张 茜,李 洋,王磊明,冯 刚,李田田

(东北林业大学工程技术学院,黑龙江哈尔滨 150040)

21世纪以来,经济飞快发展,人们生活质量日渐提高,对饮食的要求也越来越高。果蔬营养丰富,在居民日常饮食中必不可少。但果蔬通常会受季节与地域的限制,并且采摘后生理活动仍然进行,又因运输搬运过程中也会造成果蔬的机械损伤,易受病菌侵害感染,则在贮藏和销售等环节中易变质腐烂,造成损失和浪费。数据显示,我国每年因为腐烂造成的果蔬损失高达总产量的 20%～30%,而美国则只有1.7%～5.0%[1],因此探索简单有效又经济健康的果蔬保鲜方法十分必要。目前多采用化学合成药剂进行果蔬保鲜,虽然防腐效果良好,但若长期使用这类化学合成物质,对生态和身体造成的伤害极大,严重的甚至可致癌、致畸、致突变[2]。本研究对生物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用研究进展进行了综述,并对当前生物保鲜剂应用存在的问题及今后的研究方向进行了展望。

1 生物保鲜剂的保鲜机理

生物保鲜剂是指从动植物、微生物中提取或通过生物工程技术获取的安全、健康、无毒的保鲜剂。它将具有抑菌或杀菌活性的天然物质配制成适当浓度的溶液,通过浸泡、喷淋或涂膜等方式应用于生鲜食品中,从而起到防腐保鲜的效果。其作用机理可概括为[3]:抑制酶活性,防止果蔬变色,维持果蔬良好感官效果;抑制或杀死果蔬中的腐败菌,使果蔬保持新鲜;抗氧化,防止果蔬品质劣变;保护膜可防止微生物侵袭,减少水分散失,保持果蔬良好品质。

生物保鲜剂纯天然,且高效安全,广泛应用于生产生活中,已经成为果蔬保鲜技术的研究热点。生物保鲜剂能较好地维持果蔬的营养价值和食用特性,也避免了二次污染[4]。生物保鲜剂来源广泛,自然界中就蕴藏着丰富的生物活性物质资源。目前,按来源不同可将生物保鲜剂的种类分为植物类保鲜剂、动物类保鲜剂、微生物类保鲜剂和生物酶类保鲜剂等,各类型及优缺点见表1。

表1 生物保鲜剂类型及优缺点Table 1 Types，advantages and disadvantages of biopreservatives

2 植物源保鲜剂

植物类保鲜剂来源广泛,安全无毒且实用性强,可从果蔬、中草药、香辛料等多种植物中收集,并且很多成分都具有明显防腐保鲜功能,现阶段已广泛应用于果蔬保鲜研究中[12]。据成分性质的不同,可分为中草药、植物精油、酚类物质、生物碱以及植物多糖等几大类。近年来我国植物源果蔬保鲜剂的专利产品,主要是不同植物提取物及主要抑菌活性成分与其他可食性成分进行复配的制剂,其对不同的果蔬表现出不同程度的保鲜或抑菌效果,详见表2。

表2 近年来我国部分植物源果蔬保鲜剂专利产品目录Table 2 Chinese part of the plant source of fruits and vegetables preservative patent product directory in recent years

2.1 中草药

中草药具有疏水性的小分子有机化合物能够干扰微生物细胞膜组织,甚至溶破,从而抑制或杀死微生物;还可减小酶的活力,降低生理活动强度;形成厚度适宜、透气性适当的膜,可防止水分散失过快,控制O2渗入速度,进而调控呼吸强度,防止营养物质过快消耗,从而有效延长果蔬贮存时间[2324]。

