基于殼聚糖的綠色抗菌復合涂膜材料及其在水果保鮮應用上的研究進展

徐昊洋，阮長晴,2*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(西南大學，食品貯藏與物流研究中心，重慶，400715)

水果富含人體所需要的多種維生素、礦物質和膳食纖維等營養物質，與人們的身體健康息息相關，在膳食結構中占據重要地位。在我國，由于缺少正確的采后處理，每年約有25%左右的水果腐爛浪費，遠高于發達地區國家農產品的產后損失率。

涂膜保鮮是通過浸染、噴涂和刷涂等方式在食品表面涂覆一層均勻的薄膜，以達到對空氣中的二氧化碳、氧氣、水分等的阻隔效果，同時抑制呼吸能夠起到很好的保鮮作用[1]。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基的降解產物，因自由氨基與羥基的大量存在，其在各種稀的無機或有機酸溶液中溶解性和化學反應活性大大改善，廣泛用于食品的防腐保鮮和水的凈化等。除了來源廣泛以外，殼聚糖還具有抗菌性、環保性、成膜性和通透性等優良特性[2-4]。近年來，隨著人們對包裝材料中有害物質殘留問題的擔憂和環保意識的不斷增強，殼聚糖作為一種新型綠色包裝材料愈發受到重視，尤其是在果蔬貯藏方面。

雖然殼聚糖本身具有許多優良特性，但單獨使用時還是存在諸多的不足，如溶解性、保濕性、黏度、抗拉強度及抗氧化能力等[5]，可以通過與其他材料復合的方法來擴展其在水果保鮮上的應用。近年來，越來越多的研究人員致力于殼聚糖復合材料的研究與制備，本文著重綜述殼聚糖綠色抗菌復合涂膜材料及其在水果保鮮上的研究進展。

1 殼聚糖的優良特性

殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素、聚氨基葡萄糖，是由自然界廣泛存在的幾丁質經過脫乙酰作用而得到，化學名稱(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖。從結構上來看，殼聚糖與植物纖維素和人體骨膠原組織都具有類似的結構，這種特殊的結構賦予其極好的生物特性。同時，殼聚糖也具有良好的抗菌性、成膜性及絮凝性等性能，還具有一定的免疫功能作用，因此廣泛運用于食品、醫療衛生、輕紡業、環保處理等方面[6]。

1.1 抗菌性

水果在加工過程中，其表面或內部一些致病菌極可能生長并產生毒素，特別是鮮切果蔬，加工過程中產生的機械傷口為病原微生物的侵入與生長提供了良好的條件。殼聚糖對部分腐敗菌、致病菌均有一定的抑制作用。目前對殼聚糖抗菌機理原理的研究主要有以下幾類說法：

(1)殼聚糖作為一種陽離子型生物絮凝劑，與帶負電的細胞膜作用后改變其通透性, 使細胞內容物滲漏, 導致細菌溶解死亡[7]。邵榮等[8]發現殼聚糖在溶液中為殼聚糖聚陽離子復合物, 含有—NH3+，而金黃色葡萄球菌的細胞壁含有大量帶負電荷的磷壁酸, 因此當殼聚糖吸附在細胞膜表面時，—NH3+與磷壁酸的結合使其細胞膜通透性發生改變, 擾亂細菌正常生理功能, 從而達到抑菌的作用。

(2)殼聚糖作為一種聚陽離子電解質，其氨基在酸性環境下與細菌細胞膜表面負電荷結合后形成一層致密的膜，阻礙了細菌關鍵物質的跨膜運輸，影響細菌正常生理代謝，起到抑菌的作用[9]。

