殼聚糖及其衍生物在水果保鮮上的應(yīng)用

　　【摘 要】 殼聚糖因具有成膜性、金屬絮凝性、抑茵性等特性，能被應(yīng)用于水果保鮮上。本文綜述了殼聚糖與水果保鮮相關(guān) 特性及其應(yīng)用的研 究進(jìn)展 ；討論 了殼聚糖及其衍 生物對(duì)水果保 鮮效果和應(yīng)用潛在 的危險(xiǎn)性 ，指 出今 后應(yīng)著重保 鮮膜 的作 用機(jī)理和 人體食用后 代謝特性進(jìn)行研 究。

　　【關(guān)鍵詞 】 殼聚糖；保鮮；水果；應(yīng)用；特性

　　引言

　　殼聚糖作為天然存在的唯一堿性多糖 ，來源廣泛 ，具有如 成膜性，吸濕保濕性，金屬絮凝性，生物可降解性，安全無毒性 等特性。自 1977年在美國波士頓召開了第一次有關(guān)甲殼素殼 聚糖的國際會(huì)議后，甲殼素及其殼聚糖的開發(fā)應(yīng)用得到較大的 發(fā)展 ，經(jīng)過一定 的改性 ，有更廣 泛的應(yīng)用前 景 ，在食 品 、化妝 品 、 廢水處理、重金屬回收、生物、醫(yī)藥、照相、紡織、印染、造紙等領(lǐng) 域中均有廣泛應(yīng)用。本文從與水果保鮮密切相關(guān)的特性 ，及其 在水果保鮮的效果來介紹殼聚糖在此方面的研究進(jìn)展。

　　1 殼聚糖特性

　　1．1 成膜 性

　　殼聚糖是氨基纖維素衍生物 ，具有聚陽離子特性 ，能夠?qū)?陽離子聚積于陰離子表 面，然后 通過陰陽離 子的相互作 用 ，使 其具有生物粘合特性，而粘合周圍分子形成膠狀薄膜。它所形 成 的膜具 有獨(dú)特 的性質(zhì) ，如能夠通 過改變水蒸 氣 ，氧氣 和二 氧 化碳的量來改變果實(shí)內(nèi)部氣體的成分以降低呼吸作用，減少水 分蒸發(fā) ，延遲水果后熟；同時(shí)它可以作為其他高聚物形成膜的 增塑劑 ，增強(qiáng) 的空氣選擇性 ；可 以減少果 實(shí)細(xì)胞的膜脂過 氧化 ， 提高細(xì)胞的超氧化物岐化酶的活性及可溶性鈣的含量。這為殼 聚糖應(yīng)用于水果保鮮提供了依據(jù)。

　　1．2 抑菌性

　　殼聚糖具有自由基 一NH ，能夠結(jié)合微生物細(xì)胞壁的唾液 酸磷脂等陰離子來束縛微生物，抑制微生物的生長過程，通過 化學(xué)修飾 ，增加結(jié)構(gòu)單元抗菌因子 一NH 的密度 ，可以提高抗 菌性能；馮小強(qiáng)等【t研究不同分子量的殼聚糖對(duì)大腸桿菌抑菌 作用，得到抑菌機(jī)理：在酸性環(huán)境下，殼聚糖分子鏈上的氨基與 H+結(jié)合形成氨根正離子，并且隨著分子量減小，單位氨基含量 增多 ，對(duì)細(xì)菌的靜電引力增強(qiáng)；在酸性環(huán)境下質(zhì)子化氨可以與 營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合 ，使植 物細(xì)胞表 面微 生物需要 的陽離子減少 ，破 壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整的完整性。 Kyoon等口研究了 6種殼聚糖和殼聚糖低聚物在不同分子 量下對(duì) 4種革蘭氏陰性菌(埃希 氏菌屬，熒光假單胞菌，沙門氏 菌，弧菌)和 7種革蘭氏陽性菌(李斯特菌，巨大芽孢桿菌 ，蠟狀 芽孢桿菌，葡萄球菌 ，植物乳桿菌，乳酸菌，L一保加利亞菌)作 用 ，結(jié)果表明，0．1％殼聚糖作用于革蘭氏陽性菌大于陰性菌，且 在分子量為 470kDa時(shí)對(duì)大腸桿菌和熒光假單胞菌抑制作用 大于傷寒桿菌，副溶血弧菌 ，殼聚糖濃度增大，對(duì)于革蘭氏陽性 菌性抑制作用增大，陰性卻變化不大 ；隨著黏度降低而抑菌作 用性能增加。馮波燕等吼研究表明殼聚糖對(duì)于葡萄致病菌 一灰 霉菌和交鏈孢菌有抑制作用 ，并得到最佳的抑菌涂膜濃度。 通過改性提高其抑菌性能，如 Huang等 利用殼聚糖 一季 銨鹽和巰甲丙脯酸酐，丙酸酐或者 2，3環(huán)氧三甲基色氨酸季銨 鹽反應(yīng)得到殼聚糖衍生物 ，進(jìn)行 結(jié)構(gòu)表征 ，研究 其對(duì)埃希 氏菌 、 葡萄狀球菌的抑菌性能。結(jié)果表明?；瘹ぞ厶?一季銨鹽不僅可 以抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌 ，N一乙酰基殼聚糖 一季銨 鹽對(duì)大腸桿菌得抑制效果好 。 上述研究表明殼聚糖及其衍生物對(duì)于革 蘭氏陽性菌有很好 的抑菌性 ，但是通過改性可以使抑菌范圍擴(kuò)展到革蘭氏陰性菌。