梁清志等[25]在常温(28～30 ℃)贮藏条件下研究百部、虎杖和高良姜3种中草药混合提取物对“爱文”和“台农1号”两种类型芒果品质的影响,发现芒果病果率与失重率均降低,保持了较高硬度。并且还能显著延缓芒果可溶性固形物的积累、维生素C和可滴定酸的降解,从而使芒果品质得到有效保持。红地球葡萄经紫丹参、甘草、厚朴、丁香这4种中草药的提取液涂膜处理后,衰老延缓,品质下降减缓,失重率与腐烂率也均减少,还原糖和可溶性固形物含量下降的速率减缓;就保鲜效果而言,甘草和厚朴提取液的保鲜效果最为显著,丁香和紫丹参次之[26]。将鲜切皇冠梨浸泡在乌梅提取液中5 min,再将其用保鲜膜和托盘进行密封包装,温度条件设置为4 ℃,贮藏9 d后发现乌梅提取液可使VC损失减少,可溶性固形物、相对电导率下降速度减缓,水分损失也会相应减少[27]。

2.2 植物多糖

植物体内的醛糖或酮糖通过糖苷键连接起来形成的天然大分子化合物即为植物多糖,具有降血糖、抗衰老、抗肿瘤、免疫调节等多种功效[28]。植物多糖还具有良好的成膜性及阻气性,能够显著抑制果蔬采后理化特性和感官特性的变化,有效延缓衰老[29],在果蔬保鲜中应用广泛,多用来进行糖类涂膜保鲜[30]。

近年来果蔬涂膜处理方式受到普遍关注,适宜的涂膜处理可保护果实果皮,抑制果实呼吸,保持可溶性固形物含量,减少失水等,以提高果实耐贮性[31]。琯溪蜜柚经可溶性淀粉膜液、羧甲基壳聚糖膜液及魔芋葡甘聚糖复合膜液涂膜保鲜后,发现涂膜保鲜能有效延长柚子保鲜期,其中,可溶性淀粉膜、羧甲基壳聚糖膜、魔芋葡甘聚糖薄膜对蜜柚的保鲜期分别能达到80、90、120 d[2]。Marcela Chiumarelli等[33]研究了柠檬酸浸渍(5 g/L)和木薯淀粉涂层(10 g/L，含有和不含10 g/L甘油)的组合对芒果的保鲜作用,结果表明木薯淀粉可食用涂膜和柠檬酸浸渍促进了芒果片呼吸速率的降低,延迟了类胡萝卜素的形成和褐变反应,芒果的质地和颜色均得到很好的维持,延长了储存时间。为探索南丰蜜桔的保鲜新技术,利用凤仙透骨草提取液与羧甲基纤维素(CMC)复合可食性涂膜对“杨小2,6南丰蜜桔”进行处理,发现果实采后腐烂情况及水分损失均得到了抑制,同时延缓抗坏血酸、可溶性固形物及可滴定酸含量的下降。对比CMC涂膜,复合涂膜对降低果实腐烂效果显著,同时又诱导了β1,3葡聚糖酶和几丁质酶活性的上升,说明复合涂膜对于南丰蜜桔的保鲜切实可行[34]。

2.3 植物精油

植物精油是指从植物根、茎、叶、花、皮、全草、果实中提取的植物次生代谢产物,分子量小可随水蒸气蒸馏,具有一定芳香气味和较强挥发性的油状物质。精油及其成分毒性低、抑菌作用明显、对环境的影响也很小,是果蔬贮藏保鲜中实用有效的杀菌剂[3537]。例如,柠檬精油能显著抑制C.gloeosporioides和R.stolonifer菌丝生长[38];椪柑、沙糖桔、柑橘精油对P.italicum和P.digitatum菌丝生长和孢子萌发也具有很强的抑制作用[3942]。此外,喜马拉雅山飞蓬属、茶树、柠檬香草植物精油对抑制G.citriauranti、B.cinerea、R.stolonifer、尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、核盘菌(Sclerotiniasclerotiorum)孢子萌发和菌丝生长[4345]效果显著。

植物群体含有各种类型的天然杀菌物质,其组成复杂,使得病原菌较难产生抗性。在常温下以千禧樱桃番茄为试材,研究罗勒、红百里香、松红梅、迷迭香、薰衣草精油这5种精油贮藏保鲜的效果,发现适宜处理浓度均为500 μL·L-1。红百里香精油抑制丙二醛的积累,显著延缓抗坏血酸、可滴定酸及可溶性固形物含量的降低,在20 ℃下贮藏25 d后好果率为68.34%,有效延缓樱桃番茄的衰老[46]。另外,研究发现月桂精油可通过抑制病原菌细胞壁降解酶活性,破坏病原菌细胞膜结构,提升樱桃番茄抗性相关酶系等途径抑制病原菌生长,且微乳液状态的月桂精油由于其更小的粒径而具有更强的抑菌效果[47]。

