壳聚糖对果蔬保鲜的影响

1、壳聚糖对果蔬保鲜影响摘要：本文介绍了天然高分子材料壳聚糖保鲜机理，以及在室温下对果蔬有明 显保鲜效果，主要体现在对果蔬品质、采后生理影响和对果蔬防腐效果、储藏寿 命等方面。关键词：壳聚糖果蔬保鲜刖 百：壳聚糖是一种生物活性物质。它是由蟹壳和虾壳中获得中壳素，用碱脱去附 着蛋白质，以酸除去无机盐如碳酸钙即得中壳素，经热碱处理脱去乙酸基后之产 物川。壳聚糖具有无毒、无味、对环境无污染、来源广泛、成本低廉等优点，用 它作为果蔬涂膜鲜剂操作简便，并具有良好保鲜效果，是一种极具发展潜力天然 保鲜剂。1壳聚糖特性及保鲜机理壳聚糖对果蔬保鲜作用是其成膜性、抑菌性和诱导抗病性等众多理化特性和 生物功能协同作用

2、结果,这些特性和功能乂及其分子量大小和结构等密切相关。 对壳聚糖作用机理及其结构及功能关系进行深人研究和探讨将有助于开发新、效 果更好壳聚糖保鲜产品。特别是随着对壳聚糖诱导抗病性研究深人，新一代基因 诱导型壳聚糖天然保鲜产品必将在果蔬贮运保鲜中发挥。壳聚糖另一种功能是具有一定抑菌作用。有报道指出，壳聚糖对大肠杆菌、 荧光假单胞菌、普通变形杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌均有抗菌性，对草兰 氏阳性菌亦有抗菌作用。现已有不少研究结果表明，果实采后使用壳聚糖处理，对延长果实保鲜期具有 较好效果，是一种很有发展前景多用途天然物质。2 壳聚糖涂膜及果蔬品质一般情况下果实采摘后营养成分随着贮藏时间延长都会有

3、所改变，或被自身 呼吸代谢消耗。应用壳聚糖处理果实有利保持果实较好品质这主要是由于壳聚糖 在果实表面形成一层薄膜，抑制了果实呼吸，减缓了果实代谢速度，从而降低了 果实自身营养消耗。壳聚糖涂膜可减缓果蔬贮藏期间vc降低。郑学勤等用多种壳聚糖衍生物 处理苹果和梨，冷藏100d后，各处理vc含量均高于未经壳聚糖处理（简称对照, 下同）；壳聚糖处理草莓叫48天贮藏20dvc含量比对照高78%165%。黄向 红等用浓度2%壳聚糖处理四季柚，在近3个月常温贮藏过程中，vc含量下降 幅度明显小于对照。2.2 糖壳聚糖处理果蔬对其含糖量变化，不同学者持有不同观点。黄向红等网认为壳 聚糖处理四季柚果实在贮藏期间

4、糖分下降比对照更快。而乐培思等用浓度2% 改性儿丁质溶液处理柑桔，经相隔30d2次测定，发现处理可有效地减缓含糖量 下降；陈安和等试验表明，对照果实可溶性糖在贮藏5 d后急剧下降，而经儿 丁质衍生物溶液处理则下降缓慢。此外,南果梨杨梅皿、草莓叫研究都表明壳 聚糖处理能降低果蔬在贮藏过程中含糖量下降。2.3 酸壳聚糖处理对果蔬贮藏期间酸影响，许多学者做过研究。胡文玉和吴姣莲回 试验表明,番茄在2e下条件贮藏28 d后，浓度1%和2%壳聚糖溶液处理果实可 滴定酸分别为12.9和13.0mg/g,比对照lomg/g要大。另外,对草莓口刃、苹果 和梨【川、四季柚、番茄研究都表明壳聚糖处理能有效减缓果蔬

5、在贮藏期间酸含 量下降。2.4 色泽壳聚糖对番茄保鲜研究结果显示，壳聚糖能显著减缓番茄转色，用浓度1%和 2%壳聚糖处理番茄在20 下贮藏22 d后，果实色泽指数（规定绿色为1,红色 为6）分别是4.3和3.3,而对照为5.6。1%壳聚糖涂膜处理国光苹果，在室温下 贮藏5个月后仍保持绿色，而对照已变为红绿色或红黄色。菜用大豆在贮藏期间 叶绿素含量呈下降趋势，壳聚糖处理可延缓叶绿素含量下降，处理浓度越高，叶 绿素含量越高。草莓在415 。条件下贮藏7 d后，浓度1%壳聚糖处理果实其 主要色素物质花青素含量低于对照。el ghaouth等印壳聚糖处理草莓，也发现花 青素含量明显减少。由此可知，壳聚

