殼聚糖與植物提取物復(fù)配在食品保鮮中的應(yīng)用研究進展

◎ 張 棋，王春紅

（1.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品園林學(xué)院，河南 三門峽 472000；2.河南科技大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院，河南 三門峽 472000）

食品富含營養(yǎng)物質(zhì)，在儲藏、運輸與銷售過程中，由于自身的生理代謝或者受到微生物的侵襲等，易出現(xiàn)營養(yǎng)價值降低、腐敗變質(zhì)等問題。因此，應(yīng)對食品采取一些保鮮措施，以延長貨架期，保證食品的品質(zhì)。

傳統(tǒng)的食品保鮮方式有物理保鮮、化學(xué)保鮮和生物保鮮[1]。其中，物理保鮮以殺滅微生物或調(diào)控環(huán)境條件為主，效率較高，但耗能嚴重；化學(xué)保鮮則是利用一些化學(xué)防腐劑等對食品進行保鮮，效果明顯，但大量使用會有潛在的危害和污染問題[2]。因此，天然、綠色的化學(xué)保鮮劑已成為如今的發(fā)展趨勢。生物保鮮技術(shù)是從動植物、微生物中提取或利用生物工程技術(shù)獲得的對人體安全的保鮮劑，該技術(shù)利用微生物及其抗菌產(chǎn)品的抗菌性能，或抑制酶的活性，或利用物質(zhì)的成膜性使食品表面隔絕空氣，延緩氧化，達到保鮮的目的[3]。

殼聚糖是一種天然高分子化合物，以蝦、蟹殼為主要原料，因其可食、可降解且具有一定的抗菌性、選擇透過性、成膜性而廣泛應(yīng)用于食品的保鮮領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，將甘油與殼聚糖混合進行涂膜，可改變膜的機械性能，有利于水蒸氣透過；將精油加入殼聚糖涂膜中，膜的抗菌性能增加[4]。植物提取物中含有多種活性成分（如黃酮類、多酚類物質(zhì)等），具有一定的藥理活性及廣譜抑菌活性，可抑制食品中微生物，對食品有一定的保鮮效果。研究發(fā)現(xiàn)，單一品種的保鮮劑不能完全滿足食品的保鮮需要，多種保鮮劑復(fù)合使用才能夠滿足食品保鮮、延長貨架期的需要[5-6]，因此復(fù)合保鮮劑的研究受到廣大學(xué)者的關(guān)注。

1 殼聚糖、植物提取物的保鮮原理

1.1 殼聚糖的保鮮原理

殼聚糖，又名甲殼素、殼多糖，廣泛存在于蝦、蟹等的外殼中，經(jīng)甲殼素乙酰化制得[7]。殼聚糖來源豐富、無毒無害、可食用，且具有良好的成膜性和廣譜抗菌性等特點。作為FDA批準的一類食品添加劑，殼聚糖被廣泛用于食品保鮮。

殼聚糖溶液具有良好的成膜性，可在食品表面覆蓋一層防水、隔氧的可食用膜，具有良好的透氣性、吸濕保濕性，可有效抑制果蔬的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與呼吸強度，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗、延緩氧化等。同時，殼聚糖具有一定的抑菌作用，可有效抑制大腸桿菌、酵母菌、金黃色葡萄球菌等病原菌。殼聚糖形成的薄膜為食品提供了一個良好的微環(huán)境，阻隔內(nèi)外物質(zhì)的交換，微生物因缺乏營養(yǎng)物質(zhì)枯竭而死亡。

1.2 植物提取物的保鮮原理

植物提取物是采用蒸餾、超臨界提取等方法獲得植物組織中的次生代謝產(chǎn)物，化學(xué)成分復(fù)雜多樣，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分成芳香族、脂肪類、含硫含氮、萜類及其衍生物[8]。芳香族化合物包括黃酮類和酚類等，其中酚類化合物有廣譜抗菌能力[9]。植物提取物的加入，彌補了大多數(shù)多糖涂膜劑沒有殺菌或抑菌作用的缺陷，減少了病原微生物的入侵[10-11]。

2 殼聚糖-植物提取物復(fù)配在食品保鮮中的研究進展

2.1 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在果蔬保鮮中的應(yīng)用

果蔬在貯藏期間進行的呼吸作用、蒸騰作用會對品質(zhì)造成較大的影響。果蔬失水量達到5%時，會出現(xiàn)萎蔫、枯萎等，嚴重影響果蔬的食用價值[12]。使用殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮液，可以降低果蔬水分損失、抑制細胞作用，延長果蔬儲存時間等。

