壳聚糖在果蔬贮藏保鲜中的应用研究

李昱 李忠

壳聚糖是一种来源于海洋生物壳类的天然聚合物，具有优异的生物相容性和生物降解性。在果蔬贮藏保鲜领域，壳聚糖因其良好的保湿性、抗菌性等特性，成为了一种理想的保鲜剂。

一、壳聚糖在果蔬贮藏保鲜中的优势

壳聚糖是一种天然生物聚合物，主要来源于虾、蟹和昆虫的外壳，以及一些真菌的细胞壁，是由N-乙酰葡萄糖胺（N-acetylglucosamine）单元组成的聚合物，通过脱乙酰化反应可以得到。壳聚糖不溶于水和一般的有机溶剂，这是因为壳聚糖分子中的N-乙酰葡萄糖胺单元带有大量的氢键供体和受体，导致分子间的相互作用较强，使得壳聚糖在水和有机溶剂中不易溶解。在酸性条件下，壳聚糖分子中的乙酰基可以被去除，形成溶解度较高的去乙酰化壳聚糖。由于壳聚糖具有不溶性，因此可以作为一种生物材料应用在药物传递、伤口愈合、组织工程等领域。此外，壳聚糖还具有抗菌、抗氧化和抗肿瘤等生物活性，因此在食品、化妆品和医药领域也有一定的应用潜力。将壳聚糖应用于果蔬贮藏保鲜领域时，其主要有五大优点。

1.成膜性。壳聚糖具有成膜性，可以形成一层均匀的薄膜覆盖在果蔬表面，增加果皮的厚度和密度，有效减缓果蔬的呼吸作用，降低氧气的进入和二氧化碳的排出速度，减慢果蔬的新陈代谢过程。果蔬的新陈代谢速度与其成熟和腐烂速度密切相关，通过减缓新陈代谢过程，可以延长果蔬的保鲜期。壳聚糖形成的薄膜还能够为果蔬提供一道物理屏障，阻止外界病原菌侵入果蔬内部，降低果蔬的腐烂率，保持其品质和口感。

2.抑菌性。壳聚糖具有抑菌功能，可以抑制一些常见的病原菌生长，如大肠杆菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌等，此类病原菌是导致果蔬腐烂和食品安全问题的主要微生物。壳聚糖的抑菌作用是通过多种机制实现的。首先，壳聚糖分子本身具有阳离子性，可以与细菌表面的阴离子结合，破坏细菌细胞膜，造成细胞内容物的泄漏，抑制细菌的生长和繁殖。其次，壳聚糖还可以改变细菌细胞膜的渗透性，影响细菌对营养物质的吸收和代谢，进而抑制其生长。最后，壳聚糖还可以干扰细菌生物膜的形成，阻断其附着和生物胶囊的形成，从而减少病原菌侵染。

3.天然性。壳聚糖作为一种天然资源，在地球上广泛存在，并且其藏量丰富，主要来源于海洋生物如虾、蟹和昆虫的外壳，以及真菌的细胞壁，相比于合成材料或化学添加剂，具有天然性质，不会对环境造成负面影响。壳聚糖的天然性质使得它在果蔬贮藏保鲜中具有可持续性和环保性，作为一种可再生资源，壳聚糖的生产不依赖于化石燃料，不会对非可再生资源造成压力，其取材于海洋生物或真菌的外壳和细胞壁，不会对生态系统产生破坏性影响。壳聚糖的应用也符合环境保护的理念，在果蔬贮藏保鲜中，壳聚糖可以替代传统的化学保鲜剂和包装材料，减少对环境的污染。作为一种天然成膜剂，壳聚糖在形成保护膜的过程中不会释放有害物质，不会对果蔬品质产生负面影响，并且能延长果蔬保鲜期，提高了食物资源的利用率。

4.通透性。壳聚糖具有独特的分子结构，由多个葡萄糖分子组成，其中存在一定数量的氨基和羟基，氨基和羟基可以与水分子形成氢键，使得壳聚糖具有一定的亲水性。壳聚糖薄膜可以允许氧气和二氧化碳在果蔬与外界环境之间进行交换，通过渗透作用，调节果蔬内部和外部的气体浓度和组成，维持适宜的呼吸代谢。果蔬呼吸时，会消耗氧气并产生二氧化碳，透过壳聚糖薄膜，果蔬能够从外界吸入新鲜的氧气，同时将产生的二氧化碳排出，保持适宜的气体浓度和组成。良好的气体交换微环境对果蔬的贮藏保鲜非常重要，适当的氧气供应有助于果蔬进行呼吸代谢，维持其新鲜度、质地和色泽，及时排出过多的二氧化碳，则防止果蔬的窒息和腐败。

5.保湿性。壳聚糖具有保湿性，这意味着它能够有效维持果蔬内部的水分含量，减少水分蒸发和果实失重，延缓果实的蒸腾作用。壳聚糖的保湿效果主要源于其高分子链结构和分子间的吸附作用。壳聚糖的高分子链结构具有很强的亲水性，能够吸附并保持水分子在其表面，使壳聚糖形成一层保湿膜，阻止水分的过度蒸发，减少果蔬中水分的丧失，维持果蔬表面的湿润程度。壳聚糖还可以延缓果蔬的蒸腾作用，即水分从果蔬表面蒸发到外界空气中的过程，蒸腾作用会导致水分丧失和果实失重，使果蔬变得干燥和质量下降。壳聚糖的保湿性有效减少了水分的蒸发，可以维持果蔬内部水分含量的稳定，延长果蔬的保鲜期，保持果蔬的新鲜度、口感和营养价值。

