可食性壳聚糖涂膜在食品保鲜中的应用

摘 要： 可食性壳聚糖涂膜是一种覆盖食品表面、由天然可食性材料制成的选择透过性薄膜，由于具有较好的抗微生物特性，可以延长食品的货架期，在食品保鲜中广泛应用。本文阐述壳聚糖的保鲜特性，综述国内外市场上可食性涂膜研究现状及其发展。

关 键 词： 可食性壳聚糖涂膜；食品保鲜；应用

可食性涂膜历史悠久，最早见于12世纪中叶我国采用蜂蜡给新鲜水果涂膜以延长水果的贮存期。16世纪英国人在食品表面涂膜脂肪来减缓失水现象;19世纪中期，使用油水混合成的蜡乳液涂抹于水果表面，减少水分流失和减缓了水果的软化程度;20世纪50年代初，巴西油水乳化剂在新鲜果蔬保鲜中得到广泛应用。目前，可食性涂膜仍是果蔬保鲜最有效的措施之一。可食性壳聚糖复合涂膜是以壳聚糖、柠檬酸、乳酸链球菌肽为主要材料，添加甘油和氯化钙辅助材料，形成的一种保鲜剂涂膜。壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基得到的天然多糖类高分子化合物，存在大量的游离氨基，具有良好的溶解性、成膜性和抑菌性，并且还有可食性、易于降解、不污染环境的优点。

1 壳聚糖概述

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基产物通过β-D-1,4糖苷键连接而成的一种2-乙酰胺基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖线型聚合物,其来源丰富，不溶于水和普通有机溶剂，具有机械性良好、化学性质稳定的特点。壳聚糖无毒，具有多种生物活性。壳聚糖抗氧化活性取决于其分子量和脱乙酰度，随着脱乙酰程度的增加，其抗氧化活性越强[1]。壳聚糖的抗真菌和抗微生物活性来源于其聚阳离子特性[2]，随着分子内大量的游离质子化氨基(NH2)的增多，使其溶解性大大提高，反应活性增强。作为一种高效、无毒无味、成本低廉的保鲜剂，壳聚糖可以直接涂膜于食品表面，形成半透气薄膜，减少水分蒸发，起到抗氧化、抗微生物及延长食品货架期的目的[3]。

2 壳聚糖的保鲜特性

2.1 壳聚糖的抑菌活性

壳聚糖对食品中多种微生物具有很好的抑制作用，如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、李斯特单核增生菌、空肠弯曲菌、芽孢杆菌等[4]。

通过质子化氨基发生了结构改变，生成抑菌基团

吸附细菌，抑制细菌的生长。其作用机制为：①壳聚糖与芽孢杆菌细胞壁上的带负电荷分子结合，吸附细胞内含有阴离子的物质，使得细胞壁破裂、细胞膜外展、细胞质渗漏致使细胞死亡；②在微生物表面形成一层高分子膜，阻止其营养物质在细胞内的运输，起到杀菌和抑菌作用；③壳聚糖能够进入部分革兰阳性菌如金黄色葡萄球菌，选择性螯合对细菌生长起关键作用的金属离子，抑制其生长和产毒。管云林等[5]研究发现随着壳聚糖分子量的降低，它对金黄色葡萄球菌抗菌作用逐渐增强。

2.2 壳聚糖的良好成膜性

壳聚糖含有大量羟基和氨基。由于游离氨基的存在，其具有良好的成膜性。将壳聚糖溶液喷到食品表面会形成一层可食性的半透明薄膜，该膜具有一定的通透性，选择性阻隔O2进入膜内，同时阻止果蔬呼吸作用产生的CO2外逸，降低了O2/CO2比值，抑制食品的呼吸作用强度，减少食品内营养物质的消耗，起到保鲜效果。同时，羟基和游离的氨基能螯合Fe2+和Ni3+等一些促氧化金属离子，阻碍了它们与细胞或组织直接接触，抑制叶绿素和花青素的降解，减缓了细胞的呼吸作用，保持果蔬的原有色泽。壳聚糖复合保鲜膜对水蒸气具有良好的阻隔性，在一定程度上阻止食品表面水分的蒸腾，减缓其萎蔫速率[6]。

3 可食性壳聚糖涂膜在食品保鲜中的应用

3.1 在果蔬保鲜方面的应用

果蔬在采集收获之后，其呼吸作用、蒸腾作用等仍然存在，造成大量的水分流失和养分消耗。大多数果蔬一旦失水量达5%，就会出现光泽暗淡、产品褶皱的现象，影响果蔬的保鲜效果。如果使用可食性壳聚糖涂膜保鲜液，可以起到降低果蔬水分损失、抑制细胞呼吸的作用。李亚娜等[7]对圣女果进行壳聚糖涂膜保鲜实验，结果显示，2.0%的壳聚糖涂膜液能有效地抑制圣女果中维生素C、可溶性固形物及可滴定酸含量的降低，并能防止果实失水、保持果实硬度与光泽度。HAN等[8]研究发现，乳酸(0.6%)壳聚糖(1%)涂层液增加了草莓的外观接受感；维生素E(0.2%)壳聚糖(1%)涂层液保持了草莓的光泽度。海金萍等[9]结果表明：2.5%壳聚糖、0.75%乙酸、2%甘油等制成的涂膜液对香蕉在贮藏期间水分、总酸和维生素C含量方面具有较好的保鲜效果。王顺民等[10]以紫茄作为实验对象，为了降低果皮表面天然蜡质的影响，在壳聚糖复合保鲜剂中添加了表面活性剂。结果表明，壳聚糖复合膜明显的降低了茄子失水、表皮光泽度暗淡等现象的发生。EISSA等[11]采用5、10、20 g/L的壳聚糖保鲜剂对鲜切蘑菇进行处理。结果发现，壳聚糖保鲜液明显提高产品质量，延长货架期，当浓度为20 g/L时，蘑菇的菌落总数显著降低。

