果蔬保鲜技术发展现状探析

任宇聪，苏志涵，王兆然，张雪娇

（西安医学院药学院，陕西西安 710021）

0 引言

新鲜的水果和蔬菜富含维生素、氨基酸、纤维素、矿物质及碳水化合物等多种营养物质，因而成为人们日常生活的必需品。采摘后的新鲜果蔬在储存和运输的过程中，一方面会因为水分蒸发而出现皱缩现象；另一方面还可通过呼吸和细胞的新陈代谢等作用，使其出现腐败变质的现象，从而引起营养物质的流失，造成食物资源的浪费。有资料显示，我国每年果蔬腐烂超过8 000 万t，造成的经济损失高达750 亿元，占整个行业产值的30%以上[1]。因此，寻找积极有效的保鲜技术延长果蔬的货架期，在促进果蔬行业的良性发展和提高人民生活水平等方面都有至关重要的作用。新鲜果蔬在储存期的质量安全主要受到环境温度、湿度及气体成分等因素的影响，因此保鲜方法也多种多样。根据保鲜机理的不同，对常见的保鲜方法的保鲜效果和存在的问题进行分析，并对壳聚糖复合涂膜保鲜技术的优良性能和研究进展进行综述，以期为果蔬产业的健康发展提供一定的理论依据。

1 传统保鲜手段

传统的保鲜方法主要包括化学保鲜、物理保鲜和生物保鲜，其保鲜机理主要表现在以下3 个方面：①通过调控存储环境的湿度和温度等条件，最大限度保存果蔬水分、减少内部能量消耗；②通过抑制呼吸作用，减缓果蔬自然老化的速率；③通过抑制果蔬表面有害微生物（如腐败菌和致病真菌） 的活性，延长果蔬的贮存期。

1.1 低温保鲜技术

低温保鲜是日本在20 世纪60 年代进行气调试验时发现的，在果蔬的运输或者贮藏过程利用低温环境减缓生理生化反应和微生物生长速率，达到延长贮藏时间的目的。杨艳芬[5]研究发现，在温度0~1 ℃，相对湿度90%~95%的条件下，大樱桃果实可保存30~40 d 不变质。王红玲等人[6]研究发现，在7 ℃的贮存条件下，百香果紫香1 号的果实颜色更加鲜艳，维C、可溶性糖和固形物的含量也更高，这样就可有效地减少果实的衰老和腐烂。但百香果紫香2 号分别储存在25 ℃和7 ℃条件时，在第4 天7 ℃下保存的百香果维C 含量为18.74 mg/100 g，略低于25 ℃下保存的维C 含量18.98 mg/100 g。在25 ℃的环境中，果汁中的黄酮含量会先上升，然后再下降。在12 d 时，这种变化达到最高点。7 ℃的环境中，这种变化波动较大，在12 d 时达到最低点。除了第4 天，其他时间的黄酮含量都比25 ℃的环境低。在7 ℃的储存环境中，第8 天可滴定酸的含量显著低于25 ℃的储存环境。徐雪莹等人[7]对越南紫果西番莲的研究结果表明，25 ℃和8 ℃贮藏条件下的蛋白含量先升高后降低（25 ℃条件下在贮藏第3 天最高，8 ℃条件下在第9 天最高），表明贮藏能力除与贮藏温度有关外也与贮藏时间有关。目前，低温贮藏法仍然是应用最广泛的一项保鲜技术，但由于其对于温控设备的要求比较严格，且受物流冷链运输成本与冷藏条件的约束，在远距离运输方面仍有艰巨的挑战[8]。

1.2 气调保鲜技术

气调保鲜是通过对果蔬贮藏空间内气体组分比例、温度、压强等因素的调控来抑制果蔬呼吸作用减缓其新陈代谢，使其处于一种休眠状态，从而抑制微生物生命活动。有研究表明[9]，20%~40%体积比的二氧化碳气调方式能有效抑制冰鲜鸡肉中荧光假单胞菌的生长繁殖，并较好保证产品外观。王欣等人[10]研究发现，在O2体积分数为0.4%，CO2体积分数为13%，N2体积分数为86.6%时，对白玉菇的保鲜效果最好，货架期可达7 d 以上。Vaibhav K M 等人[11]利用低密度聚乙烯和防雾膜RD45 等2 种包装材料，对青椒进行了保鲜贮藏研究，结果发现，防雾膜RD45 能有效降低青椒的呼吸强度，延长青椒果实的货架期。夏秋霞等人[12]发现，体积分数小于2%的O2对果蔬保鲜有着良好的作用。气调保鲜操作简单、安全性有保障，但是气调包装技术对于水果采摘后的包装环境要求较高，目前专门用于水果采摘后包装的塑料薄膜材料在市场上并不多见[8]。

