞和分子水平上做進一步研究。

2.4 酚類物質

松樹、胡麻、紫蘇等植物中均存在天然酚類物質,結構上多具苯環和羥基,有較強抗氧化能力。茶多酚、單寧酸、兒茶酚等這些酚類物質具有廣譜抗菌能力,可防治多種病蟲害。茶多酚具有較強還原性,可防止紅花黃、葉綠素、胡蘿卜素等天然色素在光下被氧化而褪色[53]。這種功能效果在菠菜、青椒等綠色蔬菜中也有實現[5455],說明茶多酚處理在減緩果蔬色素降解率上作用顯著,較好地維持果蔬的感官指標。劉永等[56]制備丁香酚/大豆蛋白膜來研究其對圣女果貯藏保鮮的效果,發現丁香酚成分的添加可增加膜的厚度、透明度和總色差,減小水蒸氣透過系數。丁香酚/大豆蛋白膜使圣女果的新鮮度和硬度均得到有效保持,抑制VC流失,減緩水分散失、可滴定酸含量的降低及可溶性固形物含量的升高,在果蔬保鮮上具有明顯應用價值。

2.5 生物堿

生物堿是指天然存在于多種植物種子、樹皮、根、莖、葉內的含氮堿性有機化合物,具有類似堿的性質,生物活性顯著。能夠抑制果蔬病原菌的生長,常見的生物堿有野靛堿、苦參堿、槐果堿、苦豆堿、萊曼堿、槐定堿和槐胺堿等。

翅果油樹葉片中的生物堿可有效防止果蔬病原真菌孢子繁殖,防止根霉與青霉的效果較好[57]。色酮、香豆素、黃酮醇、黃酮等苯丙基化合物和胡椒粉、咖啡因、菇類化合物、類黃酮等生物堿對抑制黃曲霉的效果良好[58]。黃皮酞胺類生物堿可抑制芒果炭疽病菌和香蕉枯萎病菌等有害真菌菌絲的生長[59]。如意草生物堿對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌均有明顯抑制作用,最低抑菌濃度分別為40、40、50、50 μg/mL[60],若從資源利用的角度來看,如意草也具有較大的開發潛力。另外,小花棘豆總生物堿可抑制枯草芽孢桿菌、化膿鏈球菌、乳房鏈球菌和金黃色葡萄球菌;其對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌的MIC分別為0.8 mg/mL和1.6 mg/mL,對化膿鏈球菌和乳房鏈球菌的MIC為6.3 mg/mL。生物堿根據其不同的pH環境表現出不同的抑菌活性;而抑菌活性在高溫下就會消失;紫外照射不影響其穩定性[61]。

3 動物類保鮮劑

動物類保鮮劑是指從動物體內提取或由動物分泌得到的天然抗菌活性成分,通常具有殺菌、防腐等功能,可應用于果蔬保鮮領域。按照成分性質的差異,可分為殼聚糖、蜂膠等幾類。

3.1 殼聚糖

殼聚糖是甲殼素進行濃堿處理后脫N乙酰基的產物[6265],無毒無害可食用,且易于生物降解,具有良好成膜性、生物相容性,抗菌保鮮防腐能力也較強[66]。近年來,國內外對殼聚糖及其衍生物在柑橘、蘋果、黃瓜、草莓、芒果、青椒及番茄等果蔬保鮮領域進行了大量研究[6770]。

