壳聚糖涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用(DOC)

福建农林大学
本科生课程论文授课时间2015 — 2016年度第 2 学期
论文题目：壳聚糖涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用本科生姓名：刘鋆
学号：3135816108
专业、年级：2013级食品科学与工程
课程名称：食品贮藏保鲜（课程论文）
考生成绩：
授课教师：林河通教授、林艺芬讲师
壳聚糖涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用
摘要鲜切果蔬是指新鲜果蔬原料经预处理、清洗、切分、保鲜、包装和贮藏等多道工序制成的不影响其鲜活状态的一种制品。

它具有天然、营养、食用方便等特点，符合当下快节奏的生活方式，广受人们喜爱。

但是由于切分造成的机械损伤，鲜切产品易出现一些不利保鲜的生理生化反应。

壳聚糖是一种来源广泛的生物大分子材料，安全、无毒、并具有良好的成膜性和生物相容性，将壳聚糖涂膜应用于鲜切果蔬的保鲜，能够起到抑菌、抗氧化、防褐变等作用，从而达到保鲜目的，延缓商品品质下降，保持商品价值。

关键词壳聚糖涂膜鲜切果蔬作用机理保鲜
Application of Chitosan Coating in Preservation of Fresh-cut
Fruits and Vegetables
Abstract Fresh-cut fruits and vegetables is a kind of product made of fresh fruits and vegetables, which are processed, cleaned, cut, fresh, packaged and stored without affect its freshness。

It’s Natural, nutritional and convenient to eat. In today's fast-paced life of it has become a trend. Because of the mechanical damage caused by the segmentation, the fresh-cut products are prone to some adverse physiological and biochemical reactions. Chitosan is a source of a wide range of biological macromolecular materials.It's safe , non-toxic and has good film forming properties and biocompatibility. Applied to the preservation of fresh cut fruits and vegetables,the chitosan coating could be antimicrobial, be antioxidant and anti browning effect, so as to achieve purposes of preservation , slow the decline in the quality of goods and maintain the value of the goods.
Key words chitosan coating, fresh-cut fruit and vegetable, action mechanism, preservation
目录
0引言 (1)
1壳聚糖涂膜保鲜机理 (1)
1.1 气调与保湿 (1)
1.2 抑菌 (2)
1.3 防褐变 (2)
1.4 食品添加剂的载体 (3)
2壳聚糖涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用 (3)
2.1 壳聚糖涂膜在鲜切水果中的应用 (3)
2.1.1 鲜切苹果...................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1.2 鲜切甜瓜.................................................................................... 错误！未定义书签。

2.2 壳聚糖涂膜在鲜切蔬菜中的应用 (4)
2.2.1 鲜切生姜.................................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.2 鲜切西兰花................................................................................ 错误！未定义书签。

3 展望 (4)
4 结语 (4)
参考文献 (6)
致谢 (7)
0引言
保鲜，即运用物理、化学、生物等方法，为保持食品在生产、贮运和销售等环节中的新鲜度，延缓其质量的下降，以利于使用消费所采用的工艺过程的总称。

为此而采用的手段即为保鲜技术和工艺；相应的以保质保鲜为主要功能的包装称为保鲜包装。

[1]
鲜切果蔬是指新鲜果蔬原料经预处理、清洗、切分、保鲜、包装和贮藏等多道工序制成的不影响其鲜活状态的一种制品。

[2]鲜切果蔬因其天然、营养、食用方便等特点，符合当下快节奏的生活方式，广受人们喜爱。

但是鲜切果蔬不易贮存，果蔬经切分因含切口及受伤组织，会引发一系列不利贮藏的生理生化反应，如加快呼吸作用、加速伤乙烯产生、加剧酶促褐变与非酶褐变和切分表面木质化等。

[3]鲜切果蔬所处的贮藏环境不能保证无菌，随着果树逐渐衰老，抗病性下降，易引发微生物的二次侵染，造成果蔬的大量腐烂变质。

[4]解决鲜切果蔬的保鲜问题，具有极大的研究价值。

壳聚糖( chitosan) 是由甲壳素（chitin）经脱乙酰基反应所得的产物, 化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖, 其化学结构是由大部分2-氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖和少量的2-乙酰氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖通过β- 1, 4糖苷键连接起来的直链多糖（二元线性聚合物），是自然界中存在的众多天然多糖中惟一丰富的碱性多糖。

