海藻多糖用于食品涂膜保鲜的研究现状

侯萍 马军 李铭 樊伟伟 陈冬梅

摘 要 海藻多糖具有抑菌、抗病毒和抗氧化等多种生物活性，可用于食品的涂膜保鲜。本文概述了海藻多糖的生物活性及其保鲜机理，并将目前已发现的具有活性的海藻多糖种类及其在食品涂膜保鲜中的应用现状、保鲜效果等进行综述，同时对其未来发展趋势进行展望。

关键词 海藻多糖 ；涂膜保鲜 ；食品

中图分类号 TS202 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.04.018

Research Progress of Seaweed Polysaccharide for Food Preservation

HOU Ping1） MA Jun2） LI Ming1） FAN Weiwei1） CHEN Dongmei1）

（1 Sanya Aviation and Tourism College， Sanya， Hainan 572000；

2 Hainan Tropical Ocean University， Sanya， Hainan 572022）

Abstract Seaweed polysaccharide has proverbial biological activity，such as antibacterial， antiviral， and antioxidant， which can be used for the coating preservation of food. In this paper， these studies on the bioactivity and fresh-keeping mechanism of the seaweed polysaccharides are outlined， the species and fresh-keeping effect of active seaweed polysaccharide in food fresh-keeping application status are reviewed， and the development trends of the seaweed polysaccharide in food preservation are also prospected.

Keywords seaweed polysaccharide ； coating preservation ； food

目前，在食品保鲜领域采用的技术手段按原理可分为物理保鲜和化学保鲜2大类，物理保鲜技术主要有气调保鲜、低温保鲜、电离辐射保鲜、高压保鲜等；化学保鲜技术主要有：涂膜保鲜、保鲜剂保鲜等。其中气调保鲜技术较难掌握；低温保鲜法能耗高，设备昂贵；化学保鲜剂易残留，对食品造成二次污染。涂膜保鲜是一种操作简便、投资低、安全环保的绿色保鲜方法[1]。用于涂膜的材料中多糖类物质所占比重最高。目前用于涂膜材料的多糖根据原料来源可分为植物来源（如树胶、海藻酸钠、卡拉胶、瓜尔胶、芦荟胶、魔芋胶）、动物来源（壳聚糖和甲壳素及其衍生物、蜂胶）、微生物来源（NPS多糖、黄原胶、茁霉多糖）等3类[2]。其中海藻多糖来自海洋藻类植物，是多糖研究中的新兴领域。研究证明含具有保鲜效果的多糖的海藻种类很多，包括海带、麒麟菜、马尾藻、石莼、羊栖菜、紫菜、巨藻、泡叶藻、墨角藻等，它们具有原料来源广泛、成本低、安全性高等优点，且海藻多糖具有抑菌、抗病毒、抗氧化等活性[3-5]，保鲜效果好，已成为涂膜保鲜原材料中的新焦点。

1 涂膜保鲜的保鲜机理

导致食品在贮藏过程中劣变的因素主要有2方面：外因有微生物的污染及环境中氧气和温、湿度的影响等；内因主要是食品贮藏过程中的呼吸作用导致的果实衰老和水分蒸腾，呼吸使营养物质被消耗，产生CO2、排出水分。此外，内源酶也会使营养物质产生氧化和分解，导致食品品质下降。

海藻多糖由于以下的物理和生物活性，使得其被制成涂膜剂后，能够起到阻隔微生物并抑制其生长和繁殖的作用；同时还可以调节内部酶活性，减少生鲜食品的衰老和水分蒸发，从而保持食品的新鲜度及品质。

1.1 成膜性和阻气性

从分子结构上来说，海藻多糖分子之间相互交联可形成致密的网状结构，具有易成膜的特点，多糖膜可在单果上形成微环境，减少O2的进入和CO2的排出。随着果蔬呼吸作用的进行，微环境内部CO2浓度增加，O2浓度降低，有效地抑制果蔬的呼吸、代谢，水分蒸发也会随之减少，从而减缓果蔬的衰老和蒸腾，延长了果蔬的保鲜期。另外，海藻多糖良好的成膜性能够在一定程度上减轻表皮的机械损伤。

1.2 抑菌性

海藻多糖可在果蔬表面形成具有抑菌活性的保护层，起到减少外源微生物侵染、抑制微生物生长和繁殖的作用。用HPLC对红藻和褐藻多糖进行分析，发现红藻和褐藻的多糖具明显的抑菌活性[6]。田鑫等[7]在鸭毛藻、孔石莼、酸藻和松节藻中分离到能够抑制大肠杆菌的多糖，在鸭毛藻、酸藻、海黍子和松节藻小黏膜藻中分离到抗金黄色葡萄球菌的多糖。陈灼华等[8]研究发现9种海藻多糖具有抗细菌活性，其中中国凹顶藻、冈村凹顶藻、帚状绒线藻、鼠尾藻、羊栖菜、羊栖菜、网地藻、厚网藻等8种海藻多糖对枯草芽抱杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性，石花菜多糖对枯草芽孢杆菌具有抑制作用。在其中选取成本低廉、易获取的海藻原料，利用海藻多糖良好的抑菌效果及其成膜特性来阻隔微生物，配制出的海藻多糖保鲜膜制剂会起到较好的抑菌效果。

