殼聚糖在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用研究

李昱 李忠

殼聚糖是一種來源于海洋生物殼類的天然聚合物，具有優(yōu)異的生物相容性和生物降解性。在果蔬貯藏保鮮領(lǐng)域，殼聚糖因其良好的保濕性、抗菌性等特性，成為了一種理想的保鮮劑。

一、殼聚糖在果蔬貯藏保鮮中的優(yōu)勢

殼聚糖是一種天然生物聚合物，主要來源于蝦、蟹和昆蟲的外殼，以及一些真菌的細胞壁，是由N-乙酰葡萄糖胺（N-acetylglucosamine）單元組成的聚合物，通過脫乙?；磻?yīng)可以得到。殼聚糖不溶于水和一般的有機溶劑，這是因為殼聚糖分子中的N-乙酰葡萄糖胺單元帶有大量的氫鍵供體和受體，導(dǎo)致分子間的相互作用較強，使得殼聚糖在水和有機溶劑中不易溶解。在酸性條件下，殼聚糖分子中的乙酰基可以被去除，形成溶解度較高的去乙酰化殼聚糖。由于殼聚糖具有不溶性，因此可以作為一種生物材料應(yīng)用在藥物傳遞、傷口愈合、組織工程等領(lǐng)域。此外，殼聚糖還具有抗菌、抗氧化和抗腫瘤等生物活性，因此在食品、化妝品和醫(yī)藥領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用潛力。將殼聚糖應(yīng)用于果蔬貯藏保鮮領(lǐng)域時，其主要有五大優(yōu)點。

1.成膜性。殼聚糖具有成膜性，可以形成一層均勻的薄膜覆蓋在果蔬表面，增加果皮的厚度和密度，有效減緩果蔬的呼吸作用，降低氧氣的進入和二氧化碳的排出速度，減慢果蔬的新陳代謝過程。果蔬的新陳代謝速度與其成熟和腐爛速度密切相關(guān)，通過減緩新陳代謝過程，可以延長果蔬的保鮮期。殼聚糖形成的薄膜還能夠為果蔬提供一道物理屏障，阻止外界病原菌侵入果蔬內(nèi)部，降低果蔬的腐爛率，保持其品質(zhì)和口感。

2.抑菌性。殼聚糖具有抑菌功能，可以抑制一些常見的病原菌生長，如大腸桿菌、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌等，此類病原菌是導(dǎo)致果蔬腐爛和食品安全問題的主要微生物。殼聚糖的抑菌作用是通過多種機制實現(xiàn)的。首先，殼聚糖分子本身具有陽離子性，可以與細菌表面的陰離子結(jié)合，破壞細菌細胞膜，造成細胞內(nèi)容物的泄漏，抑制細菌的生長和繁殖。其次，殼聚糖還可以改變細菌細胞膜的滲透性，影響細菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝，進而抑制其生長。最后，殼聚糖還可以干擾細菌生物膜的形成，阻斷其附著和生物膠囊的形成，從而減少病原菌侵染。

3.天然性。殼聚糖作為一種天然資源，在地球上廣泛存在，并且其藏量豐富，主要來源于海洋生物如蝦、蟹和昆蟲的外殼，以及真菌的細胞壁，相比于合成材料或化學(xué)添加劑，具有天然性質(zhì)，不會對環(huán)境造成負面影響。殼聚糖的天然性質(zhì)使得它在果蔬貯藏保鮮中具有可持續(xù)性和環(huán)保性，作為一種可再生資源，殼聚糖的生產(chǎn)不依賴于化石燃料，不會對非可再生資源造成壓力，其取材于海洋生物或真菌的外殼和細胞壁，不會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性影響。殼聚糖的應(yīng)用也符合環(huán)境保護的理念，在果蔬貯藏保鮮中，殼聚糖可以替代傳統(tǒng)的化學(xué)保鮮劑和包裝材料，減少對環(huán)境的污染。作為一種天然成膜劑，殼聚糖在形成保護膜的過程中不會釋放有害物質(zhì)，不會對果蔬品質(zhì)產(chǎn)生負面影響，并且能延長果蔬保鮮期，提高了食物資源的利用率。