二、聚壳糖在果蔬贮藏保鲜中的应用方法

1.在番茄贮藏保鲜中的应用。将聚壳糖应用于番茄的贮藏保鲜中，可以帮助延缓番茄的转色过程，从而延长保鲜期。具体方法如下：将壳聚糖粉末放入适量的水中，搅拌均匀，使其溶解成壳聚糖溶液，根据需要调整壳聚糖溶液的浓度，通常在0.5%-2%。将成熟的番茄取出，轻轻擦拭表面水分，使用刷子或喷雾器将壳聚糖溶液均匀地涂覆在番茄表面，使其形成一层薄膜覆盖，确保整个番茄表面都被覆盖到。把涂覆好壳聚糖的番茄放置在通风篮子或架子上，避免彼此接触，以允许空气的流通，在相对较低的温度和适度的湿度条件下贮藏，以延长其保鲜期。壳聚糖涂覆在番茄表面形成的保护膜可以起到阻隔氧气和水分的作用，减缓番茄的呼吸作用和氧化反应，延缓成熟和腐烂过程；保护膜还可以使番茄的表面免受外界的物理伤害和微生物侵入，进一步减少番茄的损伤和病原菌感染的风险。需要注意的是，壳聚糖涂覆应在番茄成熟度适宜的时候进行，确保番茄具有良好的品质和口感，番茄在贮藏过程中应定期检查，及时移除腐烂或变质的番茄，防止致病微生物蔓延。

2.在油豆角贮藏保鲜中的应用。将聚壳糖应用于油豆角的贮藏保鲜中，可以有效阻止水分散失，并降低维生素C的损失，保持油豆角的新鲜度和营养价值。具体方法如下：将适量的壳聚糖粉末加入清水中，搅拌均匀，使其溶解成壳聚糖溶液。将采摘好的油豆角洗净，去除表面的杂质和残留物，待其自然风干或用纸巾轻轻擦拭干净。处理好油豆角后，放入适量的壳聚糖溶液中浸泡一段时间，确保壳聚糖溶液能够均匀地覆盖在油豆角表面，也可以用刷子或喷雾器将壳聚糖溶液均匀地涂覆在油豆角上。把涂覆好壳聚糖溶液的油豆角放在通风良好的篮子或架子上，避免彼此接触，在适宜的温度和湿度条件下进行贮藏，以延长其保鲜期。壳聚糖形成的薄膜可以有效阻止油豆角水分散失，减轻其失重，起到保湿效果，保持油豆角的水分含量和质量稳定；壳聚糖还可以降低油豆角中维生素C的氧化速度，减少其损失，有助于保持油豆角的营养价值和新鲜度。

3.在蘑菇貯藏保鲜中的应用。将聚壳糖应用于蘑菇的贮藏保鲜中，可以有效延缓蘑菇的腐败时间，保持其色泽、硬度和外形，从而延长蘑菇的保鲜期。具体方法如下：将适量的壳聚糖粉末和溶菌酶加入适量的水中，并进行充分搅拌，使其充分溶解和混合。清洗新鲜采摘的蘑菇，去除表面的泥沙和杂质，将蘑菇表面的水分轻轻抹干，保持其表面干燥。将处理好的蘑菇放入准备好的壳聚糖和溶菌酶的复合膜液中，确保液体充分覆盖蘑菇表面。壳聚糖和溶菌酶的复合膜液可以与蘑菇表面相互作用，减缓蘑菇的水分散失，防止蘑菇干燥、减轻其失重，同时也可抑制蘑菇表面的细菌生长，减少蘑菇腐败的可能性，延长其货架寿命。

4.在草莓贮藏保鲜中的应用。将聚壳糖应用于草莓的贮藏保鲜中，可以减轻自由基对草莓膜和细胞结构的损伤，延缓草莓的衰老过程，保持其新鲜度和口感。具体方法如下：将适量的壳聚糖粉末加入清水中，搅拌均匀，使其溶解成壳聚糖溶液。处理新鲜采摘的草莓，轻柔地清洗，去除表面的泥沙和杂质，将草莓表面的水分轻轻抹干，保持其表面干燥。将处理好的草莓放入准备好的壳聚糖液中，确保液体充分覆盖草莓表面，减少草莓与外界环境的接触，降低氧气的进入和二氧化碳的排出速率，减少草莓细胞内的自由基产生，阻止水分蒸发，保持草莓的水分含量，使其能够保持良好的口感和质地。

三、壳聚糖在果蔬贮藏保鲜中的应用前景

壳聚糖在果蔬贮藏保鲜中具有广阔的应用前景，除了成膜性、抑菌性、天然性、通透性、保湿性等特点，其还能与其他保鲜剂或添加剂相结合形成复合保鲜剂、抗氧化剂、杀菌剂或吸湿剂等，从而提高壳聚糖的保鲜效果和综合性能。目前，壳聚糖在果蔬贮藏保鲜中的应用前景还在不断研究中，随着对其性能和应用机制的深入了解，未来有望开发出更多创新的壳聚糖产品和应用方式，进一步提高壳聚糖的应用价值。

综上所述，在果蔬贮藏保鲜中，壳聚糖有着独特的应用优势、广泛的应用前景。在果蔬保鲜领域，要充分发挥壳聚糖的功能，防止出现果蔬腐败和细菌生长等问题，延长果蔬保鲜期，满足当代人对新鲜果蔬的需求。