果蔬保鮮技術發展現狀探析

任宇聰，蘇志涵，王兆然，張雪嬌

（西安醫學院藥學院，陜西西安 710021）

0 引言

新鮮的水果和蔬菜富含維生素、氨基酸、纖維素、礦物質及碳水化合物等多種營養物質，因而成為人們日常生活的必需品。采摘后的新鮮果蔬在儲存和運輸的過程中，一方面會因為水分蒸發而出現皺縮現象；另一方面還可通過呼吸和細胞的新陳代謝等作用，使其出現腐敗變質的現象，從而引起營養物質的流失，造成食物資源的浪費。有資料顯示，我國每年果蔬腐爛超過8 000 萬t，造成的經濟損失高達750 億元，占整個行業產值的30%以上[1]。因此，尋找積極有效的保鮮技術延長果蔬的貨架期，在促進果蔬行業的良性發展和提高人民生活水平等方面都有至關重要的作用。新鮮果蔬在儲存期的質量安全主要受到環境溫度、濕度及氣體成分等因素的影響，因此保鮮方法也多種多樣。根據保鮮機理的不同，對常見的保鮮方法的保鮮效果和存在的問題進行分析，并對殼聚糖復合涂膜保鮮技術的優良性能和研究進展進行綜述，以期為果蔬產業的健康發展提供一定的理論依據。

1 傳統保鮮手段

傳統的保鮮方法主要包括化學保鮮、物理保鮮和生物保鮮，其保鮮機理主要表現在以下3 個方面：①通過調控存儲環境的濕度和溫度等條件，最大限度保存果蔬水分、減少內部能量消耗；②通過抑制呼吸作用，減緩果蔬自然老化的速率；③通過抑制果蔬表面有害微生物（如腐敗菌和致病真菌） 的活性，延長果蔬的貯存期。

1.1 低溫保鮮技術

低溫保鮮是日本在20 世紀60 年代進行氣調試驗時發現的，在果蔬的運輸或者貯藏過程利用低溫環境減緩生理生化反應和微生物生長速率，達到延長貯藏時間的目的。楊艷芬[5]研究發現，在溫度0~1 ℃，相對濕度90%~95%的條件下，大櫻桃果實可保存30~40 d 不變質。王紅玲等人[6]研究發現，在7 ℃的貯存條件下，百香果紫香1 號的果實顏色更加鮮艷，維C、可溶性糖和固形物的含量也更高，這樣就可有效地減少果實的衰老和腐爛。但百香果紫香2 號分別儲存在25 ℃和7 ℃條件時，在第4 天7 ℃下保存的百香果維C 含量為18.74 mg/100 g，略低于25 ℃下保存的維C 含量18.98 mg/100 g。在25 ℃的環境中，果汁中的黃酮含量會先上升，然后再下降。在12 d 時，這種變化達到最高點。7 ℃的環境中，這種變化波動較大，在12 d 時達到最低點。除了第4 天，其他時間的黃酮含量都比25 ℃的環境低。在7 ℃的儲存環境中，第8 天可滴定酸的含量顯著低于25 ℃的儲存環境。徐雪瑩等人[7]對越南紫果西番蓮的研究結果表明，25 ℃和8 ℃貯藏條件下的蛋白含量先升高后降低（25 ℃條件下在貯藏第3 天最高，8 ℃條件下在第9 天最高），表明貯藏能力除與貯藏溫度有關外也與貯藏時間有關。目前，低溫貯藏法仍然是應用最廣泛的一項保鮮技術，但由于其對于溫控設備的要求比較嚴格，且受物流冷鏈運輸成本與冷藏條件的約束，在遠距離運輸方面仍有艱巨的挑戰[8]。