1.3 抗病毒活性

许多果蔬在生长期间会受到病毒的侵染而产生病变，不能正常发育和成熟，最后导致果蔬品质不佳甚至失去其商品价值。海藻多糖的抗病毒活性可减少果蔬生长期间和采摘后病毒对组织的侵染。Hayashi等[9]发现，岩藻多糖对单纯疱疹病毒具有防御作用，从绿色海藻中提取的硫酸酯多糖也具有抗病毒活性[10]。张颖等[11]对孔石莼、刺松藻、海带、亨氏马尾藻、小石花菜、龙须菜、蜈蚣藻等南海7种海藻的多糖进行抗病毒活性研究，发现7种海藻多糖均表现出良好的抗病毒活性，其中孔石莼多糖、蜈蚣藻多糖可明显抑制单纯疱疹Ⅰ型病毒，孔石莼多糖、小石花菜多糖可明显抑制柯萨奇病毒。

1.4 抗氧化和抑制内源酶

果蔬在贮藏过程中，氧气和内源酶会使营养成分发生分解和氧化褐变，导致食品感官品质下降。海藻多糖具有抗氧化活性，能抑制活性氧自由基的生成[12]和多酚氧化酶引起的酶促褐变[13-14]，减缓果蔬采后的衰老和变色，还可以减缓肉禽、鱼虾类食品的脂肪氧化，降低脂质过氧化物含量。研究发现绿藻中的硫酸多糖、褐藻中的褐藻多糖[15]、海带多糖[16]均具有功能性强且无毒性的强抗氧化活性。

2 海藻多糖用于食品保鲜的研究现状

近几年，已有将海藻多糖用于制作保鲜膜的相关研究，经与其他多糖比较可知，海藻多糖保鲜效果更好。王瑞等[17]以冷却牛肉为试验对象，分别以2%的海藻酸钠、壳聚糖和羧甲基纤维素钠等3种多糖为膜材对冷却牛肉进行涂膜保鲜，通过对比发现，用海藻酸钠膜处理的牛肉可贮藏16 d，保质期最长，保鲜效果最好。所以，与另外2种多糖相比，海藻多糖是更为理想的牛肉涂膜保鲜材料。

董书阁等[18]申请发明专利，即以石莼多糖作为主要原料，加入丁香、黄连，其中石莼多糖浓度为100～200 g/L，生产出保鲜效果好、健康、安全、无副作用的天然食品保鲜剂。程丽林等[19]用海带多糖制成复合溶液，用其对辣椒进行涂膜保鲜，配方为2%海带多糖、0.4%壳聚糖、0.2%魔芋葡甘聚糖，该复合膜可显著缓解辣椒的失重和腐烂率，并使辣椒保持有较高的叶绿素和VC含量。郭守军等[20]以蜈蚣藻多糖为涂膜基质，以CaCl2和甘油为成膜助剂，配制成涂膜保鲜剂，在常温、相对湿度68%～86%的条件下，蜈蚣藻多糖涂膜保鲜的杨梅与对照组相比，其果实裂果率、霉烂率、失重率明显降低，且抑制了果实的呼吸，减慢了有机酸、VC等营养成分流失的速度，抑制了多酚氧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶的活性，进而起到延缓果实衰老的作用。李颖畅等[21]用浓度为0.8%的紫菜多糖处理对虾，在冷藏过程中对虾的细菌总数、pH值、挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值和K值显著降低，感官评分提高，货架期延长3～4 d。郭恒等[22]研究了一种复合防腐剂对海参的保鲜功效，防腐剂的配比为：马尾藻0.4%、乌梅0.3%、乳酸链球菌素0.05%、地肤子0.04%， 研究结果表明，该复合防腐剂可有效抑制海参的菌落总数，使得海参10 d之内的菌落总数符合标准，且对海参的主要腐败微生物假单胞菌具有良好的抑制效果。有学者将海藻酸钠用于草莓[23]和哈密瓜[24]保鲜，结果发现贮藏期内保鲜膜对果实的失重率、腐烂率、感官评价、硬度、维生素C等指标具有明显的改善作用，能够使果实保持良好的感官品质，抑制果肉中霉菌和酵母菌的繁殖，延长货架期。

综上所述，海藻多糖在果蔬、肉制品、鱼虾和一些高档海产品中都已被证实具有较好的保鲜效果，特别是针对一些不适用其他保鲜方法的食品，如热带水果芒果、荔枝、香蕉等不适用低温保藏，蓝莓、草莓等不去皮直接食用的水果不适宜用化学保鲜剂，海藻多糖在这类食品中的保鲜应用就有着不可替代的优势。

3 展望

海藻多糖在食品保鲜的应用中也存在一些缺陷，因此限制了海藻多糖的应用，可通过对膜的改性和配制复合膜进行改良。例如海藻多糖膜的厚度过大和膜的致密性过强，会使果蔬发生无氧呼吸，积累乙醇和醛，导致果蔬口味变差，可考虑加入辅助剂改善膜的透气性。Rhim等[25]报道称，添加质量分数为10%～50%的纳米矿物材料（如黏土、二氧化硅、滑石等）于保鲜涂膜剂中，可以改善膜的透气性[26]和抑制微生物的生长[27]。海藻多糖的水溶性会使保鲜膜的透湿性增强，可加入多价金属离子，这样有助于海藻酸盐立体网状结构的形成，改善海藻酸盐膜本身的亲水性、机械阻力、凝聚力和硬度。在海藻多糖涂膜保鲜材料中添加适量的抗菌物质可以增强其涂膜保鲜的效果。有研究表明，在涂膜保鲜剂中添加抗菌物质，可以有效地降低食品中微生物的繁殖及延缓其腐败变质，如山梨酸、苯甲酸、苯甲酸钠以及一些细菌素等[28]。

此外，分子修饰在海藻多糖研究中将发挥更大的作用。有研究表明，海藻多糖的抗病毒活性与其硫酸基团的数量有关，所以对海藻多糖进行硫酸基团的修饰能够提高多糖的保鲜效果。

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