分析壳聚糖衍生物膜在水果保鲜中的作用

张浩

（合肥学院，安徽合肥230000）

分析壳聚糖衍生物膜在水果保鲜中的作用

张浩

（合肥学院，安徽合肥230000）

水果保鲜是在水果采摘后至上架期间维持水果正常色泽、口感、营养，保持水果商品价值的重要手段和措施.壳聚糖衍生物由于其良好的成膜性、保湿性、抑菌性，能够有效地保持水果新鲜度，在当前果蔬保鲜领域内受到了人们更多的关注.本文介绍了壳聚糖及其衍生物，阐述了壳聚糖衍生物膜在水果保鲜中的作用机理，并对壳聚糖保鲜剂在水果保鲜中的应用进行了简单的叙述，论述了其对水果保鲜的作用和意义.

壳聚糖；衍生物；农产品；生物膜；保鲜

水果中含有丰富的维生素、膳食纤维等人体日常所必需的营养，是人类良好的保健食品，但作为一种鲜活的农产品，水果有淡旺季之分且由于含水量高、组织柔嫩，在采摘后容易腐烂变质，不新鲜的水果不但会导致其所含有的营养物质流失，腐烂变质后还含有对人体有害的物质，尤其近年来随着农产品种植栽培技术的发展，水果市场更加丰富，大量的水果在采摘后的保鲜也更加重要.当前水果保鲜采用的方法主要有低温贮藏、防腐保鲜剂处理及气调贮藏、辐射保鲜等，但这些方法在保鲜效果、对人体健康与环境的影响及经济性等方面存在着或多或少的不足，实际应用的效果不佳，因此，寻找有效的水果保鲜技术，提高水果贮藏保鲜水平有着十分重要的现实意义.涂膜保鲜技术是当前食品保鲜领域中研究的热点之一，它是通过在果蔬表面涂上一层以天然糖类、蛋白质、油脂等为原料的高分子液态可食用膜，利用其干燥后形成的均匀的膜来隔离果蔬与空气，阻止果蔬的呼吸作用，从而改善果蔬的新鲜饱满程度，减少细菌浸染引起的腐烂，达到果蔬保鲜的目的，目前水果保鲜的可食用膜主要有多糖膜、蛋白膜、脂质膜和复合膜，其中多糖膜中壳聚糖衍生物膜由于其成膜率高、抗菌性强、果蔬保鲜效果好等优点，受到人们越来越多的关注.

1 壳聚糖及其衍生物

壳聚糖（Chitosan，CTS）又称为壳多糖、脱乙酰基甲壳素、可溶性甲壳质、壳糖胺、几丁聚糖等，化学名称为2-氨基-β-1,4-葡聚糖，是由甲壳素（Chitin）经脱乙酰作用的产物，也是目前生物界中发现的唯一的天然碱性多糖.甲壳素又名几丁质、壳多糖、聚乙酰氨基葡萄糖等，是广泛存在于虾、蟹等甲壳类及蜘蛛类等节足动物外科或翅膀中用于维持和保护甲壳动物和微生物躯体的线性氨基多糖，在真菌、藻类等微生物的细胞壁中也有存在，是自然界中存在广泛的资源，一般来说，甲壳素脱去N-乙酰氨基酸55%以上即可成为壳聚糖，按照N-乙酰氨基酸脱去程度的不同分别有低脱乙酰度壳聚糖、中脱乙酰度壳聚糖和高脱乙酰度壳聚糖，不同N-脱乙酰度的壳聚糖在实际工作中根据具体的需要有着不同的应用.

壳聚糖最早是由法国Rouger在1859年发现，随后又有少量的研究报道，到1909年，由Von Furth与Russo研究发现其能与酸生成结晶盐类且能利用酸溶液从生物碱沉淀剂中沉淀出，并由Lowy确定了其基本组成及硫酸壳聚糖结晶形态后，对于壳聚糖的研究开始逐渐增多，到20世纪80年代，壳聚糖衍生物的液晶性也有陆续的研究报道，由于壳聚糖有着良好的生物官能性和相容性、微生物降解性、安全性等多种性能，目前，其在食品、医药、生物医学、水处理等多个领域内都有着十分广泛的应用.

但由于壳聚糖大分子链上有着较高密度的氢键，其只能溶解于部分的有机酸，而不溶于水、碱溶液、稀硫酸、磷酸等，在应用范围上有着一定的限制，而壳聚糖中又含有大量的羟基和氨基，通过壳聚糖季铵化、烷基化、羧化、烷化、酯化等各种化学改性方法和水解、氧化、微辐射波等物理改性方法改善壳聚糖的物理性质，制备出的壳聚糖衍生物可以增强膜的机械性和抑菌效果，极大地拓展壳聚糖的应用范围.

目前通过物理、化学及催化酶法制备出来的壳聚糖衍生物的种类繁多，其中常见的有羟丙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、N-乙酰化壳聚糖、N-羟乙基壳聚糖、苯基氰乙基壳聚糖、N-酰化壳聚糖等多种.