(3)部分低分子質量的殼聚糖可以進入細胞內, 與DNA結合形成穩定的復合物, 影響其核酸復制與蛋白質合成, 從而抑制細菌的生長和繁殖[10]。

(4)殼聚糖通過螯合金屬離子可以影響細胞重要物質合成，造成細胞壁缺失、破裂，細胞膜通透性增加，并且不可逆地破壞細胞壁的結構，最終導致細胞死亡[11]。

較差的溶解性是影響殼聚糖抗菌性的關鍵因素之一。當溶劑pH>6.0時，其溶解度大大降低，因此在堿性溶液中，單獨的殼聚糖很難發揮較強的抑菌作用。殼聚糖溶解性的大小與其氨基的含量息息相關，當溶劑pH=6.0時，殼聚糖中的氨基去質子化并失去正電荷，導致溶解性下降[12]。LiOH與殼聚糖分子鏈上的氨基親和力強，能切斷殼聚糖分子之間的氫鍵，增加其在該類溶劑中的溶解度，因此可以通過調控LiOH與KOH的比例，設計出不同濃度的LiOH/KOH/尿素水溶液，通過冷凍解凍方法來溶解不同脫乙酰度的殼聚糖[13]。同時向殼聚糖溶液中摻入植物精油也能提高其抗微生物活性，例如藍桉精油、杏仁精油等[14-15]。

1.2 環保性

殼聚糖具有良好的絮凝性能。由于其氨基的存在，殼聚糖可以直接以固體形式吸附水中的雜質，同時也可以溶解在弱酸性介質中用于中和電荷、凝聚雜質和絡合金屬離子。但由于殼聚糖特殊的溶解性，削弱了其在酸性介質中的穩定性，因此純殼聚糖在pH 6.5以下的條件中很難保持穩定的化學性質。可以通過使用蒙脫土、聚氨酯、活性黏土、膨潤土、PVA、PVC、高嶺石和珍珠巖等制備殼聚糖復合材料，提高其抗酸性能和吸附能力[16]。LERTSUTTHIWONG等[17]通過離子交換反應制備蒙脫土-殼聚糖，得到的復合材料具有良好的吸附性能，特別是對陽離子染料的吸附，同時還能有效抑制大腸桿菌，是一種理想的凈水劑。

1.3 成膜性

殼聚糖溶液黏稠，易于成膜。殼聚糖大分子中含有大量游離的氨基和羥基，易溶于弱酸性水溶液形成高黏度的膠體溶液，將其涂抹于果蔬和食品表面可以形成透明的殼聚糖薄膜。但殼聚糖溶液的黏度易受脫乙酰度、溶液酸度、放置時間等因素的影響[4]，過高或過低的黏度都會影響殼聚糖膜的厚度，進而影響膜的附著力；同時殼聚糖膜對濕度的高敏感性也限制了其在食品包裝上的應用[3]。由于殼聚糖特殊的溶解性和吸水性，過高的環境濕度會破壞其溶劑的pH從而影響其成膜效果。

通過與京尼平、戊二醛、甲醛等試劑交聯可以一定程度解決殼聚糖薄膜溶解或溶脹的問題；此外，因為殼聚糖薄膜為非熱塑性薄膜，在熔融之前已發生了降解，故不能像常規薄膜那樣擠出、塑形、拉伸或熱封。這增加了其制膜的成本并限制了應用，但可以通過和其他聚合物如聚環氧乙烷等混合的方式提高膜的物理性質[3]。FRICK等[18]將殼聚糖與戊二醛交聯后澆鑄成膜，發現交聯處理降低了薄膜的溶脹度并增加了其脆度，且不會降低其的阻隔性能。原因是交聯反應促使聚合物鏈之間相互連接，降低了材料流動性及殼聚糖與水分子形成氫鍵的能力，導致溶脹度降低。

1.4 通透性

殼聚糖表面具有多孔結構，還具有吸水、透氧功能，平均吸水量可達50%(質量分數)[4]。果蔬表面的殼聚糖薄膜可以在一定程度上調節果蔬與環境之間的氣體交換，降低呼吸速率，減少蒸騰失水，推遲果蔬后熟。但是純殼聚糖膜水蒸氣透過率較高，透氧性也難以調節，這限制了其在保鮮方面的應用。可以通過向殼聚糖中摻入NaOH、果皮提取物和抗壞血酸等降低其水蒸氣透過率，改善氣體通透性[19]。TAN等[20]根據殼聚糖和抗壞血酸在水中的成鹽作用制備了不同比例的抗壞血酸-殼聚糖復合膜，并對其機械性能進行了測定。結果表明，復合薄膜的水蒸氣透過率顯著低于乙酸酯-殼聚糖薄膜，可能的原因是抗壞血酸分子中的離子鍵和氫鍵占據了殼聚糖分子內的親水基團，導致復合膜的親水性降低。