1.3 辐照保鲜技术

辐照保鲜技术是利用波长极短的高能射线辐照果蔬，使果蔬内部水和其他物质发生电离，产生-H、-OH 等活性游离基团，与核内物质作业，杀灭致病菌和寄生虫等有害物质，抑制果蔬组织结构的劣变，达到保鲜效果。赖宏刚[13]研究发现，冰鲜鸡肉经过辐照处理，能够提高鸡肉的营养价值及鲜度，同时延长鸡肉的货架期。金宇东等人[14]从辐照保鲜对食用菌微生物负载、感官品质、营养成分和酶活性的影响，以及对其他有毒有害物质的抑制、辐照吸收剂量等多方面对辐照保鲜技术进行综述，表明辐照保鲜不但能保证品质，而且可显著延长食用菌货架期。廖兴展等人[15]通过正交试验对参数优化，得到了在LED 光强度值为2 000 lux，光频率值为0.02 s时，对果蔬有明显的保鲜效果。Schmidt H M 等人[16]利用0.70 kGy 和0.95 kGy 的电子束照射番茄研究发现，该方法能有效抑制酵母菌、乳酸菌及沙门氏菌的生长繁殖速率。但是辐照保鲜时，辐照剂量的控制不到位时可能会对果蔬的品质产生不良影响，从而影响口感[17]。

1.4 次氯酸钠（NaClO） 处理保鲜

NaClO 在水中水解形成的次氯酸具有强氧化性，可以与细胞壁、蛋白质发生氧化作用，一方面破坏微生物的细胞结构使其死亡和代谢紊乱；另一方面使细菌中的蛋白质凝固，从而抑制细菌滋生。袁东晓等人[18]研究表明，NaClO 与乳酸对冷却猪肉有保鲜作用。庄建军等人[19]在25 ℃条件下，桃子密封贮藏8 d 后次氯酸水振荡浸泡处理与NaClO 振荡浸泡处理明显可以看出具有降低腐烂率和糊变指数，延长保鲜时常作用，且两者对桃子的保鲜效果相似。相关研究表明，目前国外通常采用NaClO 消毒剂进行蛋源的消毒处理，但其单独作用时，对菌体细胞的渗透性较差，杀菌效果不佳[20]。在王宏等人[21]的臭氧和Na-ClO 贮藏对比试验中，相同条件下，经NaClO 处理的生菜的叶绿素含量到第5 天下降幅度为21.2%，臭氧为22.0%；相对电导率为18.26%，臭氧为15.35%；抗坏血酸含量下降为1.92 mg/g，臭氧为2.63 mg/g。显示NaClO 处理贮藏生菜时，对于叶绿素含量，相对电导率和抗坏血酸含量效果都不理想。但NaClO 的过度使用有可能引起致癌，并产生新的高耐受性病原菌，从而使其在实际应用中受到限制。

2 壳聚糖复合涂膜保鲜类型

近年来，随着对可再生和生物可降解的多糖类、蛋白质和脂类等制成的包装材料的需求日益增加，传统的保鲜方法已经不能满足人们的期望，一些具有抑菌和抗氧化作用的中药源和植物源保鲜材料的研究，特别是与一些成膜材料相结合进行复合保鲜，逐渐受到环保人士的青睐[22]，已经成为生物技术保鲜领域的研究重点和发展趋势[8-10]。其中，壳聚糖作为一种天然阳离子多糖，具有优异的生物相容性、抑菌性和成膜性，且来源广泛、生物安全性高，已经被广泛应用于食品、农业、医药等多个行业领域[23]。