[5]甲壳素，国内亦称作不溶性甲壳质，在自然界中有机物数量和含氮有机物均排名第二，自然界每年由生物合成的甲壳素有百亿吨之多，是一种十分丰富的再生资源。

但是往往被成吨地废弃。

[6]显而易见，甲壳素是最没有被物尽其用的天然资源之一，具有广阔的发展前景。

由于分子量低，壳聚糖水溶性大，生物相容性好，易被人体吸收利用且在体内不积累，无毒，还具有多种生物活性，包括抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗炎止血、降低血压、保护神经等。

[7]再加上它的抑菌性能、成膜性以及阻氧性使它成为涂膜材料的极佳选择。

本文就近年来国内外有关壳聚糖涂膜对鲜切果蔬的保鲜及其作用机理进行综述，旨在为鲜切果蔬保鲜技术提供科学依据。

1壳聚糖涂膜保鲜机理
食品常用的保鲜方法有气调贮藏法，冷冻贮藏法、药物处理法和涂膜法等。

低温贮藏的设备昂贵，导致成本过高；药物处理法虽然应用普遍，但是容易造成有毒有害物质的残留；而涂膜保鲜是一种时下新起的安全的食品保鲜法，尤其是基于天然高分子材料的壳聚糖保鲜材料近年来引起人们的广泛重视。

它针对鲜切果蔬产品的保鲜机理主要由以下几点。

[8]
1.1气调与保湿
壳聚糖具有成膜性。

壳聚糖大分子中含有大量游离氨基 (-NH2) 和羟基(-OH) , 易溶于酸性水溶液形成高粘度的胶体溶液，通过涂抹或浸泡，果蔬和食品表面将形成透明的壳聚糖薄膜。

[9]此膜对O2、CO2、C2H4具有一定的选择透过性。

[10][11]
鲜切果蔬的呼吸作用快，同时产生伤乙烯，不利于产品保鲜。

经处理的果蔬外层形成了一层薄膜，从而形成了一个微气调环境。

果蔬组织内外的气体交换变慢，导致果蔬对O2的吸收减少，同时也阻碍了CO2向外界扩散，[12]从而有效抑制了鲜切的呼吸代谢，延迟果蔬进入呼吸高峰期，减少了营养物质的消耗和乙烯的释放，从而达到延缓衰老的效果，起到保鲜作用。

[13]
1.2抑菌
由于切割造成细胞破裂，一些营养物质流失，给微生物的生长提供了有利的生存条件，增加了更多种类和数量的微生物对果蔬的污染机会易发生微生物浸染，内部组织受到微生物的浸染，重者造成食物中毒，并且切割还会降低果蔬组织自然抵抗微生物的能力。

3因此，高菌数是鲜切果蔬常面临的问题，微生物是导致切割果蔬腐败变质的主要原因之一。

[14]
壳聚糖膜可有效抑制细菌对鲜切果蔬的感染，杀菌[15]，从而达到保鲜效果。

抗菌的机理主要有以下几点：首先，壳聚糖有大量带正电荷的氨基，和微生物细胞膜表面带负电的物质相互作用，可导致细胞内营养物质发生流失，进而死亡；其次，当壳聚糖进入微生物体内，与微生物的脱氧核糖核酸、核糖核酸等相结合，可造成微生物生理功能的紊乱，死亡；最后，由于壳聚糖在微生物表面形成了一层致密的膜，阻止了微生物呼吸以及营养物质的转运，从而对细菌、真菌等微生物起到了抑制生长繁殖的作用。

[16]
1.3防褐变
果蔬经过切割处理后，会产生机械伤害，将刺激并诱导切口表面的组织发生酶促褐变反应，导致鲜切产品的整体的感官品质下降而且货架期明显缩短。

其外观色泽变化主要是发生了酶促褐变，不仅影响外观, 还导致了营养的损失。

酶促褐变的三大关键因素是酶、酶作用的底物和氧气。

引起酶促褐变的关键酶有：多酚氧化酶(PPO),过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、脂氧合酶(LOX)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等。

