壳聚糖的保鲜研究与应用

研究生课程论文

(2012-2013学年第一学期)

壳聚糖的保鲜功能研究与应用

研究生：段光慧

提交日期：2013年6月6日研究生签名：

壳聚糖的保鲜功能研究与应用

摘要：壳聚糖是一种天然高分子化合物，具有无毒、安全、易成膜、抗菌等特性。本文从壳聚糖功能研究出发，主要介绍了壳聚糖保鲜果蔬的机理，综述了壳聚糖在果蔬保鲜中的各种最新研究进展，以及其在实际生产中的具体应用, 分析了目前研究中存在的问题并对发展方向作出展望，旨在为实现壳聚糖在农业上的生产化应用提供理论依据。

关键词：壳聚糖；保鲜；应用；

Abstract:Chitosan is a natural polymer, and non-toxic, safe, easy-film, antibacterial. From study on chitosan function, the article mainly introduces the mechanism of chitosan fresh-keeping of fruits and vegetables, and summarizes the latest research progress of chitosan in preservation of fruits and vegetables, as well as its concrete application in actual production. It also analyzes the existing problems in the research and forecasts the development direction, in order to provide theoretical basis for the realization of chitosan in agriculture production and application.

Key words: chitosan; freshness; application;

1 引言

甲壳素(chitin)又名甲壳质。是由Ｎ-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键缩合而成的。它广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中，是一种天然高分子的多糖化合物。经脱乙酰基后形成的壳聚糖（chitosan）具有纯天然生物活性。是目前世界上唯一含阳离子的动物性纤维，且无毒副作用，对人体有良好的亲和性，可螯合重金属。被科学家誉为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的“第六生命要素”[1]。被广泛应用于农业、医学、工业纺织、渔业和化妆品美容等行业。随着人们生活水平提高，广谱、高效、安全的天然防腐抗菌剂的开发受到了人们的普遍关注。壳聚糖由于具有生物可降解性、生物相容性、生物无毒性和抗菌活性等特点，使其成为天然防腐抗菌剂开发的研究热点之一[2]。本文综述了壳聚糖在果蔬保鲜方面的功能研究与应用。

2 壳聚糖的理化特性

壳聚糖又名脱乙酰基甲壳素、聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，系甲壳素脱乙酰基的产物，是一种阳离子高分子直链多糖。壳聚糖不溶于水及一般有机溶剂，能溶于大部分有机酸的水溶液而形成一种玻璃状的胶状物(相对分子量小于8000的壳聚糖可直接溶于水而不必借助于酸的作用，并能发生诸如水解、烷基化、氧化、还原、螯合、絮凝、吸附等多种化学反应[3]，这些特性使壳聚糖在许多领域得到了广泛应用。

壳聚糖具有许多优良的功能性质和潜在的应用价值，主要表现在：(1) 呈白色或灰白色, 略有珍珠光泽，半透明的片状固体；(2) 不溶于水和碱溶液，可溶于稀酸，在pH=5.6时，其活性最大；(3) 壳聚糖经过交联反应能形成与人工合成的螯合树脂极为相似的聚合物，有一定的机械强度和重复使用性，螯合金属子的性能也大大改善；(4) 壳聚糖溶液存放期间要发生降解，因此壳聚糖溶液要现配现用；(5) 安全、无毒且具有良好的成膜性能，壳聚糖保鲜果蔬就是利用它在果蔬表面形成一层无色透明的薄膜而实现的；(6)具有杀菌消毒的作用。

3壳聚糖的保鲜作用机理

（1）羟基和氨基的作用：①由于壳聚糖分子内含有羟基和氨基，因此具有良

好的成膜性[4]。将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表面，或者将果蔬放在壳聚糖溶液里浸蘸晾干后即在果蔬表面形成一层无色透明的可食性半透膜，使果实表面形成微气调环境，进而调节水果采后的生理代谢过程，如：防止果蔬失水、抑制果蔬呼吸、延缓细胞衰老、减少果蔬在贮藏过程中的营养损失和腐烂，因此可延长果实贮藏寿命，具有良好的保鲜作用[5]。另壳聚糖中含有的羟基和氨基使其可以螯合助氧化的金属离子如Fe2+、Ni3+等防止果蔬变色，延缓营养物质下降。同时，壳聚糖分子中的氨基具有还原性，可以清除水果体内的活性自由基从而减少细胞的膜脂过氧化，延缓水果组织衰老。壳聚糖还可以有效调节果蔬呼吸强度和水分蒸发，涂膜能阻止果蔬呼吸产生的CO2散失和大气中O2渗入，降低内源O2/CO2比值，从而抑制果蔬呼吸强度，减少果蔬内物质转化与呼吸基质的消耗[6]。还可以减少活性氧的形成和自由基的产生，直接影响组织有氧代谢的进行，从而减缓膜脂过氧化作用和细胞膜的损伤[7]。

（2）壳聚糖具有极好的阻气性:果蔬经壳聚糖处理后可在表面形成一层透明薄膜,限制果蔬与大气交换,使果蔬内部形成一个低O2和高CO2的微环境,从而抑制呼吸作用、乙烯产生及膜脂过氧化等需氧生理生化过程，在一定程度上能够延缓果实衰老,减少腐烂,保持果蔬品质,延长果蔬的贮藏寿命[8]。

4 壳聚糖在果蔬保鲜方面的研究与应用

冯守爱等[9]研究了壳聚糖保鲜膜的制备、性能和应用。研究表明，对于壳聚糖,涂膜保鲜的方法是将壳聚糖的低酸溶液喷涂在果蔬或鲜肉制品的表面,干燥后就可在水果表面形成一层聚合物保鲜膜。制膜保鲜可以将壳聚糖制成单一膜,也可以制成壳聚糖与其它物质的复合膜。将一定量的壳聚糖溶解在体积比为1%的乙酸水溶液中,加热搅拌,使其充分溶解,制得壳聚糖溶液。将壳聚糖溶液，超声脱气后,定量涂布于铺有聚四氟乙烯的玻璃板上,于一定温度下干燥,便可制得壳聚糖膜。此外,壳聚糖还可以与淀粉、纸浆、硬脂酸、甘油等复合成膜用于食品包装。将壳聚糖与淀粉、水混合均匀制成薄膜、干燥,经碱溶液处理,可制成壳聚糖淀粉合成食品包装膜,此膜可食、无毒、耐油、抗张强度高,不溶于冷、热水,