　　2 殼聚糖在水果保鮮上的應(yīng)用

　　由于殼聚糖具有上述特性且安全無毒，生物可降解 ，能夠 連續(xù)附于食品外或之間的組分，隨食品一起食用 ，為殼聚糖廣 泛應(yīng)用于果蔬保鮮提供 了依 據(jù) ，以下是殼聚糖及其衍生物在果 蔬保鮮應(yīng)用進(jìn)展 。

　　2．1 單一殼聚糖膜保鮮應(yīng)用

　　據(jù) Jung等u叼 究不同濃度的殼聚糖溶液結(jié)合低溫對(duì)芒果 切片保鮮，結(jié)果表明殼聚糖涂膜保鮮能夠大大抑制了腐敗菌的 生長，阻礙氧氣的供給，降低 PAL，POD，PPO的活性作用，以降 低呼吸作用，使其具有高的固溶物和 v 含量，最佳涂膜濃度是 2％。姚曉敏等【1研究了殼聚糖膜結(jié)合低溫對(duì)獼猴桃的保鮮，結(jié) 果表明殼聚糖濃度在 3％失重率最低，并且其 V 含量可滴定酸 度都比其他濃度的指標(biāo)要高。Pena等【趼究殼聚糖對(duì)中國菱角 切片的保鮮，實(shí)驗(yàn)表明，結(jié)合低溫儲(chǔ)藏，在一定濃度范圍內(nèi)，殼 聚糖濃度越大，對(duì)切片保鮮越有利，能很大程度的抑制褐變，減 弱由于真菌、細(xì)菌等引起的生物病害 ；其最佳溶液濃度是 2％。 上述三個(gè)研究都從固溶物含量、V 含量 ，呼吸強(qiáng)度等方面 研究 不同濃度殼聚糖涂膜液對(duì)不 同水果 的保鮮作用 ，表明不同 水果對(duì)殼聚糖最佳濃度要求不同，但相差不大。

