保鮮劑在蔬菜貯運(yùn)中的研究進(jìn)展

　　摘要采后蔬菜是鮮活易腐的農(nóng)產(chǎn)品，由于自身生理代謝旺盛、病原微生物的侵染、貯藏方法不正確等問題在貯運(yùn)中極易出現(xiàn)腐爛損耗。正確使用保鮮劑不僅能夠保持蔬菜的品質(zhì)，還能為貯存運(yùn)輸提供便利。近年來，保鮮劑在蔬菜采后保鮮、貯藏及流通中發(fā)揮著越來越重要的作用。該文在簡述保鮮劑原理的基礎(chǔ)上，按保鮮劑的保鮮機(jī)理及特性對保鮮劑進(jìn)行了分類，并從生物保鮮劑、化學(xué)保鮮劑、植物生長物質(zhì)類保鮮劑、食品添加劑類保鮮劑4個方面介紹了蔬菜保鮮劑的原理和特性。重點(diǎn)闡述植物源、動物源、微生物源及化學(xué)源保鮮劑在蔬菜貯運(yùn)中的研究進(jìn)展。最后對保鮮劑向高效保鮮、安全衛(wèi)生、以及復(fù)合型保鮮劑的開發(fā)研究等方向的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

　　關(guān)鍵詞保鮮劑;原理;分類;保鮮貯藏;蔬菜

　　新鮮蔬菜含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，能為人體提供纖維素、維生素(如維生素、維生素等)及礦物質(zhì)(如鈉、鐵、鋅等)等營養(yǎng)素。蔬菜中富含的纖維素可以加強(qiáng)腸胃蠕動，促進(jìn)消化，維生素及礦物質(zhì)元素能有效提高人體自身的免疫力，預(yù)防慢性疾病[1]。

　　采后蔬菜由于后熟作用，活躍的生理活動消耗了其自身的相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)，同時受微生物等的侵染更會加速其腐敗變質(zhì)，而有效的保鮮技術(shù)不僅能保證在貯運(yùn)中蔬菜的營養(yǎng)物質(zhì)得到最大限度的保存，而且有利于延長蔬菜的保藏期，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值。目前我國現(xiàn)有的蔬菜貯藏保鮮技術(shù)有溝藏、窖藏、氣調(diào)保鮮、生物保鮮、低溫保鮮、輻照保鮮和保鮮劑等。其中，保鮮劑保鮮技術(shù)不僅設(shè)備投資小、節(jié)能降耗、簡便易行[2]，而且可以延緩蔬菜采后衰老，減少貯藏病害，防止品質(zhì)劣變，提高物理保鮮技術(shù)的保鮮效果。

　　本文按保鮮劑的保鮮機(jī)理和保鮮劑的特性對保鮮劑進(jìn)行了分類，并重點(diǎn)從植物源、動物源、微生物源及化學(xué)源的角度對保鮮劑在蔬菜保鮮貯藏中的研究進(jìn)展進(jìn)行了闡述，以期為進(jìn)一步開發(fā)高效保鮮、安全衛(wèi)生、復(fù)合型保鮮劑以及解決蔬菜貯運(yùn)中的相關(guān)保鮮難題提供參考。

　　1蔬菜保鮮劑保鮮原理

　　蔬菜在采后貯運(yùn)過程中主要由于呼吸蒸騰作用、病原微生物侵染、機(jī)械損傷等問題引起腐爛損耗。保鮮劑在蔬菜采后貯運(yùn)保鮮應(yīng)用中占有重要的地位，其保鮮效果顯著。蔬菜保鮮劑保鮮原理概括起來可以分為以下幾種：(1)殺菌防腐，直接殺死或利用自身含有的抗菌活性物質(zhì)對蔬菜中的腐敗菌產(chǎn)生抑殺作用。(2)抑制或吸附乙烯，降低呼吸速率來調(diào)節(jié)貯藏期內(nèi)蔬菜自身的生理代謝，減少蒸騰作用引起的水分散失，維持蔬菜良好的品質(zhì)。(3)抑制蔬菜內(nèi)部酶活性，防止變色，維持良好的感官效果。(4)抗氧化，防止蔬菜品質(zhì)劣變。