[17]壳聚糖能有效降低 PPO、POD 的活性, 抑制褐变。

巯基化后的壳聚糖具有还原性, 降低了水果中儿茶酚（1,2-(HO)2C6H4）被氧化成醌的机会; 而且壳聚糖在一定pH下对铜、铁和镍等金属离子有很强的螯合作用, 降低了这些离子的活性，从而减缓食品褐变[18][19]
壳聚糖不仅具有抑制有害酶的作用，还有激发有益酶的功效。

壳聚糖能使食品中超氧化歧化酶保持较高的活性，有利于清除超氧阴离子自由基。

5[20]自由基可以使组织产生过氧化物，减少自由基可以减弱活性氧对果蔬的伤害，另一方面还能降低膜脂的过氧化作用，减少乙烯生成，保持
果实的坚硬程度，保持果蔬的干物质含量。

减少氧气吸收，也可抑制合成花青素、降解叶绿素，果蔬得以较长时间保持原有色泽，从而保持果蔬良好的感官品质。

[21]
1.4食品添加剂的载体
鲜切果蔬切口部分即其表面，极易受到微生物侵染，目前，对于鲜切产品的杀菌主要是使用杀菌剂进行清洗，对其表面没有针对性，易渗透到果蔬组织内部，降低表面杀菌的效果。

[22]壳聚糖涂膜可作为食品添加剂的载体在控制鲜切产品微生物增长和延长货架期起到重要作用。

将杀菌剂添加入壳聚糖涂膜中，涂膜能将杀菌剂集中在鲜切果蔬表层,阻止其扩散到产品内部,结合上述壳聚糖涂膜的保鲜特性，可有效阻止各种微生物在产品表面生长繁殖，从而大大提高抑菌效果。

也可在涂膜中加入抗氧化剂达到延缓产品氧化酸败、变色和品质下降的目的。

也可根据需要在壳聚糖涂膜中添加食用色素、营养强化剂等食品添加剂, 不仅能够有效保持果蔬良好的感官质量、新鲜度，而且可提高产品的品质。

[13]
2壳聚糖涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用
早在20世纪80年代，美国、加拿大、日本等国家就已经开始开展壳聚糖在西红柿、草莓、黄瓜、芒果等果蔬保鲜方面的研究，并取得了一定研究成果。

[23]国内外现已广泛地将壳聚糖涂膜应用于鲜切果蔬的保鲜。

众多研究结果表明，壳聚糖在鲜切产品表面形成薄膜后，显著地抑制了呼吸作用、伤乙烯产生和酶促褐变等不利于鲜切果蔬保鲜的生理生化过程，延缓了生理的衰老、延长了货架期。

2.1壳聚糖涂膜在鲜切水果中的应用
水果类产品，因其本身色泽鲜艳，发生褐变等不良反应的体现极为明显，尤其是苹果等广受人们喜爱却极易氧化的水果。

鲜切产品往往最终都会进入超市的冷柜货架。

范林林等[24]为研究壳聚糖涂膜对鲜切苹果贮藏品质的影响，将鲜切寒富苹果（耐寒富士苹果）分别用质量分数0.5%、1.0%、1.5%的壳聚糖浸泡3min后沥干，用0.11 mm厚度的PE保鲜膜包装后置于4 ℃冷库中贮藏，每2d测定与成熟衰老相关的生理生化指标。

结果表明，适当质量分数的壳聚糖涂膜可保持了鲜切苹果果块的感官品质、延缓了营养物质的下降、抑制了微生物的生长繁殖，抑制了褐变，达到护色效果；壳聚糖涂膜也能较好地抑制多酚氧化酶活性，提高过氧化物酶活性。