4.通透性。殼聚糖具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，由多個葡萄糖分子組成，其中存在一定數(shù)量的氨基和羥基，氨基和羥基可以與水分子形成氫鍵，使得殼聚糖具有一定的親水性。殼聚糖薄膜可以允許氧氣和二氧化碳在果蔬與外界環(huán)境之間進行交換，通過滲透作用，調(diào)節(jié)果蔬內(nèi)部和外部的氣體濃度和組成，維持適宜的呼吸代謝。果蔬呼吸時，會消耗氧氣并產(chǎn)生二氧化碳，透過殼聚糖薄膜，果蔬能夠從外界吸入新鮮的氧氣，同時將產(chǎn)生的二氧化碳排出，保持適宜的氣體濃度和組成。良好的氣體交換微環(huán)境對果蔬的貯藏保鮮非常重要，適當(dāng)?shù)难鯕夤?yīng)有助于果蔬進行呼吸代謝，維持其新鮮度、質(zhì)地和色澤，及時排出過多的二氧化碳，則防止果蔬的窒息和腐敗。

5.保濕性。殼聚糖具有保濕性，這意味著它能夠有效維持果蔬內(nèi)部的水分含量，減少水分蒸發(fā)和果實失重，延緩果實的蒸騰作用。殼聚糖的保濕效果主要源于其高分子鏈結(jié)構(gòu)和分子間的吸附作用。殼聚糖的高分子鏈結(jié)構(gòu)具有很強的親水性，能夠吸附并保持水分子在其表面，使殼聚糖形成一層保濕膜，阻止水分的過度蒸發(fā)，減少果蔬中水分的喪失，維持果蔬表面的濕潤程度。殼聚糖還可以延緩果蔬的蒸騰作用，即水分從果蔬表面蒸發(fā)到外界空氣中的過程，蒸騰作用會導(dǎo)致水分喪失和果實失重，使果蔬變得干燥和質(zhì)量下降。殼聚糖的保濕性有效減少了水分的蒸發(fā)，可以維持果蔬內(nèi)部水分含量的穩(wěn)定，延長果蔬的保鮮期，保持果蔬的新鮮度、口感和營養(yǎng)價值。

二、聚殼糖在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用方法

1.在番茄貯藏保鮮中的應(yīng)用。將聚殼糖應(yīng)用于番茄的貯藏保鮮中，可以幫助延緩番茄的轉(zhuǎn)色過程，從而延長保鮮期。具體方法如下：將殼聚糖粉末放入適量的水中，攪拌均勻，使其溶解成殼聚糖溶液，根據(jù)需要調(diào)整殼聚糖溶液的濃度，通常在0.5%-2%。將成熟的番茄取出，輕輕擦拭表面水分，使用刷子或噴霧器將殼聚糖溶液均勻地涂覆在番茄表面，使其形成一層薄膜覆蓋，確保整個番茄表面都被覆蓋到。把涂覆好殼聚糖的番茄放置在通風(fēng)籃子或架子上，避免彼此接觸，以允許空氣的流通，在相對較低的溫度和適度的濕度條件下貯藏，以延長其保鮮期。殼聚糖涂覆在番茄表面形成的保護膜可以起到阻隔氧氣和水分的作用，減緩番茄的呼吸作用和氧化反應(yīng)，延緩成熟和腐爛過程；保護膜還可以使番茄的表面免受外界的物理傷害和微生物侵入，進一步減少番茄的損傷和病原菌感染的風(fēng)險。需要注意的是，殼聚糖涂覆應(yīng)在番茄成熟度適宜的時候進行，確保番茄具有良好的品質(zhì)和口感，番茄在貯藏過程中應(yīng)定期檢查，及時移除腐爛或變質(zhì)的番茄，防止致病微生物蔓延。