2 基于殼聚糖的綠色抗菌復合涂膜材料

涂膜劑主要指的是能夠覆蓋在食品表面，進行保質、保鮮以及防止水分蒸發的物質。殼聚糖抗菌復合涂膜是指通過使用成膜劑、天然防腐劑、抗菌基團等助劑對殼聚糖薄膜進行改良, 使其具有更好的成膜性、通透性、抗菌性、機械性能和抗氧化性等物化特性。

殼聚糖由于其本身具有的優良特性正逐漸成為涂膜保鮮技術中重要的原材料，但由于殼聚糖單獨使用時抗氧化活性基本為零[21]，且水蒸氣透過率太高導致保濕性太差，所以在實際運用過程中一般會將殼聚糖與其他抗菌材料復合后使用，這樣不僅能夠彌補其單獨使用時的缺點，還能夠加強薄膜對一些病原微生物的抑制活性。在選擇復合材料時，需要考慮其本身具有的毒性及是否可降解，以保證在使用過程中的安全性與環境友好性。

2.1 與酚類、黃酮類物質復合

SUN等[22]將幼蘋果多酚摻入殼聚糖形成薄膜，發現多酚的加入能夠提高薄膜的抗氧化能力和抗微生物活性，可能的原因是多酚與殼聚糖所含的游離氨基共同作用于細菌細胞膜表面，使細胞內容物泄露導致死亡。幼蘋果多酚薄膜的抗菌活性順序為：大腸桿菌<金黃色葡萄球菌<李斯特菌和果生刺盤孢菌<葡萄座腔菌<細極鏈格孢菌。此外，薄膜的厚度、密度、溶脹度、不透明度和溶解性顯著增加，但薄膜的含水量、水蒸氣透過率和力學性能會下降。王昱儒等[23]將蕎麥麩皮中提取出的黃酮與殼聚糖混合后制備成復合薄膜，并探究其抑菌性能。結果表明復合膜對熒光假單孢菌與大腸桿菌都具有良好的抑菌性，可能的原因是黃酮能夠降低細菌細胞膜的流動性進而破壞胞漿膜，達到滅菌保鮮的效果。

蜂膠是由蜜蜂通過混合唾液分泌物和植物滲出物所形成的一種蜂蠟，有效成分主要為酚類和黃酮類物質，具有一定抗菌性，蜜蜂使用這種材料建造蜂巢以保護其免受病菌的危害。SIRIPATRAWAN等[24]開發了含蜂膠提取物的殼聚糖薄膜。薄膜的拉伸強度、斷裂伸長率、總酚含量和抗氧化性等均有所提升，但水蒸氣透過率和透氧性都隨著蜂膠濃度的增加而降低，且復合膜對革蘭氏陽性菌的抑制作用比革蘭氏陰性菌更強。薄膜的抗微生物活性主要來自于蜂膠中的黃酮類物質，其抗菌機理有多種解釋：如改變細菌細胞膜的通透性；抑制細菌DNA和RNA的合成；對細菌的細胞膜、細胞質、酶和蛋白質進行化學修飾等。

2.2 與蛋白質類物質復合

錢旭等[25]探究了殼聚糖-魚精蛋白復合涂膜對羅非魚片的保鮮效果。結果表明涂膜內的復合藥物能在細菌快速增長期前基本釋放，抑制微生物生長的同時還能有效控制羅非魚片的揮發性鹽基氮值與pH值，起到良好的保鮮效果。通過研究發現復合膜的抗菌機理是材料通過釋放抗菌因子來達到抑菌保鮮功效, 且抗菌性隨其種類與劑量的變化發生改變。MOHAMMADI等[26]以不同比例將蛋殼膜明膠與殼聚糖混合并研究其物理和結構性質。他們發現蛋殼膜明膠的加入沒有改變膜的拉伸強度，但當明膠與殼聚糖比例為50∶50時薄膜的水溶性和水蒸汽滲透性明顯降低，并在電子顯微鏡下顯示出均勻和緊密的結構。