1.2 氣調保鮮技術

氣調保鮮是通過對果蔬貯藏空間內氣體組分比例、溫度、壓強等因素的調控來抑制果蔬呼吸作用減緩其新陳代謝，使其處于一種休眠狀態，從而抑制微生物生命活動。有研究表明[9]，20%~40%體積比的二氧化碳氣調方式能有效抑制冰鮮雞肉中熒光假單胞菌的生長繁殖，并較好保證產品外觀。王欣等人[10]研究發現，在O2體積分數為0.4%，CO2體積分數為13%，N2體積分數為86.6%時，對白玉菇的保鮮效果最好，貨架期可達7 d 以上。Vaibhav K M 等人[11]利用低密度聚乙烯和防霧膜RD45 等2 種包裝材料，對青椒進行了保鮮貯藏研究，結果發現，防霧膜RD45 能有效降低青椒的呼吸強度，延長青椒果實的貨架期。夏秋霞等人[12]發現，體積分數小于2%的O2對果蔬保鮮有著良好的作用。氣調保鮮操作簡單、安全性有保障，但是氣調包裝技術對于水果采摘后的包裝環境要求較高，目前專門用于水果采摘后包裝的塑料薄膜材料在市場上并不多見[8]。

1.3 輻照保鮮技術

輻照保鮮技術是利用波長極短的高能射線輻照果蔬，使果蔬內部水和其他物質發生電離，產生-H、-OH 等活性游離基團，與核內物質作業，殺滅致病菌和寄生蟲等有害物質，抑制果蔬組織結構的劣變，達到保鮮效果。賴宏剛[13]研究發現，冰鮮雞肉經過輻照處理，能夠提高雞肉的營養價值及鮮度，同時延長雞肉的貨架期。金宇東等人[14]從輻照保鮮對食用菌微生物負載、感官品質、營養成分和酶活性的影響，以及對其他有毒有害物質的抑制、輻照吸收劑量等多方面對輻照保鮮技術進行綜述，表明輻照保鮮不但能保證品質，而且可顯著延長食用菌貨架期。廖興展等人[15]通過正交試驗對參數優化，得到了在LED 光強度值為2 000 lux，光頻率值為0.02 s時，對果蔬有明顯的保鮮效果。Schmidt H M 等人[16]利用0.70 kGy 和0.95 kGy 的電子束照射番茄研究發現，該方法能有效抑制酵母菌、乳酸菌及沙門氏菌的生長繁殖速率。但是輻照保鮮時，輻照劑量的控制不到位時可能會對果蔬的品質產生不良影響，從而影響口感[17]。

1.4 次氯酸鈉（NaClO） 處理保鮮

NaClO 在水中水解形成的次氯酸具有強氧化性，可以與細胞壁、蛋白質發生氧化作用，一方面破壞微生物的細胞結構使其死亡和代謝紊亂；另一方面使細菌中的蛋白質凝固，從而抑制細菌滋生。袁東曉等人[18]研究表明，NaClO 與乳酸對冷卻豬肉有保鮮作用。莊建軍等人[19]在25 ℃條件下，桃子密封貯藏8 d 后次氯酸水振蕩浸泡處理與NaClO 振蕩浸泡處理明顯可以看出具有降低腐爛率和糊變指數，延長保鮮時常作用，且兩者對桃子的保鮮效果相似。相關研究表明，目前國外通常采用NaClO 消毒劑進行蛋源的消毒處理，但其單獨作用時，對菌體細胞的滲透性較差，殺菌效果不佳[20]。在王宏等人[21]的臭氧和Na-ClO 貯藏對比試驗中，相同條件下，經NaClO 處理的生菜的葉綠素含量到第5 天下降幅度為21.2%，臭氧為22.0%；相對電導率為18.26%，臭氧為15.35%；抗壞血酸含量下降為1.92 mg/g，臭氧為2.63 mg/g。顯示NaClO 處理貯藏生菜時，對于葉綠素含量，相對電導率和抗壞血酸含量效果都不理想。但NaClO 的過度使用有可能引起致癌，并產生新的高耐受性病原菌，從而使其在實際應用中受到限制。

2 殼聚糖復合涂膜保鮮類型

近年來，隨著對可再生和生物可降解的多糖類、蛋白質和脂類等制成的包裝材料的需求日益增加，傳統的保鮮方法已經不能滿足人們的期望，一些具有抑菌和抗氧化作用的中藥源和植物源保鮮材料的研究，特別是與一些成膜材料相結合進行復合保鮮，逐漸受到環保人士的青睞[22]，已經成為生物技術保鮮領域的研究重點和發展趨勢[8-10]。其中，殼聚糖作為一種天然陽離子多糖，具有優異的生物相容性、抑菌性和成膜性，且來源廣泛、生物安全性高，已經被廣泛應用于食品、農業、醫藥等多個行業領域[23]。

