陈冰洁，乔勇进，吴书俊，王春芳，王 晓

（1.上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心，上海 201403；2上海市农业科学院作物所，上海 201403）

稻谷是我国第一大粮食作物，播种面积最大、产量最多，在粮食生产和消费中处于主导地位。根据国家粮食局统计数据，2018年稻谷产量约为2.08×1011kg，占全球产量的40%。据统计，中国每年稻谷在贮藏过程中由于虫害及霉变引起的损失大概在7%～8%，如果按照7%计算，2018年因虫害霉变导致的稻米损失约到1.45×107t，直接经济损失为2 898亿元，造成了巨大的经济损失和资源浪费。稻米贮藏方式很多，然而实际工业化使用较多的是低温贮藏、气调贮藏、真空包装，但这些都存在成本较高、仪器复杂等缺点[1]。大米保鲜剂是最常用、最便宜、最便捷的保鲜方法，但化学保鲜剂存在危害人体生命健康的风险，所以随着公众对食品安全意识的增强，安全无毒、天然高效的生物保鲜剂已逐渐代替传统的化学保鲜剂。

大米生物保鲜是近年来兴起的新型保鲜方法，综合应用物理、化学、微生物学等多个学科技术，通过杀死诸如青霉、黄曲霉和绿霉等霉菌及米象、谷蠢和玉米象等害虫，从而达到延缓稻米衰败的目的，解决了大米生虫霉变、发黄褐变、变酸变味等问题[2]。概述了大米生物保鲜技术的研究和发展状况，并进一步展望大米生物保鲜的发展方向，以期为大米生物保鲜研究和应用提供参考。

1 生物保鲜剂的来源及应用

生物保鲜是利用一些天然来源的具有抗菌或者抗氧化作用的绿色提取物，根据来源可将提取物分为植物源（茶多酚、大蒜提取物、葡萄籽萃取物、植物精油等）、动物源（壳聚糖、溶菌酶等） 和微生物源（乳酸链球菌肽、聚赖氨酸、乳酸菌等） 三大类。针对不同农产品特性，一般是单独或与其他的保鲜方法结合使用应用于农产品保鲜中。生物源保鲜剂凭借其独特的生物活性，在医药、食品、添加剂、化妆品等方面广泛应用。

2 杀虫抑菌作用

关于植物提取物杀虫抑菌研究已有很多报道[3]，同时动物源和微生物源也有相关报道。植物主要来自植物的根、茎、叶、花、果实和种子，对粮食害虫米象、谷蠢、玉米象等具有杀卵、驱避和杀虫等作用，对粮食霉菌中的灰绿曲霉、黄绿青霉、黄曲霉等具有抑制作用[4]。

肖洪美等人[5]研究表明，香茅草精油对玉米象和赤拟谷盗都有很强驱避性，同时还发现苍耳、枫杨、苦楝3种植物精油也对玉米象成虫都具有较强驱避性[6]。Li Xihong等人[7]研究发现，涂有辣椒素的PE保鲜膜抑制细菌和真菌的生长的效果与涂有合成杀虫剂（胺菊酯、灭百可）的PE保鲜膜接近。陈伟畅[8]研究表明，生姜醇或水提取物能较好地抑制灰绿曲霉、黄绿青霉、黄曲霉的生长，同时生姜水提取物抑制大米陈化霉变效果与传统化学防霉剂双乙酸钠相当。张旭等人[9]采用柠檬、艾叶、肉桂、丁香、香茅和芥末6种植物提取精油对高水分含量（17%）大米进行防霉保鲜得出不同植物精油均有一定防霉作用，但5 μL/kg（米）芥末精油效果最好，能明显防止大米发霉。Paste N等人[10]报道，牛至精油（含有54%康香草酚和5%香芹酚）和百里香精油（含有41%康香草酚和4%香芹酚） 可抑制黄曲霉和黑曲霉生长。López María D 等人[11]发现，香菜中含有的香芹酮可有效对抗米曲霉。Sung-Woong Kim等人[12]在测试的8种物种中，牛膝草、马郁兰和百里香精油在空气质量浓度为25 mg/L时对米曲霉表现出强烈的毒性，其中受试化合物（水杨梅，芳樟醇，α-松油醇和萜品四醇）在3.9 mg/L的空气质量浓度下对米曲霉表现出100%的熏蒸毒性。蜡状芽孢杆菌易引起的食物中毒，因此蒸煮米饭中蜡状芽孢杆菌的生长抑制已成为食品工业的重要任务。Hata Tomomi等人[13]研究显示，由粪肠球菌N1-33产生的细菌素在蒸米中对蜡状芽孢杆菌有抑制的功效。Cui Haiying等人[14]通过薄膜分散法，将大豆卵磷脂与胆固醇一起用于制备咖喱植物EO（天然抗菌剂）的脂质体，以改善EO的化学稳定性和活性时间，得到的这种脂质体对水稻中的蜡状芽孢杆菌表现出有效的抗微生物活性。