乳鏈菌肽是由乳酸乳球菌產生的I類細菌素，因其能有效地抑制或滅活腐敗菌和食源性病原菌而被廣泛應用于食品中。ZIMET等[27]研究了羧甲基殼聚糖的添加對乳鏈菌肽-殼聚糖薄膜的結構性質和抗菌活性的影響。他們通過制備不同質量比的殼聚糖和羧甲基殼聚糖溶液，加入乳鏈菌肽后將溶液澆鑄成膜后干燥，研究其物化性質和防止微生物侵染的效果。結果表明，復合薄膜對李斯特菌有更好的抑制效果，原因可能是復合膜中的親水基團增加了乳鏈菌肽在培養基中的溶解度，有利于發揮其抗菌活性。班碩等[28]發現乳鏈菌肽與殼聚糖具有協同抑菌作用，且二者的最佳抑菌pH值相符。殼聚糖與乳鏈菌肽在酸性環境下都帶有正電荷且可以吸附在細菌細胞膜表面，迫使膜內外電位平衡失調，導致細菌新陳代謝紊亂，從而抑制其活性。

2.3 與醛類、酸類物質復合

肉桂醛是肉桂油或肉桂樹皮提取物的主要成分，具有一定的抗氧化活性。天然肉桂醛的價格昂貴，而且提取時雜質較多，所以通常采用苯甲醛與乙醛在一定條件下發生羥醛縮合反應來制備。CHEN等[29]將肉桂醛與殼聚糖通過共價交聯的方式制備復合膜，但由于肉桂醛的非極性和疏水性，后續使用乳化技術來制備均勻的肉桂醛-殼聚糖膜。結果表明，復合膜能吸收紫外可見光并抑制熒光的發射，具有良好的光保護性；復合薄膜對白色念珠菌的抑制作用較為明顯，且抑制效果隨肉桂醛含量的增加而增強，可能的原因是肉桂醛乳液能夠改變薄膜的結構，增加了其在復合膜表面的釋放速率。

張海珍等[30]研究了殼聚糖-乳糖酸保鮮劑對鮮切香沙芋的保鮮效果。結果表明復合材料可在芋塊表面形成一層薄膜起到氣調的作用，從而減少芋塊因自身呼吸而產生的消耗，且復合膜中的乳糖酸可以有效抑制多酚氧化酶、過氧化物酶以及超氧化物歧化酶等酶的活性，并降低鮮切芋的呼吸速率，這可能與乳糖酸自身某些特性有關，其中的機理有待進一步研究分析。LIU等[31]通過偶聯反應將5種羥基苯甲酸(沒食子酸、龍膽酸、原兒茶酸、丁香酸和香草酸)接枝到殼聚糖上，比較了復合膜的物理、機械及抗氧化性能。結果表明，在所測試的各種薄膜中，摻有沒食子酸的復合膜表現出最佳的物理、機械和抗氧化性能這是由于，沒食子酸內含的酯鍵與殼聚糖上的氨基發生接枝反應，形成的共聚物使復合膜的物理性能得到提升。

2.4 與植物精油復合

精油是從植物中提取的次級代謝產物，具有抗菌、抗氧化、抗病毒和多重藥理作用，是一種理想的天然抗菌劑。部分精油的化學組成比較復雜，其有效成分會因植物生長地區、提取部位及提取方法等的不同而發生變化，且各組分之間往往存在著協同或抑制作用，所以很難單獨對其某一有效成分進行分析。