櫻桃經(jīng)茶樹油、殼聚糖、石榴皮提取物和桑葉提取物復(fù)配液處理后，貨架期可延長約5 d，水分損失和爛果率下降，維生素C和可滴定酸含量得到較好的維持[13]。呂明珠等使用八角提取物對紅提進行處理，對比不同濕度條件下紅提的品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，在低溫高濕的環(huán)境下，紅提更耐儲存，爛果率、失重率明顯降低，果粒的硬度也相對較大，品質(zhì)較佳[14]。任艷芳等使用可食性黃連殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮劑處理夏橙，研究保鮮效果及夏橙的生理代謝，經(jīng)過涂膜處理后，夏橙果實品質(zhì)較好，衰老劣變速度減慢，同時大大降低了化學(xué)藥劑的使用量，對人體健康的影響大大減小[15]。

李翠萍等分別將丁香、甘草提取液與殼聚糖季銨鹽溶液混合，對藍莓進行涂膜保鮮，對比4 ℃貯藏條件下保鮮效果發(fā)現(xiàn)，兩種復(fù)合涂膜具有較好的保水性，可明顯減少水分的散失，延緩花青素的變化，保鮮效果明顯，有益于藍莓的保鮮與貯藏[16]。劉開華等將殼聚糖與茶多酚按照一定比例混合，對青椒進行復(fù)合涂膜保鮮處理，貯藏期間呼吸強度和失重率明顯下降，維生素C和葉綠素含量的下降速度較慢，腐爛率明顯降低，保鮮期得以延長[17]。潘婷婷等將連翹葉提取物與殼聚糖按不同比例混合，對圣女果進行保鮮處理，在一定程度上降低圣女果的呼吸強度，水分的散失程度變緩，對圣女果具有一定的保鮮效果[18]。

劉開華等[19]將茶多酚與殼聚糖混合，研究室溫條件下對圣女果的保鮮效果。對比發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜能明顯降低圣女果的呼吸強度和失重率，減慢維生素C和有機酸含量的下降速度，腐爛速度變慢，較優(yōu)的配比條件下，圣女果的室溫保鮮可從6 d延長至14 d。郭俊花等將殼聚糖與花椒提取液混合后對冬棗進行處理，在4 ℃條件下貯藏，研究花椒提取液與殼聚糖復(fù)合膜對冬棗采后保鮮效果的影響。實驗發(fā)現(xiàn)花椒提取液與殼聚糖復(fù)合涂膜效果優(yōu)于單一的殼聚糖涂膜，能更好地保持冬棗的品質(zhì)，提高果實的抗病性，延長保鮮期[20]。

王昱儒等[21]將蕎麥麩皮中黃酮與殼聚糖混合后制備成復(fù)合薄膜，以2種鮮切果蔬為研究對象，探究對腐敗菌的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜對熒光假單孢菌與大腸桿菌具有良好的抑菌性，在一定程度上可以提高鮮切水果的品質(zhì)。

鮮切生姜經(jīng)殼聚糖與竹葉抗氧化物復(fù)合液處理后，（14±1.0） ℃條件下貯藏，以5 d為周期進行研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合液對鮮切水果起到一定的保鮮效果，可抑制其褐變，減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失，抑制微生物生長，在一定程度上可以改善儲藏期間鮮切生姜的品質(zhì)[22]。

呂靜祎等使用殼聚糖復(fù)合1%山竹果皮提取液對藍莓進行涂膜處理，觀察（40±0.2）℃條件下的保鮮效果，貯藏期間藍莓的硬度、可溶性固形物含量以及含水量的下降速度較慢，呼吸高峰的出現(xiàn)時間推遲了7 d，有效地保持了藍莓果實的貯藏品質(zhì)及抗氧化活性，延緩了其成熟衰老的進程[23]。

吳永玲等將薄荷、丁香中的有效成分與殼聚糖按照2.0%、3.0%、1.5%比例混合對鮮切蘋果的保鮮效果進行研究，蘋果腐爛病菌的抑制率達95.03%，鮮切蘋果在貯藏2～10 d期間，蘋果的腐爛速度降低、抗壞血酸、還原糖、可滴定酸及可溶性固形物的降解速度減慢，微生物的生長受到一定影響，可以較好地維持鮮切蘋果的感官品質(zhì)[24]。

2.2 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在動物性食品保鮮中的應(yīng)用

動物性食品水分含量較高，含有豐富的蛋白質(zhì)和多種不飽和脂肪酸，易發(fā)生脂肪氧化和微生物生長，研究動物性食品保鮮具有重要的意義。

為延長雞蛋貯藏期，康佳木等[25]將商洛連翹果實醇提取物、殼聚糖等按照一定比例混合，制得復(fù)合涂膜劑處理雞蛋，以雞蛋失重率及哈夫單位作為雞蛋新鮮度的評價指標，根據(jù)實驗結(jié)果可以預(yù)測雞蛋涂膜后其貯藏期會更長。將竹汁和殼聚糖混合制得復(fù)合涂膜液，在室溫條件下對雞蛋進行處理，以失重率、蛋黃指數(shù)、蛋清pH值、哈夫單位以及相對密度等為研究指標，分析復(fù)合涂膜對雞蛋貯藏效果的影響。結(jié)果表明，復(fù)合涂膜可保持雞蛋的新鮮度和品質(zhì)，最佳配比條件下雞蛋可以在室溫下貯存35 d[26]。