采后枇杷經殼聚糖復合膜處理,與對照組的失重率19%相比,處理組在第27 d時失重率約為7%[71]。未經處理的黃瓜在室溫下放置2 d，逐漸變軟、萎蔫、失去脆性[72],第10 d開始發霉;而經殼聚糖復合膜處理過的黃瓜第8 d硬度基本正常,第12 d才明顯變軟。經殼聚糖復合膜處理6 d的桃子的SOD活力約180 U,而對照組約120 U[73]。殼聚糖涂膜處理的庫爾勒香梨貯藏56 d后葉綠素含量為0.93 mg/kg,而對照組第49 d時葉綠素已檢測不到[74]。實驗通過比較失重率、褐變等生理生化指標,來觀測殼聚糖處理過的及未經處理的葡萄,發現殼聚糖復合膜能有效抑制采后葡萄感染灰霉病[75]。Badawya等通過實驗證明殼聚糖復合涂膜可有效降低番茄腐爛率[76]。用2%殼聚糖涂膜處理竹筍后貯藏25 d,VC含量約為0.1%,未經處理的竹筍VC含量約0.6%[77]。以上各種果蔬經殼聚糖涂膜處理的實驗表明,殼聚糖涂膜保鮮能夠有效抑制水分損失,降低果蔬失重率;阻隔氧氣,抑制耗氧微生物繁殖,維持果蔬硬度;增強果蔬SOD活性,消除新陳代謝過程中產生的有害物質,延緩衰老,維持正常生長發育;使O2分壓降低,減弱果蔬色度改變;形成致密保護膜,阻止營養物質進入細菌細胞,從而抗菌;有效降低果蔬腐爛率;顯著減慢VC減少速度。

3.2 蜂膠

蜂膠可直接、間接或與冷庫相結合應用于各種果蔬的貯藏保鮮,且果蔬光澤、顏色與口味等均能良好保持,在減少果蔬表面失水和降低腐爛率上效果明顯。蔬菜經蜂膠乙醇液噴灑處理,可明顯推遲萎焉、枯黃和腐敗的時間,且口感良好。

蜂膠乙醇提取液對各種微生物均有較強抑制作用,其抑制強弱順序為:真菌、毛霉>黑根霉>尖孢鐮刀菌>黑曲霉青霉;細菌、金黃色葡萄球菌>蠟狀芽孢桿菌>枯劃桿菌>大腸桿菌;酵母、啤酒酵母>異常漢遜氏酵母>假絲酵母[7]。對蘋果用蜂膠提取液進行防腐處理,其抑菌效果遠強于多菌靈、苯萊托和苯并咪唑等一般防腐處理藥物[78]。將蜂膠提取液稀釋150～200倍,均勻噴灑在葡萄果實表面,自然風干后入庫貯藏。貯藏溫度1～4 ℃,濕度80%～90%,90 d后蜂膠提取液處理過的葡萄好果率91.8%,鮮果指數80.0%,而對照組葡萄好果率70.5%,鮮果指數75.0%。很明顯,利用蜂膠提取液對葡萄進行保鮮效果顯著[79]。因此蜂膠可有效抑制和殺滅果蔬表面微生物,防止果蔬腐敗。

4 微生物類保鮮劑

微生物菌體及其代謝產物因與鮮切果蔬中的致腐微生物進行拮抗或競爭而達到保鮮效果。另外,這些微生物菌體還可產生細菌素、有機酸、抗生素、溶菌酶、納他霉素、乳酸鏈球菌素等,與致腐微生物競爭營養成分,或通過改變pH抑制或消除致腐微生物,從而達到保鮮效果。按照成分性質的差異,將微生物類保鮮劑劃分為菌體次生代謝產物、微生物菌體、抗菌肽等幾大類。

4.1 菌體次生代謝產物

由微生物代謝產生的殺菌、抑菌物質很多,如米曲霉產生的曲酸可抑制某些細菌和真菌;鏈霉菌產生的納他霉素能有效抑制和殺死真菌;乳酸菌產生的乳酸菌素—Nisin,能有效殺死絕大部分G—菌;嗜殺酵母(Killer yeast)產生的Killer殺傷因子能殺死其他酵母。