2 壳聚糖衍生物膜保鲜水果机理

改性壳聚糖也即是壳聚糖衍生物有着优良的保湿型、成膜性和抑菌性，同时膜通透性可灵活调节，且膜对环境、人体无毒害作用，安全可食用，能显著地抑制水果的呼吸作用、水分蒸发、物质代谢等生理生化过程，延迟水果生理衰老，保持水果色泽，延长水果的贮藏保鲜期，是当前水果保鲜中有着显著应用价值和良好应用前景的水果保鲜技术之一.

2.1 壳聚糖衍生物的保湿性

壳聚糖衍生物的分子链上带有有亲水基团的羧基，且羧基的负电荷能扩大分子链的伸展空间，亲水基团和高分子链较大的伸展性，使其对水分子有着极大的作用，有很强的保水性能，保湿性好，能够减缓水果的水分蒸发，延迟水果萎蔫，从而减少贮藏过程中水果水分的流失，保持水果的新鲜.

2.2 壳聚糖衍生物的成膜性

水果贮藏过程中，水分的流失及气体的运输等都是通过水果的角质层、表皮细胞、气孔等表皮系统来进行的，其中角质层对水果中的水分有着保护的作用，角质层越厚的水果在同等贮藏条件下水分的损失也越少，涂膜是在水果的表面人为地制造出一种具有隔阻性的膜，来减少水果表皮系统与空气的接触.壳聚糖衍生物有着良好的成膜性，能够在水果表面形成一层均匀的薄膜，使水果内部处于一个低氧气（O2）高二氧化碳（CO2）的可自发气调的环境，阻碍大气中氧气的渗入和二氧化碳的逸出，同时逸出乙烯气体，从而抑制水果的呼吸强度，减缓水果熟化及贮藏过程中营养的流失.

2.3 壳聚糖衍生物的抑菌性

壳聚糖衍生物有着广谱抗菌性，其对金黄色葡萄球菌等葡萄球菌、沙门氏菌、大肠杆菌等致腐细菌及毛霉、青霉等霉菌均有一定的抑制作用，它能在菌体表面通过高分子链密集成膜，阻止菌体吸收营养物质，抑制菌体生长，直接抑制或杀灭致腐真菌；高脱乙酰度壳聚糖衍生物能够激活3-葡聚糖酶、氧化物酶活性，诱导水果产生抵御反应，增强水果自身的抗病性；其表面的氨基集团能螯合金属离子，影响微生物的生长繁殖；壳聚糖衍生物中的氨离子能够促使细菌细胞膜蛋白质变性，破坏细菌细胞壁的完整性；低脱乙酰度壳聚糖衍生物还能深入到菌体的内部，抑制菌体繁殖，通过抗菌性，壳聚糖衍生物膜能够阻止致腐细菌、霉菌等微生物的生长，降低水果贮藏时的腐烂率.

2.4 壳聚糖衍生物的通透性

由于壳聚糖衍生物的分子链端带有羟基，这一独特的分子结构能够使其在水果表面的成膜具有良好的通透性，在水果贮藏过程中能维持水果气体交换微环境的良好，保持水果新鲜.

3 壳聚糖衍生物膜在水果保鲜中的应用

利用壳聚糖衍生物涂膜技术来保持水果新鲜目前已有较多的研究报道，如王宇鸿等应用壳聚糖1.5%保鲜剂，在常温条件下保鲜番木瓜20天，研究表明其能降低番木瓜的腐烂率和失水率，抑制维生素C和总酸含量的下降；王利芬等采用壳聚糖1.5%保鲜剂在6℃下贮藏批把30天，研究发现其能降低果实的失重率，延缓可溶性固形物含量的下降，有效地抑制果实腐烂；Chien等采用壳聚糖1.0%保鲜剂在6℃下储藏芒果7天，发现其能抑制水分的散失及感官品质的下降，增加可溶性固形物、可滴定酸度及维生素C的含量，除此外，应用壳聚糖衍生物涂膜保鲜的水果目前有报道的还有草莓、葡萄、杨梅、橘子、杨桃、木瓜、桃子、荔枝等多种水果，研究的结果均表明，采用壳聚糖衍生物膜法保鲜水果比常用的低温贮藏、防腐保鲜剂等保鲜方法效果好，同时各试验研究对不同水果采用何种脱乙酰度壳聚糖、在何种状态、温度下的保鲜效果也均有一定的探讨.

4 结语

利用壳聚糖衍生物对水果进行保鲜，其形成的膜有良好的保湿性、抑菌性和通透性，能够有效地抑制水果的水分流失和呼吸代谢，减缓水果组织的衰老，延长水果采摘后的寿命，同时形成的膜可食用，对环境污染，能很好地保持水果的经济价值，促进生产发展.但壳聚糖衍生物膜会影响到水果直接食用的口感，且不同水果保鲜的具体成膜厚度、浸泡时间等各种保鲜条件也各有不同，最优的保鲜配方方案难以确定，同时保鲜的效果还有待更多的研究报道进行验证，另外，在壳聚糖衍生物膜的安全性方面也还存在着一定的争议，对其安全性的研究报道较少，还须进一步的研究证明.

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TS255.3

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1673-260X（2013）09-0047-02