在研究的3 种质量分数中，1.0%壳聚糖处理对鲜切苹果的保鲜效果最好，能在4 ℃冷库12 d贮藏期中维持鲜切苹果的较好品质。

张伟娜等[25]对鲜切苹果的实验表明，在0℃下，壳聚糖浓度为1.63%，浸泡时间为90s，对鲜切苹果有很好的保鲜效果，延缓了可滴定酸含量、褐变率和失重率等。

在实际应用当中，壳聚糖涂膜往往是与其他食品添加剂联用的。

Carvalho等[26]将质量分数2%的壳聚糖与500mg/L的反式
肉桂醛联用，处理了鲜切甜瓜，在4℃保存了20天。

结果表明，甜瓜生物膜和细胞壁结构的完整性高。

反式肉桂醛作为自由基清除剂和酶抑制剂，以壳聚糖涂膜作为载体，发挥良好作用，抑制了甜瓜果块的呼吸代谢，延缓了衰老，降低了细胞壁水解酶活性进而减少了生物活性物质的损失。

Irkin等[27]的研究表明，应用壳聚糖涂膜于鲜切蜜瓜，对青霉、镰刀菌和体外寄生曲霉有抑制作用，色泽比没有处理的对照样品好。

2.2 壳聚糖涂膜在鲜切蔬菜中的应用
王兆升等[28]于研究中，将壳聚糖作为主剂配得的涂膜液在4℃下对鲜切生姜进行涂膜保鲜实验。

结果表明，壳聚糖涂膜有效减轻了鲜切生姜在贮藏过程中的褐变、质量损失，抑制可溶性总糖及 Vc 的减少，抑制粗纤维的增加。

利用透射电镜观察鲜切生姜的细胞超微结构，发现，经质量分数1.5%的壳聚糖涂膜处理后，鲜切生姜的细胞质壁分离现象被延缓，抑制了细胞壁的降解以及细胞核、质体、线粒体的破坏和解体，保护细胞结构的完整性，从而延长了鲜切生姜的货架期，保证商品价值。

María V等 [29]通过对鲜切西兰花进行体内、体外实验，确定了壳聚糖涂膜具有抗菌性能，并且富含生物活性化合物（bioactive compounds，BC）和精油（essential oils，EO）。

实验结果表明，BC的富集提高了抗菌作用，而且在壳聚糖涂膜的保护下，西兰花的感官特性被良好保持。

研究还指出，壳聚糖涂膜丰富的BC和EO不仅很好地控制了西兰花本身已有的微生物，还能抑制大肠杆菌（E.coli）和单核细胞增生李斯特氏菌(L. monocytogenes.)的生长繁殖。

3 展望
壳聚糖涂膜的研究已经正在受到研究人员的重视，成为食品保鲜中的重要研究课题，慢慢趋于成熟。

但是仅仅依靠壳聚糖涂膜自身发挥作用还远远不够，不可忽视的一点是，它可作为食品添加剂的良好载体。

通过与其他抗菌成分或天然保鲜剂相结合，达到安全高效的保鲜效果是大势所趋。

未来的研究决不能仅局限于提高壳聚糖涂膜本身的性能。

Tahseen Kamalab等[30]研究中将一种新型的二氧化钛分散在壳聚糖中，形成一种纳米复合剂，通过一系列的实验，实验结果表明，二氧化钛/壳聚糖纳米复合物涂层对大肠杆菌表现出较高的抗菌性能。

很明显，壳聚糖可以与其他食品添加剂相辅相成，更好地发挥保鲜作用。

4 结语
综合以上的论述，可以看出，壳聚糖是一种来源十分广泛的大分子材料，与其他化学保鲜剂相比具有安全无毒的优点，具有良好的成膜性、抗菌性和生物相容性，从而解决了果蔬经切分受到机械伤后，一系列不良的生理生化反应，在鲜切果蔬的贮藏保鲜中达到气调、抑制微生物生长繁殖、防止鲜切果蔬发生氧化褐变以及酶促褐变等效果，能够大大保证鲜切产品的商品价值。

但
是在未来的发展中，要注意不能停滞于改善壳聚糖膜的自身性能，应注重壳聚糖涂膜与其他食品添加剂相结合的相关研究，这是一个十分有价值的发展方向。

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致谢
本次论文的顺利完成，离不开各位老师和同学们的关心和帮助。

在此，感谢林艺芬老师和林河通老师的用心的教学，他们倾注了大量的心血授予我知识，给我带来了偌大的启发和指导。

同时也感谢这篇论文所涉及到的各位学者。

本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。