　　2蔬菜保鮮劑的分類及其特點(diǎn)

　　現(xiàn)有的蔬菜保鮮劑按蔬菜保鮮劑的保鮮機(jī)理可分為五大類：防腐殺菌類保鮮劑、涂膜類保鮮劑、生理活性調(diào)節(jié)類保鮮劑、乙烯抑制脫除類保鮮劑、氣體發(fā)生調(diào)節(jié)劑類保鮮劑。各類別及其原理詳見表。按照蔬菜保鮮劑自身的性質(zhì)可分為四大類：生物類保鮮劑、化學(xué)類保鮮劑、植物生長物質(zhì)類保鮮劑、食品添加劑類保鮮劑。

　　2.1生物保鮮劑

　　生物保鮮劑可分為從植物根、莖、葉的部位提取的植物源保鮮劑、從動物體內(nèi)或代謝產(chǎn)物中提取的動物源保鮮劑和從微生物中提取的微生物源保鮮劑等，各類別及其優(yōu)缺點(diǎn)詳見表。生物保鮮劑通過浸泡、噴淋或涂膜等的方式將動植物、微生物中一些具有殺菌或抑菌活性的物質(zhì)應(yīng)用于蔬菜保鮮中，抑制或殺死蔬菜中的微生物，將蔬菜與空氣隔離，減緩蔬菜自身的氧化作用，調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的氣體成分及相對濕度從而達(dá)到防腐保鮮的目的[3]。

　　生物保鮮劑不僅可以很好地維持蔬菜的營養(yǎng)價值和食用特性,同時也能避免使用保鮮劑產(chǎn)生的二次污染。 植物源保鮮劑近年來，基于生物保鮮理論的不斷發(fā)展，其相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究也蓬勃發(fā)展，植物體內(nèi)各種具有防腐保鮮和抑菌抗氧化物質(zhì)被大量開發(fā)[6]。目前常用的植物源保鮮劑主要有植物精油類、中草藥類、香辛料類、植物多糖類、酚類。起到防腐保鮮功能的是植物源保鮮劑中的化學(xué)成分。

　　植物精油是從水果和蔬菜中提取的天然抗氧化劑和抗菌脂質(zhì)物質(zhì)，屬于植物的次級代謝物，是具有強(qiáng)烈香氣的揮發(fā)性物質(zhì)，并參與植物本身的防御[7]。由于精油分子量較小,能同水蒸氣一起蒸出，常溫下呈揮發(fā)性的油狀液體，液體中含有的低分子物質(zhì)可通過抑制或干擾微生物的能量代謝和對微生物的細(xì)胞膜產(chǎn)生作用，從而實(shí)現(xiàn)較好的殺菌抑菌功能[4]。

　　葡萄柚皮中提取的精油對金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、副傷寒沙門氏菌、創(chuàng)傷弧菌以及液化沙雷氏菌等腐敗菌表現(xiàn)出廣譜抗菌活性[8]。中草藥中含有的特殊成分對細(xì)菌、真菌有較好的抑制或滅殺作用，因此對蔬菜也有較好的保鮮效果。從中草藥中提取的丁香、肉桂、黃連是三種典型的抑菌提取物，由它們提取的丁香酚、肉桂醛、小檗堿抑菌效果也很突出[9]。

　　其作用機(jī)理主要是通過疏水性小分子有機(jī)化合物干擾、溶破微生物細(xì)胞膜組織從而抑制微生物生長，或降低微生物體內(nèi)生物酶活性、抑制微生物正常生理活動;同時在蔬菜表面成膜防止其水分散失過快，減少氧氣的滲入，降低植物細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度，減少呼吸作用的引起的底物消耗，從而保證蔬菜的品質(zhì)并有效延長其貯存時間[10]。目前用于蔬菜保鮮的香辛料主要有：菊科蒿屬植物，樟科樟屬植物，蕓香科九里香屬植物，蕓香草、禾本科香茅，桃金娘科桉屬中的檸檬桉、藍(lán)桉等，姜黃屬、姜科砂仁屬中某些種;唇形花科紫蘇等[11]。

