0--涂膜保鲜技术应用于果蔬保藏的研究

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Abstract: This article introduces the principle of coating preservation, material for film-coating in common use
and the application in fruits and vegetables storage. The present problems and future trends of this research technique are also discussed.
1-MCP 是一种环丙烯类化合物,它能够与组 织中的乙烯竞争乙烯受体蛋白,并优先与乙烯受 体蛋白发生不可逆的结合,进而影响相应的信号 转导,从而有效地减少组织对乙烯的敏感性,抑 制乙烯诱导与果实后熟相关的一系列生理生化反 应,从而影响果实成熟和衰老[3]。1-MCP 具有稳定、 高效、无毒的优点,被视为硫代硫酸银等乙烯作用 抑制剂的有效替代品。它可以延缓跃变型果蔬的 软化,在延长跃变型果蔬采后的保鲜期,保持品 质方面发挥了重要的作用,并在苹果、猕猴桃、 枣和番茄等多种果蔬上应用已经取得理想的效果。 2.3 魔芋葡甘聚糖
2009 年 第 34 卷 第 6 期
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
添加剂与调味品
涂膜保鲜技术应用于 果蔬保藏的研究
叶 云 1, 何英姿 2 * (1.广西工学院生物与化学工程系,柳州 545006;
2.广西师范学院化学系,南宁 530001)
摘要: 介绍了涂膜保鲜技术的原理、常用的涂膜剂及其在果蔬保鲜中的应用,同时提出了尚存
魔芋葡甘聚糖是从魔芋块茎中分离、提取到
的一种天然高分子化合物。其溶液黏度高,具有 良好的成膜性和凝胶性,能有效地防止食品腐败, 并具有食疗保健作用,近年来被越来越多地用于 果品、蔬菜的保鲜和生产各种食品。与其他可食 性多糖相比,其来源广泛。但由于其黏度太高, 不易干燥;吸水性强,稳定性差;膜的机械强度 较差,可以通过与其他涂膜剂一起合用,提高膜 阻湿性能,再添加适当的乳化剂和增塑剂来克服 此不足[4]。 2.4 其他涂膜剂
术领域的研究热点。
1 果蔬采后生理特性及涂膜保鲜技术的原理
1.1 果蔬采后生理特性 水果蔬菜采收后仍然是一个“活”的、有生
理机能的有机体,在流通和贮藏中仍然需要进行 呼吸、蒸发等生理活动而维持其生命。但由于采 摘后的果品蔬菜已不能再从株体上摄取营养和水 分,因此组织中的营养物质随呼吸作用不断被消 耗,水分受损,品质逐渐下降。除此之外,温度、 湿度、光线等环境因素以及病原微生物和病虫的
2 主要涂膜材料
2.1 壳聚糖 壳聚糖是一种高分子多糖,易在果蔬表面形
成半透膜,使果蔬内部形成一种低 O2、高 CO2 浓 度的微环境,从而降低呼吸作用,减少果蔬物质 转化和呼吸底物的消耗,起到类似气调包装的效 果。同时,在果蔬表面形成的保护膜能有效的阻 挠病菌的入侵和抑制其生长,且壳聚糖无毒,无 污染,来源丰富,作为一种天然抑菌剂、防腐剂, 在食品和卫生领域有着很大的应用价值,近年来 被较广泛地应用于果蔬贮藏保鲜上。目前的研 究表明,用壳聚糖在果蔬上涂膜后,所形成的 膜有一定的隔氧性和阻水气性,可调节果蔬生 理代谢,对呼吸跃变型和非跃变型果蔬都有良好 的保鲜效果[2]。 2.2 1-甲基环丙烯(1-methylclopropene, 1-MCP)
收稿日期: 2008-08-13
* 通讯作者
基金项目: 国家自然科学基金项目(20366002);广西自然科学基金项目(桂科自 0640030)。
作者简介: 叶云(1978—),广西灵山人,硕士,讲师,研究方向为生物技术。
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除了上述几种涂膜保鲜材料应用得较多之外, 氯化钙、丁香提取液、乙酰水杨酸等作为涂膜材 料在果蔬保鲜方面也有应用。另外,以蔗糖为原 料,通过聚合反应而生成的一种高分子、可生物 降解、高吸收性凝胶聚合物— ——蔗糖基聚合物用 涂膜法对果蔬保鲜,也可以防止果实脱水、萎缩 及微生物的侵蚀,有较明显地延长贮藏寿命的保 鲜作用,并能有效提高荔枝、芒果等水果的可溶 性固形物,降低酸度,增加总糖的含量,具有明 显的增甜作用[5]。