6、糖处理果蔬有利于延缓果蔬转色。2.5 水分贮藏期间果实失重主要是由于失水造成，壳聚糖在果蔬表面所形成膜可以阻碍果蔬蒸腾作用，从而减少水分散失及果蔬失重。失重率高低反映了果实保水能 力强弱。经壳聚糖涂膜处理果实失重明显低于对照，说明壳聚糖涂膜能提高果实 保水能力。尹莲冈用含金属离子壳聚糖涂膜剂研究葡萄常温保鲜效果，结果表 明，含铜、钻、银离子壳聚糖膜可有效妨碍葡萄蒸腾作用和鲜重损失。eghaouth 等研究显示，浓度1.0%和1.5%壳聚糖涂膜黄瓜和青椒在温度13c或20 c、相 对湿度85%条件下贮藏,处理果实其失重率明显小于对照。此外，对猫猴桃、苹 果和梨研究都得到了类似结果。并且，有报道表

7、明，在使用浓度范围之内,浓度越 高,则失重越小。3 壳聚糖涂膜及果蔬采后生理壳聚糖涂膜保鲜果蔬生理生化基础果蔬经壳聚糖处理后可在表面形成一层 透明薄膜，限制果蔬及大气交换，使果蔬内部形成一个低02和高co2微环境， 从而抑制呼吸作用、乙烯产生及膜脂过氧化等需氧生理生化过程，在一定程度上 能够延缓果实衰老，减少腐烂，保持果蔬品质，延长果蔬贮藏寿命。3.2 壳聚糖涂膜及果蔬呼吸作用壳聚糖在果蔬表面形成一层致密膜，对co2和02有选择渗透作用，表现 为阻止空气中02进入果蔬组织，在膜内部形成低02分压，高co2分压小环境, 从而抑制了果蔬呼吸作用。胡文玉和邹良栋叫试验表明，在整个贮藏期间涂膜果 呼吸

8、速率较对照明显降低，呼吸高峰较对照推迟7 d,且峰值也低于对照。苏新 国等采用浓度1.0%和1.5%壳聚糖处理菜用大豆荚，结果表明，涂膜处理可显著 抑制果实呼吸强度。在葡萄、荔枝等果实上也有类似报道。当然,抑制果蔬呼吸 作用壳聚糖有一定浓度范围，如果超出其浓度或操作不当，反而会引起生理失调。 苹果经壳聚糖涂膜处理后，在整个贮藏过程期间呼吸速率均明显低于对照，且呼 吸高峰推迟7天，峰值也低于对照。壳聚糖处理也明显地降低杨梅呼吸速率，但 以1%浓度效果较好。菜用大豆在贮藏期间，涂膜处理呼吸强度均低于对照，浓 度越高，呼吸强度越低。袁毅桦等试验表明，壳聚糖浓度过大，膜致密，果实内 氧气浓度太低，使果

9、实趋向于缺氧呼吸，结果导致果实衰老软化。另据胡文玉和 邹良栋【报道，壳聚糖处理还能影响果实呼吸途径和呼吸底物，壳聚糖处理能使 贮藏过程中苹果磷酸戊糖途彳仝在总呼吸中所占比例比对照稍高，而糖酵解-三竣 酸循环比对照稍低;并且壳聚糖处理苹果其呼吸商增加得很慢，说明其呼吸底物 自身氧化性较小。3. 2壳聚糖涂膜及果蔬乙烯释放乙烯是启动和促进果蔬成熟衰老激素，乙烯对于跃变型黄花梨果实来说，壳 聚糖涂膜处理果实乙烯释放量低且不明显，比对照减少50%64%。研究结果认 为，壳聚糖涂膜减少乙烯生成是由于脂氧合酶(a,b)活性降低、膜脂过氧化作 用减弱结果。2%壳聚糖涂膜白凤桃在25c下贮藏12天中，甚至没有

10、测出乙烯, 而对照乙烯含量已经很明显。水茂兴等试验表明,壳聚糖处理采后草莓，其乙烯释 放量减少，浓度2%壳聚糖涂膜白凤桃在25 c条件下贮藏12 d,没有测出乙烯, 而对照乙烯含量明显。在对香蕉、苹果、梨、番茄9研究也显示,壳聚糖处理果 蔬其乙烯释放速率比对照小得多。然而，近年来，国内外至今仍未出现过壳聚糖 涂膜阻碍果蔬乙烯生成机理专门报道。3.3 壳聚糖涂膜及果蔬膜脂过氧化膜脂过氧化能增加细胞透性，导致细胞内容物往外渗漏，其产物之一为丙二 醛(mda)。壳聚糖处理能减少采后果蔬细胞膜脂过氧化。其原因可能是壳聚糖阻 抑氧气透入果实组织，降低果实呼吸，减少自由基发生，减弱活性氧伤害，从而产 生抑