　　香辛料中的酚類物質(zhì)主要包括黃酮、黃烷醇、黃烷酮、黃酮醇和花青素,這些物質(zhì)同香辛料中萜烯、單帖和倍半萜類的精油物質(zhì)都具有顯著的抗氧化、抗菌、抗病毒等功能。植物多糖是一類天然大分子化合物，它由植物體內(nèi)糖苷鍵連接醛糖或酮糖形成。具有抗腫瘤、抗衰老、免疫調(diào)節(jié)、降血糖等多種生物活性。多糖在蔬菜保鮮過程中的作用原理為：通過在蔬菜表面成膜從而、控制氣體交換、控制水分的蒸發(fā)抑制微生物的生長。

　　從松樹、胡麻、紫蘇、葡萄籽等植物中提取的天然酚類物質(zhì)因其結(jié)構(gòu)上多具苯環(huán)和羥基，因此其抗氧化能力較強(qiáng)，具有廣譜抗菌能力的TP、單寧酸、兒茶酚等酚類物質(zhì)，這些酚類物質(zhì)具有抗氧化、抑菌的活性[12]。TP不僅能降低采后香菇、青椒的呼吸強(qiáng)度，其自身還原性還可保護(hù)葉綠素、紅花黃、胭脂紅和維生素、胡蘿卜素等天然色素在光照下發(fā)生氧化褪色，茶多酚處理可以較好地維持蔬菜的感官指標(biāo)。

　　2.1.2動物源保鮮劑

　　動物源保鮮劑是指從動物分泌物或動物體內(nèi)提取的蜂膠、殼聚糖等天然抗菌活性成分，因其具有的天然殺菌、防腐功能，也常用于蔬菜的保鮮。甲殼素是昆蟲、頭足類動物和甲殼類動物的真菌細(xì)胞壁和外骨骼的主要成分，甲殼素產(chǎn)量僅次于纖維素，但由于其在水、有機(jī)和生理介質(zhì)中具有不溶性，使甲殼素的應(yīng)用受到限制[13,14]，殼聚糖是甲殼素脫乙酰基得到的天然多糖，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　它優(yōu)異的成膜性，生物相容性，生物安全性，抗氧化和廣譜抗菌活性使其可作為一種可食性涂膜材料，在延長許多作物的采后壽命，降低水分損失、呼吸強(qiáng)度、乙烯生成以及提高硬度，保持果實(shí)品質(zhì)和耐貯藏性等方面具有顯著的效果。殼聚糖的主要抑菌原理是阻止細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸，它通過吸附在細(xì)胞表面，形成一層高分子膜包裹住細(xì)胞表面，抑制微生物生理活動;滲透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，絮凝細(xì)胞體內(nèi)陰離子細(xì)胞質(zhì)干擾細(xì)胞正常生理活動[15,16]。

　　蜂膠是蜜蜂采集植物所分泌的樹膠及樹脂類物質(zhì)后經(jīng)自身上顎分泌物所形成的一種褐色膠狀物。在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，蜂膠及其提取物具有防腐，抗炎，抗氧化，抗菌，抗真菌，抗?jié)�瘍，抗癌和免疫調(diào)節(jié)特性[17]。蜂膠在蔬菜保鮮中的應(yīng)用主要是作為抗菌素和抗氧化劑[18]：通過控制微生物的污染來延長蔬菜的保質(zhì)期;作為抗氧化劑，通過防止脂質(zhì)過氧化來延長保質(zhì)期和降低蔬菜內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，推遲萎蔫，減少蔬菜品質(zhì)的下降的功效。蜂膠不僅具有良好的抗氧化和抗菌特性，而且其毒性低。