3.2 在肉类产品方面的应用

肉类食品保鲜的关键在于抑制表面的微生物。程丽丽等[12]研究表明，2%的壳聚糖处理后的牛肉置于室温下72 h后，其菌落总数、pH、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVBN)等理化指标依然保持在新鲜肉的标准范围内，保鲜时间比对照组增加了48 h，保鲜效果较好。段静芸等[13]结果表明，壳聚糖对冷却鲜猪肉有显著的保鲜作用，并且脱乙酰度越高的壳聚糖，保鲜效果越好。SUMAN等[14]采用壳聚糖涂膜包装绞碎的牛肉，对其脂质氧化和颜色稳定性进行了分析，结果显示涂膜包装的牛肉保鲜效果较好。

3.3 在水产品方面的应用

水产品不仅含有丰富的蛋白质和多种不饱和脂肪酸，而且水分含量高，易发生脂肪氧化和微生物生长，延长其保质期具有重要的意义。范文教等[15]采用2%壳聚糖涂膜液对鲶鱼进行涂膜冷藏保鲜。结果表明在TVBN值、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid value,TBA)值、细菌总数、pH值、感官评价等方面，壳聚糖涂膜液保鲜效果优于普通保鲜，明显抑制了细菌总数的增长速率，减缓脂肪的氧化程度，而提高了鲶鱼的货架期。JEON等[16]研究发现，鲟鱼和鲱鱼在4 ℃冷藏条件下贮藏12 d后，壳聚糖涂膜能明显降低鱼类微生物的菌落和脂肪的氧化。陈晓眠等[17]以TVBN、TBA、细菌总数、pH值、感官评价等作为新鲜度指标，比较了茶多酚和壳聚糖在冷藏条件下对罗非鱼的保鲜效果。尽管茶多酚和壳聚糖均能有效抑制微生物繁殖的速率，但是，壳聚糖涂膜液对罗非鱼的冷藏保鲜期明显长于茶多酚。王秀娟等[18]以解冻汁液流失、干耗率、质构变化为指标，观察了海藻酸钠和壳聚糖涂膜液对虾及虾仁在冷藏及冷冻条件下的保鲜效果，结果壳聚糖涂膜液保鲜效果优于海藻酸钠涂膜，能显著提高鲜虾的品质，延缓肉质的腐败变质。

3.4 在蛋类及其他食品方面的应用

蛋类及其他食品在储藏过程中容易发生微生物污染，缩短产品货架期。采用壳聚糖作为食品保鲜剂，可以有效地抑制食品表面微生物的繁殖。刘冬英等[19]研究结果表明，脱乙酰度90.5%的壳聚糖涂膜在室温条件下保持鸡蛋原有的新鲜度达20 d。娄爱华[20]研究发现，壳聚糖混合鸡蛋涂膜液的最佳配比为1%的壳聚糖和1%石蜡混合，使用最佳效果时，涂膜新鲜鸡蛋表面可以在30 ℃条件下恒温保存30 d。

壳聚糖对食品的保鲜应用广泛，日本学者将壳聚糖与醋酸钙溶液加热制得一种保鲜剂，该保鲜剂与大米1∶130混合后，蒸熟的米饭可以在28 ℃的条件下存放18 d不变质。HUANG等[21]发现，以壳聚糖为原料，经非酶性褐化反应制得的涂膜液可以使新鲜面条在4 ℃条件下货架期延长至14 d。此外，可食性壳聚糖也被用于食品以外的其他领域，如VORIOP和KLEIN[22]将壳聚糖制造成药物胶囊。

4 展 望

壳聚糖及衍生物来源丰富，可食性壳聚糖涂膜具有操作简单、成本低廉、保鲜效果好、绿色可降解的优点，因此，可食性壳聚糖在食品保鲜方面应用广泛。但是，可食性壳聚糖涂膜尚存在诸多不足：①常温下保存时间较短；②材料中潜在的毒性或致敏性物质残留；③对产品的外观有影响；④可能损坏果蔬表面的天然保护膜；⑤涂膜液的厚度不易控制；⑥干燥涂膜有一定难度；⑦涂膜时产品的破损等问题。随着对这些不足的研究和改进，可食性壳聚糖涂膜的发展和应用前景会更加广阔。

参考文献：略

(金芝苹，王 爽，闫 旭，陈银梅综述，富校轶*审校 吉林医药学院公共卫生学院，吉林 吉林 132013)

文章来源微信公众号：食品研究