在的问题,并对其应用前景进行了展望。
关键词: 涂膜;保鲜;果蔬
中图分类号: TS 201.2+5
文献标志码: A
文章编号: 1005-9989(2009)06-0243-04
Application of film-coating in storage of fruits and vegetables
YE Yun1, HE Ying-zi2*
(1.Department of Biological and Chemical Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006; 2.Chemical Department of Guangxi Teachers College, Nanning 530001)
涂膜剂的理化性质对其应用的效果也存在一 定影响。例如,壳聚糖难溶于水,需在酸性溶液 中溶解,严重限制了其在忌酸性水果保鲜方面的 应用。有学者对壳聚糖进行改性后再作为保鲜剂 用于果蔬贮藏,取得了良好的效果[18]。另外,涂膜 剂的分子大小对保鲜效果也有显著影响。猕猴桃 涂膜保鲜实验表明,黏度在 100~300 cp 比黏度在 1000 cp 以上的壳聚糖保鲜效果好[19]。对鲜切莴笋 进行保鲜实验中也发现壳聚糖水解降解液对鲜切 莴笋的保鲜效果更好[20]
4 存在问题及解决方法
4.1 涂膜剂浓度的选择 涂膜剂浓度的选择是应用过程中最受关注的
问题之一。涂膜适宜的质量浓度和浸泡时间随水 果品种的变化而变化。当涂膜剂浓度太低时,果 蔬表面的薄膜太薄,隔氧效果不好,不能有效地 起到保鲜作用;当涂膜剂浓度太高时,溶液黏度 太高,涂膜后果蔬表面不容易干燥,容易导致涂 膜不均匀。同时,涂膜层厚度过厚则会造成果蔬 的无氧呼吸,产生过量的乙醇,从而对果蔬产生 伤害,反而加快果蔬的腐败。因此涂膜的时候应 当选择合适的涂膜剂浓度及浸泡时间。因此,在 实际应用过程中,涂膜剂效应的发挥与使用浓度, 不同的果蔬等密切相关。 4.2 涂膜剂理化性质的影响
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3.2 涂膜保鲜对果蔬采后生理的影响 3.2.1 采后呼吸和乙烯变化 经涂膜处理的果蔬 表面形成一层致密的膜,阻止了空气中的 O2 进入 果蔬组织,从而抑制了果蔬的呼吸作用和乙烯的 产生。丁香叶油处理可以有效降低桃果实的呼吸 强度和乙烯释放量,呼吸强度高峰和乙烯释放量 高峰分别推迟 5 d 和 10 d[10]。由于 1-MCP 可以阻 断乙烯与受体蛋白的结合,抑制乙烯诱导果实成 熟和衰老,经其处理的果蔬大多乙烯的释放量在 贮藏保鲜期都比对照小。胡文玉等的研究结果也 显示,苹果在储藏过程中,壳聚糖处理不仅能降 低呼吸作用,而且使果实糖酵解-三羧酸循环 (EMP-TCA 途径)在总呼吸中所占的比例比对照稍 低,而磷酸戊糖途径(HMP 途径)比对照稍高[11]。不 过,关于涂膜剂如何阻碍果蔬乙烯生成的具体机 理还需进一步探讨。 3.2.2 对膜脂过氧化的影响 果蔬在采后贮藏过 程中,由于自身衰老造成组织电解质渗出率和膜 透性的增加,同时产生大量的自由基也加速了膜 脂过氧化作用,从而引起膜脂过氧化物丙二醛 (MDA)含量的增加。然而,能清除自由基的过氧化 氢酶(CAT)和超氧化歧化酶(SOD)活性在果实贮藏过 程中却不断降低。采用涂膜的方法处理果蔬,可 以延缓这一生理过程的进行,在多种果蔬上都取 得了很好的效果。李志强等发现 1-MCP 处理可以 抑制草莓果实呼吸作用,维持较高超氧化物歧化 酶(SOD)活性和较低的脂氧合酶(LOX)活性,同时降 低超氧阴离 子产生速 率 、 H2O2 的 积 累 和 丙 二 醛 (MDA)含量[12]。丁香叶油处理也可以抑制桃[26]CAT 和 SOD 等抗氧化物酶活性的降低,提高了果实在 低温贮藏下的抗氧化防御能力。 3.2.3 成熟软化相关酶活性的影响 果实硬度也 是衡量贮藏效果的主要指标之一。