　　2.1.3微生物源保鮮劑微生物產(chǎn)生的某些次生代謝物具有抑菌殺菌效果，可以用于蔬菜的防腐保鮮，常見的有抗生素、溶菌酶、細(xì)菌素、蛋白酶、過氧化氫和有機(jī)酸等次生代謝產(chǎn)物。微生物生長繁殖周期短，可通過人工來控制其發(fā)酵環(huán)境，受季節(jié)、地域和病蟲害等條件的限制較小，因此該保鮮技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。微生物菌體對蔬菜進(jìn)行防腐抑菌及保鮮主要通過拮抗[19]、競爭作用抑制或直接殺滅病害菌。常見的乳酸鏈球菌素(Nisin)、納他霉素(Natamycin)和曲酸等微生物次生代謝產(chǎn)物都具有較好的殺菌抑菌作用。

　　2.2化學(xué)保鮮劑化學(xué)保鮮劑是利用某些無毒無異味且對人體無害的化學(xué)藥劑來抑殺蔬菜表面、內(nèi)部或貯運(yùn)環(huán)境中的微生物;通過調(diào)整貯藏環(huán)境中的氣體成分，從而實(shí)現(xiàn)蔬菜的保鮮。相較于冷藏、氣調(diào)、輻射處理等物理手段的保鮮技術(shù)，化學(xué)保鮮方法優(yōu)勢在于其設(shè)備投資小、節(jié)能降耗、使用成本較低、簡便易行、安全性較高，因而應(yīng)用較為廣泛。

　　2.3植物生長物質(zhì)類保鮮劑植物生長物質(zhì)是在植物生長和發(fā)育起著調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)，包括植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑�，F(xiàn)有的植物生長調(diào)節(jié)劑根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同主要分為兩類：一類具有與植物激素類似的分子結(jié)構(gòu)和生理效應(yīng)，如吲哚丙酸、吲哚丁酸等;另一類結(jié)構(gòu)完全不相同但其具有與植物激素類似的生理效應(yīng)，如萘乙酸、矮壯素、三碘苯甲酸、乙烯利、多效唑等[2]。

　　2.3.1植物激素人為地調(diào)節(jié)外源植物生長激素能夠延緩植物的衰老，促進(jìn)蔬菜成熟衰老的主要激素是脫落酸和乙烯，通過Ag、硫代硫酸銀、甲基環(huán)丙烯(MCP)等這些物質(zhì)與乙烯競爭結(jié)合受體，控制乙烯合成過程中的關(guān)鍵酶從而抑制乙烯與植物受體相結(jié)合，從而抑制因乙烯作用而帶來的植物細(xì)胞衰老過程。

　　2.3.2植物生長調(diào)節(jié)劑植物生長調(diào)節(jié)劑根據(jù)其具體作用可分為：促進(jìn)劑、抑制劑和延緩劑。其中抑制劑和延緩劑常用于蔬菜保鮮。水楊酸(SA)及其類似物可以作為天然生長抑制劑用于蔬菜采后貯藏保鮮。茉莉酸甲酯(methyljasmonate，MeJA)作用于植物的正常生長發(fā)育和逆境反應(yīng)，它廣泛存在于植物界中，是植物天然產(chǎn)生的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)[20]。

　　2.4食品添加劑類保鮮劑食品添加劑是指在食品中加入的化學(xué)合成或者天然物質(zhì)從而滿足改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要。常用在蔬菜貯藏保鮮中的食品添加劑有防腐劑類，如對羥基苯甲酸酯類及其鈉鹽、2,4二氯苯氧乙酸、ε聚賴氨酸鹽酸鹽、穩(wěn)定態(tài)的ClO、山梨酸及其鉀鹽;抗氧化類，如抗壞血酸、抗壞酸鈣、抗壞血酸鈉、硫代二丙酸二月桂酯、植酸等。GB27602014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》對食品添加劑的使用量及使用范圍都制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，避免過量使用。