11、制组织膜脂过氧化作用。水茂兴等试验表明,番茄、青椒经壳聚糖处理后, 膜脂过氧化作用减弱，mda含量减少,膜透性降低。此外，在苹果、草莓上也有 类似报道。3.4 壳聚糖涂膜及果蔬酶活性超氧化物歧化酶(sod),其功能是消除超氧阴离子自由基，减少自由基对膜 损伤，从而延缓细胞衰老。儿丁质衍生物溶液处理果蔬，对阻止果实贮藏期间 sod活力下降有较好效果。在25c条件下，杨梅采后6 d, sod活性迅速下降， 而浓度1%壳聚糖处理则延缓这一趋势：壳聚糖、壳聚糖+助剂处理草莓贮藏4 d 后，及对照相比，其sod活性分别增加了 4.88和7.18个单位网。可见，壳聚 糖处理能增加果蔬sod活力。4壳聚糖涂

12、膜及果蔬防腐壳聚糖处理除了能延缓果蔬衰老和品质下降外，还可有效抑制果蔬贮藏期间 腐烂发生。leuba和stos2sel14认为壳聚糖溶液具有抑菌和抗菌作用。尹莲16 用含金属离子壳聚糖涂膜剂来常温保鲜葡萄，结果表明，含金属离子壳聚糖涂膜 剂能抑制病原菌发生;陈安和,试验表明，在室温下，对照草莓贮藏至第4天，所 有草莓都长满菌斑,而壳聚糖处理果实第10天才出现少量灰色毛状物。关于壳聚 糖防腐机理，除了壳聚糖延缓果蔬衰老，保持组织健康外，主要有以下2点解释： 一是壳聚糖对一些腐败真菌起到直接抑制或杀灭作用，二是壳聚糖能诱导植物产 生一系列防御反应而增加自身抗病性,包括提高儿丁质酶、b-1,3-葡聚

13、糖酶和苯丙 氨酸解氨酶(pal)及过氧化物酶(pod)活性，产生植保素，合成木质素，加厚细胞壁 以阻碍病菌穿透3】。从物理化学角度分析，则是壳聚糖类物质正电荷及微生物 细胞膜表面负电荷作用造成蛋白质类物质及其他细胞内组成成分流失而达到抑 菌防腐功能。壳聚糖水溶性衍生物有较强抑菌作用，其对各种食品腐败菌最小抑 制浓度为:大肠杆菌、枯草杆菌、毛菌、根菌为0.5%;巨大芽抱杆菌、苏云金杆菌、 曲菌为1.0%。5 壳聚糖涂膜及果蔬贮藏寿命5.1 调节果实内外环境条件壳聚糖涂膜类似于打蜡处理，通过在果实表面形成一层薄膜，调节果实内外 气体交换，使果实内形成一个低02、高co2浓度环境，抑制呼吸作用，减少

14、果 实内物质转化和呼吸基质消耗，并使果实呼吸作用途径发生了改变，使果实贮藏 过程中糖酵解-三竣酸循环途径在总呼吸中所占比例降低，磷酸戊糖途径所占比 例升高，次生代谢产物积累，另一方面减少氧气进入果实，从而减少活性氧形成, 使膜脂过氧化作用减弱，缓解细胞膜损伤，延迟细胞衰老死亡20。lox参及果 实成熟衰老过程中膜脂过氧化作用和乙烯生物合成。采后果实组织中sod活性 下降，自由基积累，活化了 lox。lox活化启动了膜脂过氧化作用，导致膜脂 质过氛化和膜磷脂水解，产生更多游离脂肪酸，这些脂肪酸乂可成为lox反应 底物，诱发lox进一步活化，进而加剧了膜脂过氧化作用，其过氧化物参及了 acc向乙烯

15、转化而加速了乙烯合成。壳聚糖处理果实其sod保持在较高水平， 有利于清除果实贮藏衰老过程中产生自由基，使果实lox活性显著降低，从而 降低了果实膜脂过氧化作用，抑制了乙烯生成，并延缓了果实衰老。5.2 抑制膜脂过氧化作用壳聚糖涂膜后在一定程度上还能改变ca在细胞内存在状态，结合态ca增 多，可溶性ca减少冲】。果肉结合ca含量提高，维持了细胞壁和细胞膜稳定并 抑制了果实成熟衰老过程中细胞壁和细胞膜解体，从而延长了果实贮藏期。ca 是一种酸性、小分子量单肽链调节蛋白，cam及ca形成ca-cam;复合体，该复 合体激活脂酶a2,后者可释放膜脂中多元不饱和脂肪酸，而多元不饱和脂肪酸 可被lox氧化