藍桉是來自亞熱帶和地中海地區的物種，澳大利亞原住民經常使用藍桉樹葉來治療傷口及預防感染。通過蒸餾法可得到藍桉精油中含有的大量桉葉素，按葉素具有殺菌、消毒、等多種功效。HAFSA等[14]通過澆鑄和溶劑蒸發的方法制備含有藍桉精油的殼聚糖活性薄膜。結果表明，摻入藍桉精油后的薄膜具有一定的抗菌性，對大腸桿菌、李斯特菌和金黃色葡萄球菌都有明顯的抑制活性。復合膜中桉樹精油主要通過攻擊細菌細胞膜上的磷脂雙分子層、破壞其酶系統及遺傳物質等方式起到抑菌的作用，且精油中部分含量較低的成分也對抑菌有輔助作用。鄭科旺等[32]制備了檸檬/肉桂精油-殼聚糖復合涂膜，并研究了其對鮮切山藥的保鮮效果。處理后的山藥其腐爛率與失重率呈明顯下降，表明復合薄膜能夠在一定程度上保持山藥所含的營養組分與VC含量，且抑制有害微生物的繁殖，延長其保質期與貨架期。

殼聚糖薄膜在摻入部分植物提取物后雖總體性能得到提升，但其光學特性會得到部分削弱。PRIYADARSHI等[15]使用澆鑄法制備含有不同濃度杏仁精油的殼聚糖薄膜，發現改良后的薄膜不僅具有更好的抗氧化活性，且對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均具有顯著的抗菌性，不僅如此，他們還發現復合膜可以極大地抑制面包上真菌的生長，延長其保質期。此外，杏仁精油的摻入還改善了復合膜的防潮性和水蒸氣阻隔性，但略微損害了薄膜的透明度。

3 綠色抗菌復合涂膜材料在水果保鮮上的應用

水果因其酸甜的滋味和豐富的營養深受廣大消費者的喜愛。我國每年水果的生產、銷售及出口數量都非常大，但在運輸和貯藏過程中，采后損耗約占我國水果總產量的25%～45%，熱帶地區及部分發展中國家的損失更為嚴重。基于殼聚糖的綠色抗菌復合涂膜材料在水果保鮮方面應用前景非常廣闊，且其的使用不會污染果實，也不會給種植地帶來環境負擔。只需在采前或采后對水果進行涂膜處理，便能有效減少其在貯藏期間營養物質的消耗，控制病原微生物侵染，并極大限度地保持果實的感官品質和營養品質，延長其貨架期。

3.1 呼吸躍變型果實

呼吸躍變型果實在貯藏期間會出現明顯的呼吸峰值，此峰值是水果果實由成熟走向后熟衰老的轉折點。呼吸躍變與果實乙烯產生有密切聯系，殼聚糖與植物精油及蛋白質類物質等復合后可通過離子相互作用生成聚電解質復合物[33]，改變薄膜的通透性并使其具有更加致密的結構，能控制果實表面及內部氣體組分，有效抑制果實乙烯的生產和作用，推遲其峰值的出現時間，延長其貯藏期與貨架期。

3.1.1 蘋果

WU等[34]將酰化大豆分離蛋白摻入殼聚糖溶液后涂敷在蘋果表面并研究其保鮮效果。結果表明，當復合膜比例為10%酰化大豆分離蛋白，0.34%殼聚糖和0.26%硬脂酸時其保鮮效果最好，在此條件下，蘋果果實的呼吸高峰與對照組相比延遲了7 d。復合膜中部分大分子鑲嵌在網狀結構的縫隙中，使膜表面形成致密的類脂質層，阻礙水蒸氣透過薄膜；酰化大豆分離蛋白的加入增強了薄膜對氧氣的阻隔性，有效降低了蘋果因呼吸作用消耗的可溶性糖。