果蔬保鲜中最常用并且有效的方式为冷藏,但若设置的温度过低,便易引发果蔬冷害,损失严重[48]。采用MeJA对枇杷果实进行贮藏保鲜处理实验发现,MeJA能够使枇杷果实维持较高的抗坏血酸含量，过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性,细胞膜中的亚麻酸和不饱和脂肪酸亚油酸含量也维持稳定,并且枇杷果实活性氧积累减少,膜脂过氧化受抑制,显著减轻其冷害症状[49]。Fung等[50]研究发现,MeJA可对增强甜辣椒果实中交替氧化酶基因的转录表达起到诱导作用,其抗冷性也会增强。Ding等[51]的实验发现对于番茄果实也能实现同样的效果。此外,冷藏枇杷果实中纤维素和半纤维素的积累也可通过MeJA处理进行抑制,使果实中保持较低的共价结合果胶及较高离子结合果胶和水溶性,保证较高出汁率,减轻木质化冷害症状[52]。但是对于MeJA减轻果蔬低温冷害的作用机制尚有许多不明之处,今后可以在细胞和分子水平上做进一步研究。

2.4 酚类物质

松树、胡麻、紫苏等植物中均存在天然酚类物质,结构上多具苯环和羟基,有较强抗氧化能力。茶多酚、单宁酸、儿茶酚等这些酚类物质具有广谱抗菌能力,可防治多种病虫害。茶多酚具有较强还原性,可防止红花黄、叶绿素、胡萝卜素等天然色素在光下被氧化而褪色[53]。这种功能效果在菠菜、青椒等绿色蔬菜中也有实现[5455],说明茶多酚处理在减缓果蔬色素降解率上作用显著,较好地维持果蔬的感官指标。刘永等[56]制备丁香酚/大豆蛋白膜来研究其对圣女果贮藏保鲜的效果,发现丁香酚成分的添加可增加膜的厚度、透明度和总色差,减小水蒸气透过系数。丁香酚/大豆蛋白膜使圣女果的新鲜度和硬度均得到有效保持,抑制VC流失,减缓水分散失、可滴定酸含量的降低及可溶性固形物含量的升高,在果蔬保鲜上具有明显应用价值。

2.5 生物碱

生物碱是指天然存在于多种植物种子、树皮、根、茎、叶内的含氮碱性有机化合物,具有类似碱的性质,生物活性显著。能够抑制果蔬病原菌的生长,常见的生物碱有野靛碱、苦参碱、槐果碱、苦豆碱、莱曼碱、槐定碱和槐胺碱等。

翅果油树叶片中的生物碱可有效防止果蔬病原真菌孢子繁殖,防止根霉与青霉的效果较好[57]。色酮、香豆素、黄酮醇、黄酮等苯丙基化合物和胡椒粉、咖啡因、菇类化合物、类黄酮等生物碱对抑制黄曲霉的效果良好[58]。黄皮酞胺类生物碱可抑制芒果炭疽病菌和香蕉枯萎病菌等有害真菌菌丝的生长[59]。如意草生物碱对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠杆菌均有明显抑制作用,最低抑菌浓度分别为40、40、50、50 μg/mL[60],若从资源利用的角度来看,如意草也具有较大的开发潜力。另外,小花棘豆总生物碱可抑制枯草芽孢杆菌、化脓链球菌、乳房链球菌和金黄色葡萄球菌;其对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的MIC分别为0.8 mg/mL和1.6 mg/mL,对化脓链球菌和乳房链球菌的MIC为6.3 mg/mL。生物碱根据其不同的pH环境表现出不同的抑菌活性;而抑菌活性在高温下就会消失;紫外照射不影响其稳定性[61]。