16、生成氢过氧化物，氢过氧化物可使更多ca进入细胞，结合更多 cam;,从而活化更多磷脂酶ca,如此反复进行，使膜脂迅速分解、衰老加速， 所以壳聚糖通过增加细胞内结合态ca增强细胞壁和细胞膜稳定性和减少细胞内 可溶性ca减弱及ca;结合为ca-cam;,来抑制一系列膜脂过氧化作用，保持细 胞膜完整性，延缓果实衰老。5.3 减少病害发生果品贮藏病害大部分是由潜伏病菌引起，这些病菌在果实生长期潜伏于果实 表面，贮藏中会沿伤口和皮孔侵入果肉组织而引起病害。壳聚糖涂膜处理减少病 害发生主要有3个途径；一是使伤口木栓化堵塞皮孔和增强hmp途径等作用， 从而减少真菌侵染，增强果实抗病菌能力。二是对一些腐败真菌

17、起到直接抑制或 杀灭作用。以灰霉病菌和软腐病菌为试材，李红叶等（1997）以软腐病菌和褐腐 病菌为试材，在离体培养条件下，壳聚糖对病菌饱子萌发、菌丝生长有抑制作用， 并影响菌体形态，使菌变粗、扭曲，其至发生质壁分离。经损伤接踵细链格饱兰 州大接杏用壳聚糖涂膜处理后，可明显降低接种兰州大接杏黑斑病发病率，抑制 病斑扩展速度3】。对梨轮纹病菌、瓜炭疽病菌、柑橘青霉病菌、草莓灰霉病菌 等进行离体培养，小分子量（1700）抗菌效果最佳。这可能是因为低分子量壳聚 糖易于进入到病原菌细胞核中，干扰dna复制及转录，从而抑制真菌生长。三 是壳聚糖诱导植物产生一系列防御反应而增强自身抗病性，包括提高儿丁质酶、

18、 葡聚糖酶和pal和pod活性，从而激发苯丙烷类代谢，产生酚类和异黄酮类植 保素等，以及木质素加厚细胞壁，在植物抗病中起了化学屏障作用和植物抗毒素 作用。6讨论：（1）壳聚糖来源丰富，制备简单，使用方便，且无毒无害，应用范围广泛，是 工农业生产中一种宝贵资源。大量试验结果表明，壳聚糖作为一种新型绿色保鲜 剂在果品贮藏中应用是可行，特别是在一些贮藏技术和设施不发达农村地区更为 有效。(2)果蔬在采摘后，由于其代谢作用并没有完全终止，体内水分会不断蒸发， 有机物分解，营养成份破坏，及此同时空气中微生物也会对它侵蚀，壳聚糖涂膜 保鲜剂就是通过果蔬表面形成一半透膜，以有效抑制其呼吸作用，防止脱水、萎

19、缩及微生物侵蚀，对许多界蔬有较明显延长贮藏寿命保鲜效果。但由于壳聚糖在 h离子浓度l100nm01/ij稀酸中溶解性能较好，为便于控制溶液酸度，宜用有 机酸为溶液。由于有果蔬生理组织不适应此酸度范围，或果蔬组织成份及有机酸 发生作用，就会使保鲜作用受到影响，甚至会加决其变质。(3)由于不同种类果蔬其组织结构特点不同，生长特性不同，呼吸强度不同; 不同浓度保鲜剂，其粘度不同，形成保鲜膜疏密程度也不同。要根据果蔬点，相 应地选择适宜浓度，从而起到调节、控制果呼吸作用目。若有可能测定不同果蔬 呼吸强度、选择理想壳聚糖溶液浓度，会收到更好保鲜效果和经济效益。由于壳 聚糖在有机酸中溶解是有限度，浓度太大

20、则会生成凝胶，故一般选用壳聚糖溶液 浓度范围为1%-5%o参考文献1严俊.甲壳素化学和应用j.化学通报,1984,(11):26-31.2王静兰.天然型固发剂研制及卷发保护测定j.广西轻工,1995,(1):18-21.3郭振楚.甲壳素研究进展j.日用化学工业,1997,(2):29-38.4胡文玉，吴姣莲.壳聚糖性质和用途及其在农业上应用前景j.植物生理学通 讯,1994,30(4):294-296.5夏文水，王璋，脱乙酰化反应条件对壳聚糖性能影响，无锡轻工业学院学 报,1992,2:104110.6刘红,高孔荣，中壳素/壳聚糖及其衍生物应用广州食品工业科技,1993,3:6-9.7许时婴，沈欣等，羟甲基壳聚糖结构及性质研究，无锡轻工业学院学 报,1993,2:9399.8邓勇，赵学武潢瓜涂膜保鲜研究，食品科学,1994,3:3135.9李震山，宋述香,周爱莲，苹果梨果实乙烯气相色谱仪测定方法，中国果