3.1.2 番荔枝

番荔枝又名釋迦果，原產熱帶美洲，是1種營養豐富的水果。由于番荔枝果實的采后特性，使其在采摘后容易軟化并褐變，難以長時間貯藏。LIU等[36]研究了檸檬酸和殼聚糖復合涂層對番荔枝果實采后成熟特性的影響，他們發現涂膜處理后的果實在貯藏一段時間后質量的損失與果實硬度的下降均得到改善，原因是檸檬酸和殼聚糖的聯合處理可顯著提高番荔枝果實中抗氧化酶的活性，并降低其多酚氧化酶的活性與自由基含量，同時由于相關酶活性的改變，一定程度上延緩或抑制了AcXETs、AcEXPs和AcPE等基因的表達，從而減緩了果實軟化，延長其儲存時間。

3.1.3 無花果

無花果甘甜如蜜，營養豐富，既是一種鮮食果品也是一種藥材，具有清熱生津、健脾開胃等功效。無花果雖屬于呼吸躍變型果實，但兼具非呼吸躍變型果實的特點，即果實后熟現象不明顯, 需在一定成熟度下采摘，因此無花果的采后貯藏就顯得格外重要。Reyes-Avalos等[37]將海藻酸鈉-殼聚糖薄膜涂敷在成熟的無花果果實表面，并評估其在儲存期間的生理特征。結果表明，第3天時涂膜過后無花果果實的CO2排放量降至1.0 mL/(kg·h)，且直到第15天排放量一直低于1.0 mL/(kg·h)；同時乙烯生成量顯著減少，在第三階段無花果果實的乙烯生成量從37 μL/(kg·h)降至25 μL/(kg·h)。可能的原因為復合薄膜能夠有效的維持膜內低O2、高CO2的分壓環境，控制果實呼吸作用及強度，同時復合薄膜對乙烯也有一定的透過性，避免其在果實內部積累，延長貯藏時間。

3.1.4 香蕉

朱莉等[38]采用涂膜法研究茶樹油-殼聚糖復合材料對香蕉的保鮮作用，他們對采摘時間不超過12 h的新鮮香蕉進行涂膜處理，并在常溫下貯藏20 d。結果表明，1%殼聚糖與0.05%茶樹油的實驗組保鮮效果最好，20 d后香蕉硬度為5.71 kg/cm2，VC含量為 6.65 mg/100g，可滴定酸含量為0.56%，且腐爛率也下降至69.47%。這是由于茶樹油中部分組分可以誘導降解細菌細胞壁上的水解酶從而使其自溶，同時還可以與殼聚糖共同作用于細胞膜上造成穿孔，擾亂其細胞膜雙層結構脂分子的正常分布，使細胞內容物大量滲出，從而起到抗菌的功效。涂膜處理對果實失重率與水分損失的影響較小，這可能與殼聚糖的脫乙酰度及相對分子質量、茶樹油的濃度及二者的交叉復配等有關。

3.1.5 芒果

ESHETU等[39]采用2%的蜂蠟與殼聚糖對芒果進行涂覆處理，發現處理過后的芒果在硬度、水分、可溶性固形物及發病率上均要優于對照組，貯藏30 d后對照組全部的芒果都出現了病害，而處理過后的芒果只有60%～80%發生了病害，原因是蜂蠟中黃酮類物質能降低細菌細胞膜的流動性，復合涂層對O2具有一定的阻隔性，在控制果實的呼吸速率的同時也抑制了微生物的生長，且殼聚糖對芒果炭疽菌、蒂腐菌均有良好的抑制作用，可以有效抑制病菌菌絲擴展，從而延緩了芒果的腐爛。

3.1.6 梨

WANG等[40]測試了百里香酚對殼聚糖涂層抵抗鴨梨上青霉的影響，結果表明，當培養基中百里酚達到0.2 g/L時，可完全抑制青霉的孢子萌發與菌絲生長，且百里香酚的添加可以有效地增強鴨梨果實中過氧化物酶、多酚氧化酶的活性，延長果實保質期。孟令偉等[41]采用明膠-殼聚糖復合涂膜對南果梨進行涂膜處理。室溫下處理過后的南果梨與對照組相比貯藏期延長了4～6 d，膜液最佳配比為0.9%殼聚糖，1.25%明膠，0.4%甘油。涂膜處理能夠抑制果實的呼吸強度與乙烯生產速率，這是由于明膠與殼聚糖相容性較好，明膠分子中部分線性結構，有利于與殼聚糖結合形成網絡結構，能夠改善殼聚糖膜在結構上的缺陷，增強其氣調效果；且殼聚糖具有較好的抗菌性，能有效抑制腐爛對果實的損害，復合材料的具體抗菌機理有待進一步研究。