3 动物类保鲜剂

动物类保鲜剂是指从动物体内提取或由动物分泌得到的天然抗菌活性成分,通常具有杀菌、防腐等功能,可应用于果蔬保鲜领域。按照成分性质的差异,可分为壳聚糖、蜂胶等几类。

3.1 壳聚糖

壳聚糖是甲壳素进行浓碱处理后脱N乙酰基的产物[6265],无毒无害可食用,且易于生物降解,具有良好成膜性、生物相容性,抗菌保鲜防腐能力也较强[66]。近年来,国内外对壳聚糖及其衍生物在柑橘、苹果、黄瓜、草莓、芒果、青椒及番茄等果蔬保鲜领域进行了大量研究[6770]。

采后枇杷经壳聚糖复合膜处理,与对照组的失重率19%相比,处理组在第27 d时失重率约为7%[71]。未经处理的黄瓜在室温下放置2 d，逐渐变软、萎蔫、失去脆性[72],第10 d开始发霉;而经壳聚糖复合膜处理过的黄瓜第8 d硬度基本正常,第12 d才明显变软。经壳聚糖复合膜处理6 d的桃子的SOD活力约180 U,而对照组约120 U[73]。壳聚糖涂膜处理的库尔勒香梨贮藏56 d后叶绿素含量为0.93 mg/kg,而对照组第49 d时叶绿素已检测不到[74]。实验通过比较失重率、褐变等生理生化指标,来观测壳聚糖处理过的及未经处理的葡萄,发现壳聚糖复合膜能有效抑制采后葡萄感染灰霉病[75]。Badawya等通过实验证明壳聚糖复合涂膜可有效降低番茄腐烂率[76]。用2%壳聚糖涂膜处理竹笋后贮藏25 d,VC含量约为0.1%,未经处理的竹笋VC含量约0.6%[77]。以上各种果蔬经壳聚糖涂膜处理的实验表明,壳聚糖涂膜保鲜能够有效抑制水分损失,降低果蔬失重率;阻隔氧气,抑制耗氧微生物繁殖,维持果蔬硬度;增强果蔬SOD活性,消除新陈代谢过程中产生的有害物质,延缓衰老,维持正常生长发育;使O2分压降低,减弱果蔬色度改变;形成致密保护膜,阻止营养物质进入细菌细胞,从而抗菌;有效降低果蔬腐烂率;显著减慢VC减少速度。

3.2 蜂胶

蜂胶可直接、间接或与冷库相结合应用于各种果蔬的贮藏保鲜,且果蔬光泽、颜色与口味等均能良好保持,在减少果蔬表面失水和降低腐烂率上效果明显。蔬菜经蜂胶乙醇液喷洒处理,可明显推迟萎焉、枯黄和腐败的时间,且口感良好。

蜂胶乙醇提取液对各种微生物均有较强抑制作用,其抑制强弱顺序为:真菌、毛霉>黑根霉>尖孢镰刀菌>黑曲霉青霉;细菌、金黄色葡萄球菌>蜡状芽孢杆菌>枯划杆菌>大肠杆菌;酵母、啤酒酵母>异常汉逊氏酵母>假丝酵母[7]。对苹果用蜂胶提取液进行防腐处理,其抑菌效果远强于多菌灵、苯莱托和苯并咪唑等一般防腐处理药物[78]。将蜂胶提取液稀释150～200倍,均匀喷洒在葡萄果实表面,自然风干后入库贮藏。贮藏温度1～4 ℃,湿度80%～90%,90 d后蜂胶提取液处理过的葡萄好果率91.8%,鲜果指数80.0%,而对照组葡萄好果率70.5%,鲜果指数75.0%。很明显,利用蜂胶提取液对葡萄进行保鲜效果显著[79]。因此蜂胶可有效抑制和杀灭果蔬表面微生物,防止果蔬腐败。

4 微生物类保鲜剂

微生物菌体及其代谢产物因与鲜切果蔬中的致腐微生物进行拮抗或竞争而达到保鲜效果。另外,这些微生物菌体还可产生细菌素、有机酸、抗生素、溶菌酶、纳他霉素、乳酸链球菌素等,与致腐微生物竞争营养成分,或通过改变pH抑制或消除致腐微生物,从而达到保鲜效果。按照成分性质的差异,将微生物类保鲜剂划分为菌体次生代谢产物、微生物菌体、抗菌肽等几大类。