与硬度有关的 主要是与细胞壁合成和降解相关的酶,其中主要 包括多聚半乳糖醛酸酶(PG 酶)、纤维素酶以及两种 形式的转化酶,它们在果实软化和衰老中起着非 常重要的作用[13],活性随果实成熟软化明显增加。 因此,若能使细胞壁降解酶的活性维持在较低水 平,就可以抑制果实的软化。张进献等在对草莓 的保鲜研究中发现,5% CaCl2+ 100 mg/L GA3+ 1.2% 壳聚糖处理,能够降低果实中纤维素酶、PG 活 性,从而限制细胞壁的水解,减缓了果实软化进 程[14]。1-MCP 处理梨[15]、蟠桃[7]的研究也表明,涂 膜处理有效地抑制了果胶酶活性,显著抑制果实
硬度的下降。 3.3 涂膜对抗菌性能的影响
采用涂膜保鲜技术处理果蔬,在表面形成的 保护膜还可有效防止有害病菌的侵害,最大限度 地保持果蔬的风味品质。有些涂膜剂本身就具有 抑菌作用,阻断周围环境中的微生物侵染果蔬表 皮,防止果蔬腐烂变质。如壳聚糖对一些腐败真 菌起到直接的抑制或杀灭作用,能诱导植物产生 一系列防御反应而增加自身抗病性,提高甲壳素 酶、β-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶及过氧化 物酶的活性[16],产生植保素,合成木质素,加厚细 胞壁以阻碍病菌穿透。另外,丁香提取物对霉菌 和酵母菌的抑菌效果显著,并有长期的抑菌效果[17]。
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侵染危害和机械损伤也会引起果蔬组织的生理失 调和衰老,导致果蔬采后在贮运、营销期间发生 腐烂变质。 1.2 涂膜保鲜技术的原理
涂膜保鲜技术是将大分子物质作为成膜物质 制成适当浓度的水溶液或乳液,采用浸渍、涂抹、 喷涂等方法涂布于果蔬表面,在表面固化并形成 一层光亮的半透性薄膜。这层膜可以封闭果蔬表 面气孔,形成具有严密渗透性的密闭环境,降低 果实的呼吸强度,适当抑制水果的水分蒸发,并 将果蔬与环境分隔开来,减少果蔬对环境氧的吸 收,达到降低呼吸消耗,推迟呼吸高峰到来,减 缓营养物质消耗的目的[1]。同时,起到防止微生物 的侵入,减少损失、保鲜及美化外观的作用。
3 涂膜剂对果蔬保鲜的影响
3.1 涂膜保鲜对果蔬贮藏品质的影响 3.1.1 涂膜保鲜对果蔬水分的影响 在果蔬表面 所形成的涂膜可以阻碍果蔬的蒸腾作用,可以有 效地保持采后果蔬的水分,从而减少水分散失及 果蔬的失质量,避免贮藏过程中因水分丧失导致 的果蔬品质下降。Cong 等采用壳聚糖和聚乙烯双 层涂膜处理哈密瓜,在 20 d 的贮藏期中,失质量 率比对照低 23%[6]。 3.1.2 涂膜保鲜对果蔬主要营养成分的影响 正 常生理条件下,大多数果蔬采后贮藏过程中,Vc、 总糖和可滴定酸呈下降趋势,而可溶性固形物则 由于部分淀粉转化成糖其含量会不断增加。涂膜 保鲜可以延缓这一变化过程,使果蔬能保持较高 的营养价值。李学文等发现用 1-MCP 处理蟠桃, 对可溶性固形物的变化没有明显的影响,但明显 减少了可滴定酸含量的下降,保持了较高的酸度。 1-MCP 处理增加了 Vc 的含量,其中 1.5 μL/L 的 1-MCP 处理 Vc 增加了 1 倍[7]。此外,在香蕉[8]、甜 椒[9]等果蔬的涂膜研究中也表明,涂膜有助于延缓 果蔬的 Vc、可溶性固形物、糖等营养物质的氧化 分解的变化过程,减轻其消耗并使维持较高的水 平,保持果蔬品质。
Key words: film-coating; keeping-fresh; fruits and vegetables
水果蔬菜的采后贮藏保鲜已受到愈来愈多的 人重视,有效的保鲜技术可以给人类带来巨大的 经济利益,有助于农业的增产增值。目前所用的 保鲜方法主要有低温冷冻保藏法、气调法和化学 法等。但由于这些方法受到技术难度大、成本高, 或者影响人类健康和破坏环境等原因的限制,所 以迫切需要寻找一种对人类无害又有效的保鲜方 法。涂膜保鲜技术只需将果蔬浸泡在无毒的可食 性涂膜剂中,在表层形成半透气薄膜,达到延长 储藏时间的目的。由于该法操作简单、无毒、卫 生安全、成本低廉,已经成为近年来果蔬保鲜技
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