　　3保鮮劑在蔬菜貯運(yùn)中的研究進(jìn)展

　　3.1植物源保鮮劑研究進(jìn)展

　　植物源保鮮劑純天然、高效安全，能較好地維持蔬菜的營養(yǎng)價值和食用特性，可以貯藏保鮮中提供大量的生物活性化合物，這些化合物的抗氧化和抗菌活性在改善采后蔬菜質(zhì)量的同時避免了二次污染[21]。MARIANA等[22]研究發(fā)現(xiàn)石榴皮中的提取物(PPE)在清除自由基和抑制真菌(如灰霉病、青霉菌和鐮刀菌)以及食源性細(xì)菌病原體(金黃色葡萄球菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌)方面功效顯著，PPE可以作為天然抗氧化劑和抗菌劑可用于維持采后蔬菜的質(zhì)量。

　　ANG等[23]使用7mg/mL的石榴果渣提取物作為洗滌劑處理甜菜和芥菜，發(fā)現(xiàn)該提取物殺滅葉表的單核細(xì)胞增多性李斯特菌的效果與0.05mg/mL次氯酸鈉的洗滌后的效果相當(dāng)。植物源保鮮劑可以與化學(xué)保鮮劑復(fù)配使用以提高其保鮮效果。EE等[24]使用5g/L花生皮提取物(PSE)和0.5g/L芐索氯銨乳液的組合保鮮劑對萵苣進(jìn)行洗滌處理，研究表明該復(fù)配保鮮劑能夠大幅度降低萵苣葉表面上單核細(xì)胞增多性李斯特菌和大腸桿菌O157：H7的計(jì)數(shù)。多糖在蔬菜保鮮中的研究主要是針對多糖類涂膜保鮮方面。

　　BANU等[25]研究表明海藻凝膠內(nèi)含有的黃酮類化合物、皂甙和鞣質(zhì)等抗真菌活性物質(zhì)存在著明顯的抑菌作用，涂抹海藻凝膠可以使番茄在貨架期內(nèi)保持良好的品質(zhì)。OSE等[26]研究認(rèn)為，從海藻中提取的海藻酸鹽低聚糖(AOS)對采后果蔬保鮮效果主要是通過延遲脫落酸(ABA)和ABA偶聯(lián)物的積累來保持果實(shí)品質(zhì)和延長其保質(zhì)期，AOS抑制了與ABA信號傳導(dǎo)以及細(xì)胞壁變性相關(guān)的基因表達(dá)。

　　3.2動物源保鮮劑研究進(jìn)展

　　殼聚糖不僅具有生物降解性、抑菌性、抗氧化性以及無毒性以外，還具有優(yōu)異的成膜性能，可作為可食用薄膜或涂層。然而，殼聚糖僅溶于稀釋的有機(jī)酸性溶液，限制了其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用和使用，因此常通過在殼聚糖的羥基或氨基處引入官能團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，來獲得具有增強(qiáng)溶解度和生物活性的新衍生物[27]，或與其他保鮮劑進(jìn)行復(fù)配來增強(qiáng)其保鮮效果。

　　ORTUNATI等[28]使用殼聚糖鹽酸鹽保鮮劑對長葉萵苣進(jìn)行保鮮涂層處理，通過FESEM(場發(fā)射掃描電子顯微鏡)的形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)該涂層在生菜葉上分布良好且均勻，不會對食品的功能產(chǎn)生負(fù)面影響，從而保證了萵苣的正常呼吸且對灰霉菌起到了一定的抑制作用。ESPERANZA等[29]通過使用組裝的海藻酸鈉和殼聚糖可食性納米級涂層對番茄進(jìn)行涂膜保鮮處理，研究發(fā)現(xiàn)該涂層處理明顯減少了番茄的失重率以及微生物生長，減少了氣體交換和乙烯產(chǎn)生，保持果實(shí)硬度和色澤，延長了果實(shí)貨架期。