4.1 菌体次生代谢产物

由微生物代谢产生的杀菌、抑菌物质很多,如米曲霉产生的曲酸可抑制某些细菌和真菌;链霉菌产生的纳他霉素能有效抑制和杀死真菌;乳酸菌产生的乳酸菌素—Nisin,能有效杀死绝大部分G—菌;嗜杀酵母(Killer yeast)产生的Killer杀伤因子能杀死其他酵母。

Nisin是一种理想的天然食品防腐剂,用它保藏的产品无需冷藏,稳定性好,能保持初始营养价值,且Nisin用量少,抗菌能力强[80]。Bari等[81]采用Nisin(50 μg/mL)、2%乳酸钠、0.02%植酸、0.02%山梨酸钾和柠檬酸(10 mmol/L)复配处理鲜切绿豆芽、甘蓝和花椰菜,发现单增生李斯特菌数量明显降低。纳他霉素是一种多烯类抗菌素,专性抑制酵母菌、霉菌等丝状真菌的形成。鲜切莴苣经200 mg/L的纳他霉素溶液喷雾处理后,霉菌的生长繁殖得到有效抑制,鲜切莴苣的衰老与腐烂得到延缓[82]。

曲酸,化学名称为5羟基2羟甲基吡喃4-酮,对酪氨酸酶有强烈抑制作用;同时还具有抗氧化性和螯合金属离子的作用[83]。以菜山药(DioscoreaeoppositeThumb)为试材,研究曲酸处理鲜切山药在0 ℃和4 ℃条件下货架期内的色泽及相关生理变化,发现质量分数为0.1%、0.3%、0.5%曲酸均不同程度地抑制HunterL*值的下降和Huntera*、b*值的上升,有效延缓了褐变,并且抑制了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性[84]。其中,在保持鲜切山药片色泽及抑制PPO、POD、PAL活性的效果方面,0.3%、0.5%的曲酸优于1%的柠檬酸。然而,纯天然微生物防腐保鲜剂一般抗菌谱窄、抗代谢性能差、抗菌时效短,且效价低、用量大,因此在实际应用中,可采用有效方法取长补短,比如混合使用其他类型防腐、保鲜剂,以增强抗菌作用。

4.2 微生物菌体

微生物菌体通过拮抗、竞争作用抑制或杀灭病害菌来对果蔬进行防腐抑菌及保鲜[85]。酵母菌悬液浸泡后的柑橘果实,柑橘果皮的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)显著升高,多酚氧化酶(PPO)显著降低,有效抑制了果皮自身生理生化活动。出芽短梗霉对鲜食葡萄的黑曲霉、匍枝根霉、青霉和灰霉病的拮抗作用显著,对苹果的青霉和灰霉病也一样[86]。从柑橘果实表面和叶片上分离筛选得到2株对柑橘绿霉病有良好抑制效果的酵母菌,经初步鉴定分别属于假丝酵母属和类酵母属[87]。对由泰国辣椒果实分离得到的炭疽病菌,Arun等[88]实验发现毕赤酵母和假丝酵母对其有良好拮抗作用,炭疽病发病率和病菌感染率显著降低。周防震等[89]从几种果实表面分离纯化得到两株酵母拮抗菌H2和L16,番茄果实在经拮抗菌悬浮液处理后,腐烂率、失水率和总损耗率显著降低,根霉腐烂病害及早疫病也明显低于对照,果实营养成分和感官品质保持良好。可见微生物菌体防腐抑菌及保鲜作用效果良好。

4.3 抗菌肽

作为天然防腐剂的抗菌肽(antibacterial peptides),另称抗微生物肽(antimicrobial peptides)或肽抗生素(peptide antibiotics),是由多种生物细胞经诱导产生的一类可广谱抗真菌、细菌、原虫、病毒,甚至还能抑杀肿瘤细胞的小肽[90],具有两亲性、较好的水溶性、热稳定性、不易产生耐药性、安全无毒副作用等优势[91]。能够在常温下保持果蔬风味,延长果蔬货架期,因此在果蔬保鲜中具有代替化学防腐剂的潜能。

由乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcuslactissp.lactis)中特定菌株产生的尼生素,能有效抑杀革兰氏阳性菌(G+),尤其能抑制芽孢的生长,但对霉菌、酵母、革兰氏阴性菌(G-)无明显作用[92]。Mythili等在常温下用尼生素涂抹胡萝卜等蔬菜发现,尼生素不但可以延长15～25 d货架期,而且还可减少冷藏时氟利昂的排放,从而保护环境[93]。由于尼生素是窄谱抗菌肽,因此联合使用其他抗菌剂便能拓宽其抗菌谱。Ukuku用10 μg/mL尼生素、0.02 mol/L EDTA保鲜香瓜及香瓜切片的效果好于氯气,可延长9～12 d货架期;继续用50 g/mL尼生素、2%乳酸钠、0.02%山梨酸钾处理香瓜发现,当天即可降低沙门氏菌(Salmonella)近3个数量级,表明尼生素联合使用其他防腐剂保鲜效果更佳[9495]。由粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)产生的环状抗菌肽Enterocin AS48,能够广谱抑杀G+、G-菌。Molinos等研究发现,在6 ℃条件下Enterocin AS48能将紫花苜蓿、黄豆芽、芦笋3种蔬菜的货架期延长1～3 d;黑莓、木莓及草莓经Enterocin AS48浸洗后,单增李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)数量显著减少,温度条件设置为15、22 ℃时,3种水果均能储藏2 d,在6 ℃条件下,草莓和黑莓能储藏7 d;Enterocin AS48还能延长黄豆芽的货架期[9698]。可见肠道菌素在果蔬保鲜领域同样具有明显应用价值。

5 生物酶类保鲜剂

生物酶作为一种催化剂在食品保鲜中作用特殊,不同类型的果蔬保鲜应有不同的酶参与。果蔬保鲜需选用适宜的生物酶保鲜剂,使果蔬中不利保存的酶受到抑制或降低反应速度,以实现保鲜。当前用于果蔬保鲜的生物酶主要有溶菌酶和葡萄糖氧化酶。

5.1 溶菌酶

溶菌酶(Lysozyme)又称胞壁质酶(muramidasc)或NZ酰胞壁质聚糖酶(Nacetylmuraniac glycanchyrbiase)。广泛存在于家禽和鸟类的蛋清中,还有哺乳动物的血浆、乳汁、泪液、唾液、白细胞、尿液及其他体液与组织细胞内[99]。溶菌酶天然、高效、无毒无残留,且来源广泛,用量少,使用成本低,商品化程度高,2010年12月31日即已被卫生部批准做为食品防腐剂[100]。

经溶菌酶处理的成熟丰水梨贮藏20 d后,梨果实失重率、呼吸强度和烂果率平均比对照分别降低35%、19.8%和12.2%;溶菌酶处理一定程度上抑制了丙二醛含量和其膜透性的增加,显著抑制了过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性的降低,贮藏20 d后,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性平均比对照组分别高57.1%、37.1%。0.01%、0.05%和0.15%这3种溶菌酶浓度中,涂膜处理的效果最佳的为0.05%浓度溶菌酶[101]。实验发现,对樱桃番茄进行复合涂膜保鲜效果最佳的保鲜剂配比为1%海藻酸钠+0.1%溶菌酶,4 ℃下贮藏25 d后,樱桃番茄不管是果实失重率还是感官品质均明显优于其他处理,呼吸强度显著低于其他处理组[102]。对马陆葡萄进行同种处理,在(4±1) ℃条件贮藏25 d后,果实的质量损失率仅为9.34%,腐烂指数为0.17,可溶性固形物含量为12.1%,VC含量为3.2 mg/100 g,呼吸强度显著低于其他处理组,保鲜效果亦为最佳[103]。