　　2．2 殼聚糖混合膜保鮮應(yīng)用

　　單一膜對(duì)水果有一定的保鮮作用，但是殼聚糖膜 自身有一 些缺點(diǎn)如所成膜保濕性，機(jī)械強(qiáng)度等性能差，抑菌范圍窄等，通 過添加一定的功能改良劑，能夠改善這些缺點(diǎn)。Vargas等【珊 究殼聚糖 一油酸可食性保鮮膜結(jié)合冷藏對(duì)草莓的保鮮效果 ，結(jié) 果表明 1％殼聚糖 一2％油酸組合時(shí)保鮮效果最好，同時(shí)表明油 酸可以明顯提 高殼聚糖 的抗菌特性 ，在低 pH 下對(duì)霉 菌和酵母 有抑制作用；保鮮膜表面密度及其阻濕性都 明顯改善 ，且能夠 使氧氣的滲透量多于二氧化碳?xì)怏w。 Argaiz等㈣將月桂酸、棕櫚酸、橄欖油這三種物質(zhì)加入到 殼聚糖溶液中，改善殼聚糖膜機(jī)械特性，研究在不同添加量下， 成膜厚度的不同對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度的影響，同時(shí)得出空氣的滲透性 直接取決于增塑劑的濃度 ，最佳濃度 O．6％，涂膜厚度 38．1um。 Camelo等 口jI研究精油和殼聚糖協(xié)同作用，采用抑菌圈方法觀 察，結(jié)果表明殼聚糖溶液中添加精油能夠抑制即食性食品的病 原體 和腐敗 菌 的生長 ，對(duì)大腸 桿 菌 O157：H7和李斯 特菌 在 35℃有很好的抑制，且對(duì)于李斯特菌抑制更有效，將其應(yīng)用于 番茄保鮮，發(fā)現(xiàn)貨架期高于單純殼聚糖膜保鮮。 溶菌酶因?yàn)槟軌蚍纸饧?xì)菌的細(xì)胞壁中的肽聚糖而具有抑 菌性，是目前研究的一大熱點(diǎn) ，PartSI等[嘴 溶菌酶加入殼聚 糖溶液后，使溶液抑菌范圍擴(kuò)展到革蘭氏陰性菌，溶菌酶可以 破壞微生物細(xì)胞膜的完整性，在殼聚糖分子矩陣中能夠均勻分 布 ，對(duì)革 蘭氏陰性菌和 陽性菌都有 抑制作用 ，涂膜 的最 佳濃度 為 1％殼聚糖 一溶菌酶。Padmin等[’將殼聚糖 一溶菌酶溶液用 于番茄保 鮮 ，結(jié) 果發(fā)現(xiàn) ，1％殼聚糖 溶液濃度結(jié)合低 溫 ，在高相 對(duì)濕度 的情況下完全能達(dá)到對(duì) 番茄 的保鮮效果 ，溶菌酶能夠擴(kuò) 展其抑菌范圍，但是對(duì)于殼聚糖膜滲透性的改善卻沒有作用， 需要添加其他物質(zhì)來達(dá)到要求。 從上述研究 中可以看出 ，混合 殼聚糖膜在機(jī) 械特性 ，抑菌 特性，透氣性，吸濕保濕性等方面都比單一膜優(yōu)越的多，能夠很 大程度的提高對(duì)水果保鮮的效果，它同樣將在食品及其他行業(yè) 有顯著 的作用 ，是 目前研究的一大熱點(diǎn)。

　　3 殼聚糖應(yīng)用潛在危險(xiǎn)性研究

　　1998年有人提出，殼聚糖的應(yīng)用還存在一些危險(xiǎn)性：殼聚 糖能夠 降低和吸收動(dòng)物血漿膽 固醇 ，原 因在 于其能夠 吸收脂 肪，打破膽汁酸的循環(huán) ，但是殼聚糖不能影響內(nèi)生生物膽固醇， 在腸內(nèi)形成膠狀阻礙脂肪、其他營養(yǎng)元素如脂溶性維生素，礦 物質(zhì)的吸收；飲食殼聚糖可能會(huì)影響鈣的代謝，降低血漿中v 的含量 ，減少骨礦物質(zhì) 的積 累；殼聚糖能夠抑制微生物的生長 ， 包括一些腸道有益菌，并且能夠改變一些致病菌，使其產(chǎn)生抗 藥性等，所以要通過很長時(shí)間來考察其是否會(huì)引起代謝紊亂。 但是目前對(duì)于殼聚糖的這方面研究還不多，尤其是在食品保鮮 方 面的研究更少。

　　4 結(jié)論 與展 望

　　殼聚糖是一種重要 的天然 高分 子化合物 ，具來源廣泛 ，作 為地球上第二大有機(jī)資源，具有獨(dú)特的生理功能特性，成膜性、 抑菌性，鰲合金屬性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠在果實(shí)表面形成膜，具有很 好的氣體選擇透過性和保濕性，從而降低果實(shí)的呼吸作用和蒸 騰作用，延長果實(shí)貨架期。其衍生物和通過添加功能改 良劑所 形成的復(fù)合膜具有更好的生物相容性，機(jī)械特性，抑菌特性等， 在水果保鮮效果上更加優(yōu)越。但是目前各種功能改良劑相互協(xié) 同作用機(jī)理還沒有研究清楚 ，大量殼聚糖用于水果保鮮，被食 后的代謝特性研究很少。盡管如此仍可以預(yù)測到殼聚糖及其衍 生物應(yīng)用于水果保鮮將會(huì)有很大的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)

　　馮小強(qiáng)，楊聲，王廷 璞等．不同分子量 殼聚糖對(duì) 大腸桿 茵抑制作 用規(guī)律 及其機(jī)理探討卟 ChinaBrewing．2007，167(2)，16-20．

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　　馮波燕，曾虹燕，袁 剛．殼聚糖對(duì) 葡萄果 實(shí)的抑 茵作用和涂 膜保鮮技 術(shù)Ⅱ】．福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科 學(xué)版)，2006，1(35)：99-103．

　　作者崔素芬 ，雷光鴻 2，李 堅(jiān)斌 ，鄧立高 ，劉曼萍

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