Nisin是一種理想的天然食品防腐劑,用它保藏的產品無需冷藏,穩定性好,能保持初始營養價值,且Nisin用量少,抗菌能力強[80]。Bari等[81]采用Nisin(50 μg/mL)、2%乳酸鈉、0.02%植酸、0.02%山梨酸鉀和檸檬酸(10 mmol/L)復配處理鮮切綠豆芽、甘藍和花椰菜,發現單增生李斯特菌數量明顯降低。納他霉素是一種多烯類抗菌素,專性抑制酵母菌、霉菌等絲狀真菌的形成。鮮切萵苣經200 mg/L的納他霉素溶液噴霧處理后,霉菌的生長繁殖得到有效抑制,鮮切萵苣的衰老與腐爛得到延緩[82]。

曲酸,化學名稱為5羥基2羥甲基吡喃4-酮,對酪氨酸酶有強烈抑制作用;同時還具有抗氧化性和螯合金屬離子的作用[83]。以菜山藥(DioscoreaeoppositeThumb)為試材,研究曲酸處理鮮切山藥在0 ℃和4 ℃條件下貨架期內的色澤及相關生理變化,發現質量分數為0.1%、0.3%、0.5%曲酸均不同程度地抑制HunterL*值的下降和Huntera*、b*值的上升,有效延緩了褐變,并且抑制了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性[84]。其中,在保持鮮切山藥片色澤及抑制PPO、POD、PAL活性的效果方面,0.3%、0.5%的曲酸優于1%的檸檬酸。然而,純天然微生物防腐保鮮劑一般抗菌譜窄、抗代謝性能差、抗菌時效短,且效價低、用量大,因此在實際應用中,可采用有效方法取長補短,比如混合使用其他類型防腐、保鮮劑,以增強抗菌作用。

4.2 微生物菌體

微生物菌體通過拮抗、競爭作用抑制或殺滅病害菌來對果蔬進行防腐抑菌及保鮮[85]。酵母菌懸液浸泡后的柑橘果實,柑橘果皮的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)顯著升高,多酚氧化酶(PPO)顯著降低,有效抑制了果皮自身生理生化活動。出芽短梗霉對鮮食葡萄的黑曲霉、匍枝根霉、青霉和灰霉病的拮抗作用顯著,對蘋果的青霉和灰霉病也一樣[86]。從柑橘果實表面和葉片上分離篩選得到2株對柑橘綠霉病有良好抑制效果的酵母菌,經初步鑒定分別屬于假絲酵母屬和類酵母屬[87]。對由泰國辣椒果實分離得到的炭疽病菌,Arun等[88]實驗發現畢赤酵母和假絲酵母對其有良好拮抗作用,炭疽病發病率和病菌感染率顯著降低。周防震等[89]從幾種果實表面分離純化得到兩株酵母拮抗菌H2和L16,番茄果實在經拮抗菌懸浮液處理后,腐爛率、失水率和總損耗率顯著降低,根霉腐爛病害及早疫病也明顯低于對照,果實營養成分和感官品質保持良好。可見微生物菌體防腐抑菌及保鮮作用效果良好。

4.3 抗菌肽

作為天然防腐劑的抗菌肽(antibacterial peptides),另稱抗微生物肽(antimicrobial peptides)或肽抗生素(peptide antibiotics),是由多種生物細胞經誘導產生的一類可廣譜抗真菌、細菌、原蟲、病毒,甚至還能抑殺腫瘤細胞的小肽[90],具有兩親性、較好的水溶性、熱穩定性、不易產生耐藥性、安全無毒副作用等優勢[91]。能夠在常溫下保持果蔬風味,延長果蔬貨架期,因此在果蔬保鮮中具有代替化學防腐劑的潛能。