王倩等[27]將冬凌草甲素、殼聚糖、甘油按照一定比例混合制得復(fù)合膜，覆蓋于冰鮮雞胸肉表面，再加一層保鮮膜，4 ℃貯藏，發(fā)現(xiàn)復(fù)合保鮮膜可以較好的保持冰鮮雞胸肉的品質(zhì)與色澤，明顯改善貯藏期間肉的顏色、氣味、彈性與黏度。

草魚片經(jīng)過殼聚糖、茶多酚、溶菌酶制得復(fù)合保鮮液處理后，對比揮發(fā)性鹽基氮含量、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜等蛋白質(zhì)的相關(guān)指標變化，發(fā)現(xiàn)冷藏過程中蛋白質(zhì)相關(guān)指標的變化均明顯小于對照組，第6～9 d差別較為明顯，此復(fù)合保鮮液在一定程度上可以維持肌肉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，延緩冷藏過程中肌肉質(zhì)量的下降，保持草魚片良好的品質(zhì)[28]。

冷鮮雞肉在低溫保藏過程中，采用8%荔枝木質(zhì)精油、2%殼聚糖制得的可食膜進行包裹處理，在7 d的保鮮期內(nèi)，揮發(fā)性鹽基氮及菌落總數(shù)的變化得到有效抑制，可有效延長冷鮮雞肉的貨架期，具有更好的保鮮效果[29]。

李婷婷等經(jīng)過對比研究發(fā)現(xiàn)，0.5%甘草和0.5%殼聚糖組成的復(fù)合保鮮劑可有效延長鯉魚片貨架期3 d左右[30]。倪佳丹等[31]將 3 g·L-1茶多酚與 10 g·L-1殼聚糖混合，以生物胺含量、揮發(fā)性鹽基氮含量、菌落總數(shù)的變化情況為指標進行研究，發(fā)現(xiàn)鮸魚在25 ℃和4 ℃貯藏條件下生物胺含量顯著降低，貨架期分別可延長30～36 h和12～15 d。

2.3 殼聚糖復(fù)合涂膜技術(shù)在其他食品中的應(yīng)用

經(jīng)過加工處理之后的食品尤其是動物性食品或脂肪含量較高的食品，由于營養(yǎng)物質(zhì)豐富，水分含量大，更易受到微生物的入侵，發(fā)生腐敗變質(zhì)。

豬肉餅經(jīng)過殼聚糖與茶多酚復(fù)合膜處理，在（4±1）℃條件下儲存12 d，對比豬肉餡餅的質(zhì)量和品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)處理后豬肉餅感官尚可接受，微生物保質(zhì)期延長了6 d，硫代巴比妥酸反應(yīng)性物質(zhì)與高鐵肌紅蛋白的含量緩慢增加，在一定程度上可以延長保質(zhì)期[32]。

將殼聚糖溶解在稻殼煙熏液中制得可食性涂膜液，浸泡處理肉丸15 min，室溫條件下每6 h進行抗菌測試、菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮含量的測定，結(jié)果顯示抑菌圈直徑明顯增加，貯藏24 h之后，肉丸仍然新鮮但揮發(fā)性鹽基氮含量翻倍，貯藏54 h之后，肉丸中揮發(fā)性鹽基氮含量超過限量標準，此時肉丸已經(jīng)不能食用。說明可食性涂膜液具有一定的抗菌潛力，在一定時間內(nèi)可以保持肉丸的品質(zhì)[33]。

月餅脂肪含量較高，易出現(xiàn)脂肪氧化和霉變等質(zhì)量的問題，廣式豆沙月餅經(jīng)過殼聚糖涂膜和茶粉添加處理后，以菌落總數(shù)、酸價與過氧化值作為評價指標，發(fā)現(xiàn)實驗組效果明顯優(yōu)于對照組，殼聚糖和茶粉對月餅的保鮮有協(xié)同增效作用[34]。

3 結(jié)語

近年來，隨著人們生活水平的提高，越來越多的消費者開始關(guān)注食品安全問題，食品保鮮得到了越來越多的重視。目前，植物提取物多是利用中草藥、香辛料等資源，將植物精油、抗氧化或抑菌活性成分應(yīng)用于食品保鮮。殼聚糖溶液具有良好的成膜性，同時可以起到隔絕氧氣的作用。將殼聚糖與植物提取物進行復(fù)配保鮮，具有原料來源廣泛、成本低、對人體無毒無害等優(yōu)點，滿足當(dāng)下人們的需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是植物提取物存在著提取技術(shù)復(fù)雜、提取效率低和對食品感官品質(zhì)有影響等問題，因此，未來植物提取物的提取及生物保鮮劑的保鮮機制仍需要繼續(xù)探索，以期為食品保鮮的發(fā)展提供更好的技術(shù)支持。