2.在油豆角貯藏保鮮中的應(yīng)用。將聚殼糖應(yīng)用于油豆角的貯藏保鮮中，可以有效阻止水分散失，并降低維生素C的損失，保持油豆角的新鮮度和營養(yǎng)價值。具體方法如下：將適量的殼聚糖粉末加入清水中，攪拌均勻，使其溶解成殼聚糖溶液。將采摘好的油豆角洗凈，去除表面的雜質(zhì)和殘留物，待其自然風(fēng)干或用紙巾輕輕擦拭干凈。處理好油豆角后，放入適量的殼聚糖溶液中浸泡一段時間，確保殼聚糖溶液能夠均勻地覆蓋在油豆角表面，也可以用刷子或噴霧器將殼聚糖溶液均勻地涂覆在油豆角上。把涂覆好殼聚糖溶液的油豆角放在通風(fēng)良好的籃子或架子上，避免彼此接觸，在適宜的溫度和濕度條件下進行貯藏，以延長其保鮮期。殼聚糖形成的薄膜可以有效阻止油豆角水分散失，減輕其失重，起到保濕效果，保持油豆角的水分含量和質(zhì)量穩(wěn)定；殼聚糖還可以降低油豆角中維生素C的氧化速度，減少其損失，有助于保持油豆角的營養(yǎng)價值和新鮮度。

3.在蘑菇貯藏保鮮中的應(yīng)用。將聚殼糖應(yīng)用于蘑菇的貯藏保鮮中，可以有效延緩蘑菇的腐敗時間，保持其色澤、硬度和外形，從而延長蘑菇的保鮮期。具體方法如下：將適量的殼聚糖粉末和溶菌酶加入適量的水中，并進行充分攪拌，使其充分溶解和混合。清洗新鮮采摘的蘑菇，去除表面的泥沙和雜質(zhì)，將蘑菇表面的水分輕輕抹干，保持其表面干燥。將處理好的蘑菇放入準備好的殼聚糖和溶菌酶的復(fù)合膜液中，確保液體充分覆蓋蘑菇表面。殼聚糖和溶菌酶的復(fù)合膜液可以與蘑菇表面相互作用，減緩蘑菇的水分散失，防止蘑菇干燥、減輕其失重，同時也可抑制蘑菇表面的細菌生長，減少蘑菇腐敗的可能性，延長其貨架壽命。

4.在草莓貯藏保鮮中的應(yīng)用。將聚殼糖應(yīng)用于草莓的貯藏保鮮中，可以減輕自由基對草莓膜和細胞結(jié)構(gòu)的損傷，延緩草莓的衰老過程，保持其新鮮度和口感。具體方法如下：將適量的殼聚糖粉末加入清水中，攪拌均勻，使其溶解成殼聚糖溶液。處理新鮮采摘的草莓，輕柔地清洗，去除表面的泥沙和雜質(zhì)，將草莓表面的水分輕輕抹干，保持其表面干燥。將處理好的草莓放入準備好的殼聚糖液中，確保液體充分覆蓋草莓表面，減少草莓與外界環(huán)境的接觸，降低氧氣的進入和二氧化碳的排出速率，減少草莓細胞內(nèi)的自由基產(chǎn)生，阻止水分蒸發(fā)，保持草莓的水分含量，使其能夠保持良好的口感和質(zhì)地。

三、殼聚糖在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用前景

殼聚糖在果蔬貯藏保鮮中具有廣闊的應(yīng)用前景，除了成膜性、抑菌性、天然性、通透性、保濕性等特點，其還能與其他保鮮劑或添加劑相結(jié)合形成復(fù)合保鮮劑、抗氧化劑、殺菌劑或吸濕劑等，從而提高殼聚糖的保鮮效果和綜合性能。目前，殼聚糖在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用前景還在不斷研究中，隨著對其性能和應(yīng)用機制的深入了解，未來有望開發(fā)出更多創(chuàng)新的殼聚糖產(chǎn)品和應(yīng)用方式，進一步提高殼聚糖的應(yīng)用價值。

綜上所述，在果蔬貯藏保鮮中，殼聚糖有著獨特的應(yīng)用優(yōu)勢、廣泛的應(yīng)用前景。在果蔬保鮮領(lǐng)域，要充分發(fā)揮殼聚糖的功能，防止出現(xiàn)果蔬腐敗和細菌生長等問題，延長果蔬保鮮期，滿足當(dāng)代人對新鮮果蔬的需求。