2.1 殼聚糖與有機酸類復合

有機酸具有多種生物活性，不僅可抑制細菌的生長，還可用于藥物的制備。此外，在禽畜水產養殖中也可起到減少環境污染、促進消化和增強免疫力的作用[24-25]。Youzuo Z 等人[26]的研究發現，將水楊酸和殼聚糖結合在一起，可顯著降低黃瓜的寒冷損傷，同時還可維護其外觀和品質，還可增強抗氧化酶的活性。涂覆殼聚糖、草酸或蘋果酸可顯著降低石榴受到的冷害，且這種效果比僅僅采用單一因素處理更為顯著[27]。

2.2 殼聚糖與生物堿類復合

生物堿在天然植物中具有多種功能，包括抗炎、抗菌和抗病毒[28]。劉開華等人[29]通過將殼聚糖與茶多酚混合，對黃瓜進行涂膜，風干后貯藏于PE 保鮮袋中。結果發現，向殼聚糖中添加茶多酚可有效推遲呼吸高峰到達的時間，延長其保鮮期，當其添加量為0.3%時保鮮效果最為明顯。陶永元等人[30]發現，將香辛料（如丁香、八角和肉桂等） 提取液的抑菌性與殼聚糖成膜性相結合，將二者分別按照2.0%和1.5%的比例混合，對草莓進行涂膜處理，使草莓的貨架期從1~2 d 延長到3~4 d，且無化學殘留，是一種對環境友好的保鮮制劑。

2.3 殼聚糖與植物精油復合

植物精油不僅能夠提供果蔬香味、去除異味，而且還具有抗菌和抗病毒的功效，其中丁香酚、香芹酚等成分尤為突出[31]。孟金明等人[32]發現，將殼聚糖與木姜子精油和乳清蛋白結合在一起形成的復合膜，當木姜子精油添加量為6%時，能有效抑制枇杷的水分流失，貯存到第25 天時，與對照組相比，出汁率提高15.35%，而丙二醛的含量減少29.62%，從而有效延長枇杷的保質期。根據李遠頌等人[33]的研究結果，1%的羧化殼聚糖- 0.049%茶樹精油- 1.5%無水乙醇- 0.5%。Tween-80 組成的復合保鮮液，可顯著降低圣女果的老化程度，并且有效延長保質期。

3 結語

保鮮技術是一項系統性工程，現有保鮮技術在一定程度上有著良好的保鮮效果，但是各種保鮮技術仍存在多種問題，如氣調保鮮不適用于小型企業、可降解保鮮材料成本高等缺點，還無法到達滿意的效果。近年來，國內外農產品加工科研機構研發了一種可直接被人體食用的涂膜材料，其主要是由殼聚糖及其衍生物所構成，通過使用該種可食用涂膜可有效延長鮮切果蔬的貨架期。在其他科研機構研究中也發現，很多以天然提取物為原料的生物保鮮劑，在涂膜保鮮方面能有效延緩食品感官品質下降速率，最大程度上保持食品的各項感官品質，對食品變質腐敗過程能夠有效抑制，減少水分散失，能降低酶促褐變，保持食品鮮艷的色澤、口感，使香味更加持久，從而更好地保持食物的商品價值[34]。

但殼聚糖涂膜保鮮技術目前仍存在諸多問題：殼聚糖本身分子量的多少會很大程度決定其在抑菌、消毒方面的差異等。殼聚糖的抑菌作用與其濃度基本呈正相關，但不能隨濃度增加而一直增加[35-36]。單一的殼聚糖相較于復合材料，其保鮮程度有很大差異，對不同的保鮮對象，殼聚糖選擇的復合材料也有很大區別[37]。隨著殼聚糖納米復合材料的不斷發展，其不僅拓展了復合膜的種類，而且為采后加工業提供了一種新的包裝技術，取得了顯著的成效。殼聚糖與其他功能成分的結合，可有效地改善水果在貯藏期間的品質變化，延長其保鮮期，同時降低果蔬運輸和貯藏的成本。然而，由于水果和蔬菜的特點各有不同，因此必須使用多種復合膜來實現最優的保鮮效果。未來的研究重點應放在開發新型殼聚糖復合材料上，以滿足市場的需求，為社會和經濟帶來更大的收益。