由乳酸乳球菌乳酸亞種(Lactococcuslactissp.lactis)中特定菌株產生的尼生素,能有效抑殺革蘭氏陽性菌(G+),尤其能抑制芽孢的生長,但對霉菌、酵母、革蘭氏陰性菌(G-)無明顯作用[92]。Mythili等在常溫下用尼生素涂抹胡蘿卜等蔬菜發現,尼生素不但可以延長15～25 d貨架期,而且還可減少冷藏時氟利昂的排放,從而保護環境[93]。由于尼生素是窄譜抗菌肽,因此聯合使用其他抗菌劑便能拓寬其抗菌譜。Ukuku用10 μg/mL尼生素、0.02 mol/L EDTA保鮮香瓜及香瓜切片的效果好于氯氣,可延長9～12 d貨架期;繼續用50 g/mL尼生素、2%乳酸鈉、0.02%山梨酸鉀處理香瓜發現,當天即可降低沙門氏菌(Salmonella)近3個數量級,表明尼生素聯合使用其他防腐劑保鮮效果更佳[9495]。由糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)產生的環狀抗菌肽Enterocin AS48,能夠廣譜抑殺G+、G-菌。Molinos等研究發現,在6 ℃條件下Enterocin AS48能將紫花苜蓿、黃豆芽、蘆筍3種蔬菜的貨架期延長1～3 d;黑莓、木莓及草莓經Enterocin AS48浸洗后,單增李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)數量顯著減少,溫度條件設置為15、22 ℃時,3種水果均能儲藏2 d,在6 ℃條件下,草莓和黑莓能儲藏7 d;Enterocin AS48還能延長黃豆芽的貨架期[9698]。可見腸道菌素在果蔬保鮮領域同樣具有明顯應用價值。

5 生物酶類保鮮劑

生物酶作為一種催化劑在食品保鮮中作用特殊,不同類型的果蔬保鮮應有不同的酶參與。果蔬保鮮需選用適宜的生物酶保鮮劑,使果蔬中不利保存的酶受到抑制或降低反應速度,以實現保鮮。當前用于果蔬保鮮的生物酶主要有溶菌酶和葡萄糖氧化酶。

5.1 溶菌酶

溶菌酶(Lysozyme)又稱胞壁質酶(muramidasc)或NZ酰胞壁質聚糖酶(Nacetylmuraniac glycanchyrbiase)。廣泛存在于家禽和鳥類的蛋清中,還有哺乳動物的血漿、乳汁、淚液、唾液、白細胞、尿液及其他體液與組織細胞內[99]。溶菌酶天然、高效、無毒無殘留,且來源廣泛,用量少,使用成本低,商品化程度高,2010年12月31日即已被衛生部批準做為食品防腐劑[100]。

經溶菌酶處理的成熟豐水梨貯藏20 d后,梨果實失重率、呼吸強度和爛果率平均比對照分別降低35%、19.8%和12.2%;溶菌酶處理一定程度上抑制了丙二醛含量和其膜透性的增加,顯著抑制了過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性的降低,貯藏20 d后,超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性平均比對照組分別高57.1%、37.1%。0.01%、0.05%和0.15%這3種溶菌酶濃度中,涂膜處理的效果最佳的為0.05%濃度溶菌酶[101]。實驗發現,對櫻桃番茄進行復合涂膜保鮮效果最佳的保鮮劑配比為1%海藻酸鈉+0.1%溶菌酶,4 ℃下貯藏25 d后,櫻桃番茄不管是果實失重率還是感官品質均明顯優于其他處理,呼吸強度顯著低于其他處理組[102]。對馬陸葡萄進行同種處理,在(4±1) ℃條件貯藏25 d后,果實的質量損失率僅為9.34%,腐爛指數為0.17,可溶性固形物含量為12.1%,VC含量為3.2 mg/100 g,呼吸強度顯著低于其他處理組,保鮮效果亦為最佳[103]。

邱朝坤在4 ℃條件下對草莓使用不同濃度的溶菌酶與Nisin復配液進行保鮮處理,結果顯示,對草莓保鮮效果最好的保鮮液配比是0.01%溶菌酶+0.10% Nisin復配液,貯藏前5 d無爛果。貯藏第5 d草莓失重率為8.24%;維生素C含量為109.0 mg/100 g,下降13.6%;還原糖含量為7.21 g/100 g,上升14.3%;總酸含量為6.21 g/kg,下降43.1%,保鮮效果良好[104]。溶菌酶這種天然蛋白質,既防腐又對人體毫無副作用,在現今“談腐色變”的情況下,選用溶菌酶作為防腐保鮮劑具有一定的應用價值。