3.2 非呼吸躍變型果實

非躍變型果實在其整個成熟過程中對能量需求上沒有突然的變化，但復合材料良好的抗菌性與氣調作用仍可以對其起到滅菌保鮮的作用。與酸類、酚類物質復合后，殼聚糖的抗菌性能與保鮮作用得到增強，可能的原因是復合后材料能夠共同作用于病原微生物細胞膜，改變其流動性或通透性，影響微生物自身物質運輸及基因表達；且部分材料可以抑制果實中過氧化物酶與多酚氧化酶等酶的活性，減緩果實褐變。同時材料可以在果實表面形成一層薄膜，控制水蒸氣與其他雜質的透過，起到保護作用。

3.2.1 草莓

草莓顏色紅艷，味道鮮美多汁，是深受大眾喜愛的水果。王中偉等[42]選取魔芋葡甘聚糖與殼聚糖為主要材料，研究復合膜對草莓采后貯藏效果的影響。結果表明，當復合配比為3∶2時薄膜最能有效抑制草莓水分的損失，降低腐敗速率。原因是復合膜能阻止草莓果實的內外氣體交換，在果實表面形成低O2、高CO2的環境，從而抑制病原微生物的代謝活動，且魔芋葡甘聚糖的摻入一定程度上可以幫助果實保持硬度。馮文婕等[43]用茶多酚和殼聚糖制備復合涂膜保鮮劑，并以草莓作為樣品進行保鮮研究。結果表明，保鮮劑可在草莓表面形成一層均勻的高分子薄膜，可有效減緩果實的呼吸作用；茶多酚的抗菌機理目前尚不明確，通常被認為是多種因素共同作用的結果：通過破壞細胞膜的磷脂雙分子層從而導致細胞膜的破損、對細菌特定靶蛋白的抑制作用或通過產生過氧化氫來達到抑菌的效果[44]。

3.2.2 荔枝

荔枝有解熱、利尿及降血糖等功效，是一種老少皆宜的水果，但采摘后的荔枝若不進行任何處理其水分流失非常快，嚴重影響感官品質。劉括等[45]研究了不同配比的VC-殼聚糖復合膜在常溫環境下對荔枝的保鮮效果。結果顯示，1.5%殼聚糖+1%VC組涂膜液效果最佳，此時復合膜能控制空氣出入的速率以降低荔枝水分的流失，并能減緩果實褐變與病變。殼聚糖和VC通過離子間靜電引力作用形成了復合物，由于殼聚糖分子中—OH和—NH2間的氫鍵在形成過程中斷裂，破壞了殼聚糖的晶態結構，使得復合物與純殼聚糖相比具有更好的抗氧化性。KUMARI等[46]用水楊酸和殼聚糖混合處理荔枝果實，在4 ℃的條件下貯藏。6 d后，與對照相比，處理過的荔枝重量損失大大降低。可能的原因是殼聚糖與水楊酸發揮了協同作用：水楊酸通過激發果實部分自身抗病機制和相關酶的活性關閉果實表面的氣孔，同時殼聚糖提供物理屏障，防止荔枝果實中的水分流失并起到了氣調作用，降低了質量損失。