邱朝坤在4 ℃条件下对草莓使用不同浓度的溶菌酶与Nisin复配液进行保鲜处理,结果显示,对草莓保鲜效果最好的保鲜液配比是0.01%溶菌酶+0.10% Nisin复配液,贮藏前5 d无烂果。贮藏第5 d草莓失重率为8.24%;维生素C含量为109.0 mg/100 g,下降13.6%;还原糖含量为7.21 g/100 g,上升14.3%;总酸含量为6.21 g/kg,下降43.1%,保鲜效果良好[104]。溶菌酶这种天然蛋白质,既防腐又对人体毫无副作用,在现今“谈腐色变”的情况下,选用溶菌酶作为防腐保鲜剂具有一定的应用价值。

5.2 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶(GOD)从蜂蜜和特异青霉等霉菌中被发现,是一种对人体无副作用的天然食品添加剂，可去除容器与食品中的氧,有效防止食物变质[105]。且使用条件温和,具有专一性和高效性,容易控制终点,且价格便宜,所需添加量少。

树莓果实经0.1%壳聚糖+0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖涂膜液复合保鲜剂处理后的综合保鲜效果最佳,贮藏12 d后,果实失重率为10.57%,腐烂率为13.26%,可溶性固形物含量为10.8%,可滴定酸含量和硬度的保持情况、褐变受抑制的情况均优于其他处理组,且对照组与其具有显著差异(p<0.05)[106]。Parpinello等[107]研究发现GOD能快速高效地去除果汁中的溶解氧。作为去葡萄糖和脱氧剂,GOD在抑制果汁褐变[108109]、保鲜[110]、蛋白酶解加工过程中的褐变抑制[111]等方面具有明显效果。许培振等[112]研究葡萄糖氧化酶对刺梨果汁在加工贮藏过程中的主要影响时发现,7 d后刺梨果汁中溶解氧的含量为0.523 mg/L,远低于对照(5.991 mg/L,p<0.05),即葡萄糖氧化酶能显著消耗刺梨果汁中的溶解氧,抑制其氧化反应。葡萄糖氧化酶处理还能对刺梨果汁中的氨基降低氮和VC的含量进行有效保存,对褐变中间产物5羟甲基糠醛的产生起到减缓作用,降低褐变指数的增长速率(p<0.01),有效抑制褐变发生。目前,葡萄糖氧化酶多方面应用广泛,相关研究也必将逐渐深入,应用前景将更加宽广。

6 结论

生物保鲜剂具有天然、安全、健康等优点,现今科学技术不断进步,人们生活水平逐步提高,健康意识也显著增强,使得生物保鲜剂替代化学防腐剂成为必然发展趋势。生物保鲜剂比传统保鲜剂更能长期保存果蔬原有风味与品质,因而在果蔬保鲜领域前景广阔。生物保鲜剂近些年在果蔬保鲜的研究应用方面已取得可观成就,但在研究进展中还是存在一些问题:

a.部分生物保鲜剂抗菌时效短,用量大,且成本居高不下,大多数保鲜剂还处在科研阶段,未能规模生产并应用。今后应该加大在研发方面的投入,从来源上就进行扩大筛选,研究方面应对保鲜机理等基础性问题展开进一步探究;b.新型生物保鲜技术方面表现出研究与生产脱节的状态,难以推广,由技术转向商业应用的进程缓慢;c.部分生物保鲜剂提取成分较为复杂,也未能明确科学地解释各种功能改良剂之间相互协同的作用机理。关于人体在食用果蔬保鲜剂后代谢过程的相关研究很少,果蔬保鲜剂的毒理实验研究也鲜有;d.纳他霉素和乳酸链球菌素等只有少数几种是目前我国批准使用的微生物保鲜剂来源,品种比较稀少,发展也较为缓慢;e.目前生物保鲜酶制剂技术标准并未规范统一,各公司酶制剂产品质量参差不齐。生物保鲜酶制剂提取技术与标准应进一步完善,且在制取的过程中应有效去除微生物次生代谢产物中的毒素及其他杂质,以提升酶制剂品质。

上述问题均对生物保鲜剂的发展和应用起着一定程度的限制作用,寻求解决问题的有效途径迫在眉睫。所以,有必要加大对生物保鲜剂的研究力度,尽早将研究成果大规模应用到生产实践中。果蔬产业发展日益完善,生物保鲜剂的角色也将更加重要,人们将会享受到风味更好、品质更优,并且是更安全、更新鲜的果蔬。

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