　　動物源保鮮劑與植物源保鮮劑之間可以復(fù)配進(jìn)行保鮮處理來提升保鮮效果，ASGAR等[30]研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用蜂膠或肉桂油提取物作為可食用涂料對辣椒進(jìn)行處理均可以起到一定的抑菌效果，但聯(lián)合處理的效果優(yōu)于單獨(dú)處理，且能使辣椒炭疽病的發(fā)病率顯著降低，推遲了辣椒的轉(zhuǎn)色，延緩了可溶性固形物含量的降低，保證了采后辣椒的貯藏品質(zhì)。線粒體中的能量代謝在延緩采后果蔬衰老、增強(qiáng)采后果蔬對非生物脅迫和真菌感染的抵抗力方面起關(guān)鍵作用。

　　CHEN等[31]認(rèn)為殼聚糖涂層能使得參與三羧酸(TCA)循環(huán)的關(guān)鍵代謝物保持在較高水平，通過降低能量消耗速率來延緩采后果蔬的衰老，殼聚糖還可以通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)與抗病有關(guān)的酶活性變化，產(chǎn)生植保素、酚類化合物等抗菌物質(zhì)、誘導(dǎo)病程相關(guān)蛋白，產(chǎn)生新的激發(fā)子誘導(dǎo)植物一系列防御反應(yīng)等方式提高蔬菜的結(jié)構(gòu)抗病性，提升貯藏保鮮品質(zhì)。

　　4總結(jié)與展望

　　我國農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)已極大豐富，農(nóng)產(chǎn)品特別是蔬菜類產(chǎn)品,在采后、貯藏、流通等化解中越來越需要進(jìn)行快速、低能耗、低成本及產(chǎn)地化的保鮮處理。蔬菜保鮮劑有著非常廣闊的市場及應(yīng)用前景。但是保鮮劑在蔬菜貯運(yùn)保鮮中的應(yīng)用還存在以下幾點(diǎn)問題：

　　(1)保鮮劑的保鮮機(jī)制不明確。目前大部分研究只集中于保鮮劑對蔬菜采后保鮮效果即蔬菜的貯藏過程中的營養(yǎng)品質(zhì)和生理生化的的變化，但對于研究保鮮劑自身的保鮮機(jī)理方面相對較少，基礎(chǔ)理論的研究也不夠深入。

　　(2)如茶多酚因其保鮮機(jī)理只適用于一些易于涂膜處理的蔬菜，對其的保鮮研究大多集中于與此，而對于使用茶多酚對一些(如菠菜、芹菜、韭菜等)組織纖細(xì)脆嫩、不易進(jìn)行涂膜處理等特殊種類的蔬菜應(yīng)用保鮮處理還需要更進(jìn)一步的研究。

　　(3)保鮮劑不能盲目復(fù)合來協(xié)同作用。閆師杰等[50]使用中草藥丁香、大黃、高良姜提取液組合相較與只使用丁香、大黃提取液保鮮青椒，反而加速了青椒的軟化腐爛。

　　未來保鮮劑的發(fā)展趨勢應(yīng)當(dāng)遵循廣譜、高效、安全、復(fù)合的原則不斷在蔬菜保鮮領(lǐng)域研究開發(fā)出高效、安全、低毒和低殘留的新型化學(xué)保鮮劑。生物保鮮劑還應(yīng)當(dāng)對一些保鮮劑的提取技術(shù)進(jìn)行改良,來降低生產(chǎn)成本，保鮮劑還可以與高壓脈沖電場(PEF)、低溫等離子體等物理保鮮技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于蔬菜保鮮，PEF與生物保鮮劑(Nisin、溶菌酶、片球菌素、有機(jī)酸、丁香油等)的復(fù)合使用一方面在抗菌范圍上作用更廣，效果也更突出，另一方面復(fù)合使用具有更好的穩(wěn)定性和安全性。這不僅是當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品市場發(fā)展的直接需求，也會成為食品保鮮產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大前進(jìn)動力。

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　　作者：張悅，李安，趙杰，潘立剛

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