2.1 壳聚糖与有机酸类复合

有机酸具有多种生物活性，不仅可抑制细菌的生长，还可用于药物的制备。此外，在禽畜水产养殖中也可起到减少环境污染、促进消化和增强免疫力的作用[24-25]。Youzuo Z 等人[26]的研究发现，将水杨酸和壳聚糖结合在一起，可显著降低黄瓜的寒冷损伤，同时还可维护其外观和品质，还可增强抗氧化酶的活性。涂覆壳聚糖、草酸或苹果酸可显著降低石榴受到的冷害，且这种效果比仅仅采用单一因素处理更为显著[27]。

2.2 壳聚糖与生物碱类复合

生物碱在天然植物中具有多种功能，包括抗炎、抗菌和抗病毒[28]。刘开华等人[29]通过将壳聚糖与茶多酚混合，对黄瓜进行涂膜，风干后贮藏于PE 保鲜袋中。结果发现，向壳聚糖中添加茶多酚可有效推迟呼吸高峰到达的时间，延长其保鲜期，当其添加量为0.3%时保鲜效果最为明显。陶永元等人[30]发现，将香辛料（如丁香、八角和肉桂等） 提取液的抑菌性与壳聚糖成膜性相结合，将二者分别按照2.0%和1.5%的比例混合，对草莓进行涂膜处理，使草莓的货架期从1~2 d 延长到3~4 d，且无化学残留，是一种对环境友好的保鲜制剂。

2.3 壳聚糖与植物精油复合

植物精油不仅能够提供果蔬香味、去除异味，而且还具有抗菌和抗病毒的功效，其中丁香酚、香芹酚等成分尤为突出[31]。孟金明等人[32]发现，将壳聚糖与木姜子精油和乳清蛋白结合在一起形成的复合膜，当木姜子精油添加量为6%时，能有效抑制枇杷的水分流失，贮存到第25 天时，与对照组相比，出汁率提高15.35%，而丙二醛的含量减少29.62%，从而有效延长枇杷的保质期。根据李远颂等人[33]的研究结果，1%的羧化壳聚糖- 0.049%茶树精油- 1.5%无水乙醇- 0.5%。Tween-80 组成的复合保鲜液，可显著降低圣女果的老化程度，并且有效延长保质期。

3 结语

保鲜技术是一项系统性工程，现有保鲜技术在一定程度上有着良好的保鲜效果，但是各种保鲜技术仍存在多种问题，如气调保鲜不适用于小型企业、可降解保鲜材料成本高等缺点，还无法到达满意的效果。近年来，国内外农产品加工科研机构研发了一种可直接被人体食用的涂膜材料，其主要是由壳聚糖及其衍生物所构成，通过使用该种可食用涂膜可有效延长鲜切果蔬的货架期。在其他科研机构研究中也发现，很多以天然提取物为原料的生物保鲜剂，在涂膜保鲜方面能有效延缓食品感官品质下降速率，最大程度上保持食品的各项感官品质，对食品变质腐败过程能够有效抑制，减少水分散失，能降低酶促褐变，保持食品鲜艳的色泽、口感，使香味更加持久，从而更好地保持食物的商品价值[34]。

但壳聚糖涂膜保鲜技术目前仍存在诸多问题：壳聚糖本身分子量的多少会很大程度决定其在抑菌、消毒方面的差异等。壳聚糖的抑菌作用与其浓度基本呈正相关，但不能随浓度增加而一直增加[35-36]。单一的壳聚糖相较于复合材料，其保鲜程度有很大差异，对不同的保鲜对象，壳聚糖选择的复合材料也有很大区别[37]。随着壳聚糖纳米复合材料的不断发展，其不仅拓展了复合膜的种类，而且为采后加工业提供了一种新的包装技术，取得了显著的成效。壳聚糖与其他功能成分的结合，可有效地改善水果在贮藏期间的品质变化，延长其保鲜期，同时降低果蔬运输和贮藏的成本。然而，由于水果和蔬菜的特点各有不同，因此必须使用多种复合膜来实现最优的保鲜效果。未来的研究重点应放在开发新型壳聚糖复合材料上，以满足市场的需求，为社会和经济带来更大的收益。