3.2.3 柑橘

青霉病和綠霉病是柑橘貯藏期的常見病害。TAYEL等[47]將殼聚糖與水芹種子和石榴果皮的提取物作為主要涂層材料，將其涂覆在柑橘表面。在為期14 d的貯存期中，涂覆過的柑橘完全抑制了青霉病且綠霉病的侵染程度也降至最低。2種植物提取物與殼聚糖均含有一些低分子質量的分子，可以穿過孢子的細胞壁發揮殺菌作用。彭湘蓮等[48]研究了室溫下山蒼子精油-殼聚糖復合涂膜對金柑果實保鮮效果的影響。由于單獨使用殼聚糖處理金柑后表皮的覆膜不均勻，研究者便摻入山蒼子精油制作復合涂膜。結果表明，與對照組相比，復合材料能有效地減少了果實中VC的流失，原因是復合膜可以起到氣調作用，能有效減小果實內部氧氣濃度，進而減緩VC被氧化的速率；同時山蒼子精油中的檸檬醛對革蘭氏陽性與革蘭氏陰性細菌及真菌均有非常好的抗菌活性，其抗菌機理有待進一步研究。

3.2.4 葡萄柚

綠霉病同時也是葡萄柚在貯藏期的常見病害之一，使用殼聚糖和水楊酸的接枝共聚物來控制綠霉病是一種可靠的處理方法。SHI等[49]研究了殼聚糖和水楊酸對葡萄柚果實綠霉病的控制作用。結果表明，在貯存6 d后，對照組的發病率為84.45%，而實驗組僅為52.33%，且病變部位的平均直徑為21.37 mm，與對照組相比顯著降低。可能的原因是水楊酸和殼聚糖能夠激活苯丙氨酸解氨酶、幾丁質酶及β-1,3-葡聚糖酶等防御酶的活性，從而達到降低其發病率的作用。同時復合膜還可以抑制葡萄柚細胞壁水解酶的基因表達，控制其活性以延緩果膠與半纖維素的溶解，維持果實硬度并減少其腐爛與軟化。

綜上所述，基于殼聚糖的綠色抗菌復合涂膜材料對呼吸躍變和非躍變型果實均能起到良好的保鮮作用，能較好的維持水果在貯藏期間的營養價值和感官品質，如腐爛率、失重率、褐變程度及可溶性固形物等，是理想的抗菌材料。對于呼吸躍變型果實，其乙烯合成分為2個不同的調節系統：躍變前低濃度的系統Ⅰ乙烯和躍變時啟動自我催化并大量生成的系統Ⅱ乙烯。復合材料可以改變果實表面氣體環境從而控制系統Ⅰ乙烯的濃度，推遲系統Ⅱ乙烯產生的時間，從而達到延長保質期的目的。非躍變型果實諸多成熟相關過程也直接受乙烯調控，如色澤、風味、質地等，由于其自身成熟過程中產生的乙烯遠低于躍變型果實，所以更多依賴于外源乙烯，而復合薄膜可以阻擋部分乙烯進入果實，減緩其對果實品質的影響。

4 結論與展望

殼聚糖與不同材料復合能解決因其自身特性而導致的缺陷如溶解性等，基于殼聚糖的綠色抗菌復合涂膜材料是一種有效代替化學殺菌劑的方法，經復合膜處理后大部分水果采后出現感官品質及營養品質上的問題均能得到控制，且極大地減小了對環境的影響。與純殼聚糖處理相比，復合膜在延緩果實褐變、失重、腐爛及維持果實可溶性固形物方面具有更出色的效果；與傳統采后處理方法相比，復合膜能有效抑制大部分常見病原微生物的侵染，降低采后損失。

但就目前來說復合膜的應用仍存在很大問題。部分綠色抗菌材料與殼聚糖并無協同效應，其復合膜功效僅為幾種材料功效的線性疊加，部分材料與殼聚糖復合后甚至會損害薄膜的光學特性。且由于不同水果之間存在的性質差異，復合材料的選擇就顯得尤為重要。對于呼吸躍變型果實，復合材料需要選用能改善薄膜氣體透過性的復合材料，通過氣調作用來延遲果實呼吸高峰出現時間；而針對非躍變型果實時，可以采用能夠增強其抗菌性的天然材料，并根據實際情況選擇適宜的材料與保鮮方法。因此，今后的研究方向應該致力于綠色抗菌材料與殼聚糖之間契合度的研究，并根據其保鮮機理選擇適合的水果品種，進而解決農業生產過程中水果采后損失的問題。