5.2 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶(GOD)從蜂蜜和特異青霉等霉菌中被發現,是一種對人體無副作用的天然食品添加劑，可去除容器與食品中的氧,有效防止食物變質[105]。且使用條件溫和,具有專一性和高效性,容易控制終點,且價格便宜,所需添加量少。

樹莓果實經0.1%殼聚糖+0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖涂膜液復合保鮮劑處理后的綜合保鮮效果最佳,貯藏12 d后,果實失重率為10.57%,腐爛率為13.26%,可溶性固形物含量為10.8%,可滴定酸含量和硬度的保持情況、褐變受抑制的情況均優于其他處理組,且對照組與其具有顯著差異(p<0.05)[106]。Parpinello等[107]研究發現GOD能快速高效地去除果汁中的溶解氧。作為去葡萄糖和脫氧劑,GOD在抑制果汁褐變[108109]、保鮮[110]、蛋白酶解加工過程中的褐變抑制[111]等方面具有明顯效果。許培振等[112]研究葡萄糖氧化酶對刺梨果汁在加工貯藏過程中的主要影響時發現,7 d后刺梨果汁中溶解氧的含量為0.523 mg/L,遠低于對照(5.991 mg/L,p<0.05),即葡萄糖氧化酶能顯著消耗刺梨果汁中的溶解氧,抑制其氧化反應。葡萄糖氧化酶處理還能對刺梨果汁中的氨基降低氮和VC的含量進行有效保存,對褐變中間產物5羥甲基糠醛的產生起到減緩作用,降低褐變指數的增長速率(p<0.01),有效抑制褐變發生。目前,葡萄糖氧化酶多方面應用廣泛,相關研究也必將逐漸深入,應用前景將更加寬廣。

6 結論

生物保鮮劑具有天然、安全、健康等優點,現今科學技術不斷進步,人們生活水平逐步提高,健康意識也顯著增強,使得生物保鮮劑替代化學防腐劑成為必然發展趨勢。生物保鮮劑比傳統保鮮劑更能長期保存果蔬原有風味與品質,因而在果蔬保鮮領域前景廣闊。生物保鮮劑近些年在果蔬保鮮的研究應用方面已取得可觀成就,但在研究進展中還是存在一些問題:

a.部分生物保鮮劑抗菌時效短,用量大,且成本居高不下,大多數保鮮劑還處在科研階段,未能規模生產并應用。今后應該加大在研發方面的投入,從來源上就進行擴大篩選,研究方面應對保鮮機理等基礎性問題展開進一步探究;b.新型生物保鮮技術方面表現出研究與生產脫節的狀態,難以推廣,由技術轉向商業應用的進程緩慢;c.部分生物保鮮劑提取成分較為復雜,也未能明確科學地解釋各種功能改良劑之間相互協同的作用機理。關于人體在食用果蔬保鮮劑后代謝過程的相關研究很少,果蔬保鮮劑的毒理實驗研究也鮮有;d.納他霉素和乳酸鏈球菌素等只有少數幾種是目前我國批準使用的微生物保鮮劑來源,品種比較稀少,發展也較為緩慢;e.目前生物保鮮酶制劑技術標準并未規范統一,各公司酶制劑產品質量參差不齊。生物保鮮酶制劑提取技術與標準應進一步完善,且在制取的過程中應有效去除微生物次生代謝產物中的毒素及其他雜質,以提升酶制劑品質。

上述問題均對生物保鮮劑的發展和應用起著一定程度的限制作用,尋求解決問題的有效途徑迫在眉睫。所以,有必要加大對生物保鮮劑的研究力度,盡早將研究成果大規模應用到生產實踐中。果蔬產業發展日益完善,生物保鮮劑的角色也將更加重要,人們將會享受到風味更好、品質更優,并且是更安全、更新鮮的果蔬。

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