3 生物保鲜剂应用形式

3.1 涂膜保鲜

涂抹保鲜是利用安全无毒的生物材料的成膜性及抗菌性生产大米保鲜剂，通过喷涂方法使其在大米表面形成保护膜，达到隔绝外部环境的效果，从而抑制大米表面微生物生长和虫卵的繁殖。

日本林原生物化学研究所用酶作用于淀粉制取的具有保鲜防腐功能的海藻糖保鲜剂，经证实用于营养价值高的胚芽米和高质免淘米效果较好[15]。闻清平等人[16]通过研究发现，在pH值8.17，温度82℃，大豆分离蛋白质量分数6.0%的条件下制成的保鲜膜，可有效降低大米的酸度值及硬度，延缓大米陈化进程。罗小虎等人[17]用质量分数为1.5%微生物源曲酸喷洒大米，能在大米贮藏中起到较好的抗氧化作用；用含量为0.03%茶多酚、1.0%魔芋精粉、0.5%抗坏血酸组合成保鲜剂保鲜大米，效果较好，且影响保鲜效果的主次顺序是茶多酚、魔芋精粉、L-抗坏血酸。Laohakunjit N等人[18]用添加山梨糖醇、香兰叶提取物的大米淀粉对3种非香稻涂膜保鲜，贮藏6个月发现，非香稻经涂膜存在着香稻品种的典型风味物质2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP），且高于香稻PTT1，而未涂膜非香稻中则不存在。齐森等人[19]选用海藻酸钠、双乙酸钠、L-抗血酸钠、壳聚糖制成4种不同配比的保鲜剂对大米进行涂膜处理，在最优配比下大米高湿环境（温度38℃、湿度75%）可贮藏60 d以上，普通环境可贮藏达6个月以上。曹冬梅等人[20]把0.5%双乙酸钠和0.5%L-抗坏血酸混合物添加到0.6%魔芋精粉中研制出的保鲜剂作用于大米，发现延缓陈化、抑制微生物生长作用效果显著。盛宏达[21]研究发现，当大米含水量在15.5%～16.0%时，研制出的“双乙酸钠+维C+海藻糖”保鲜剂防霉保鲜效果较好，甚至优于已获国家专利的市售保鲜剂。Rachtanapun Chitsiri等人[22]研究发现，煮熟米饭添加鱿鱼或螃蟹聚合物壳聚糖溶液，在37℃条件下贮藏1 d，能延缓蜡样芽孢杆菌和总有氧菌数的生长，提高米饭的含水量，且壳聚糖对贮藏期间米饭的白度和硬度没有影响（p＞0.05）。

3.2 精油熏蒸保鲜

精油熏蒸的原理是保鲜剂在一定条件下以气体的形式充满贮藏空间，杀死或者抑制果实表面的菌类物质，残留率低、安全系数较高。

刘晓丽等人[23]研究发现，肉桂精油对供试霉菌抑菌效果优于双乙酸钠，且气态优于固相，在温度30℃，相对湿度83%条件下，贮藏空间精油质量浓度在150 mg/L以上时大米没有发生表观霉变现象，精油质量浓度在175 mg/L以上时可完全抑制霉菌孢子的生长。Sumethee Songsamoe等人[24]表明，当白兰花的精油质量浓度大于300 μL/L时可抑制孢子萌发和黄花菌丝体的生长，且精油处理的糙米与无精油处理的对照（4周）进行比较，保质期延长了4倍（16周），硬度减少了1/3。

3.3 精油微囊化保鲜

精油微囊化的原理是利用天然或合成的高分子材料包裹易挥发性的精油制成微型胶囊，从而达到保护、控制释放速率的目的[25]。

唐雅珂[26]发现，在加速大米陈化的存放条件下，微胶囊化肉桂-山苍子复合精油处理能有效抑制大米霉菌的生长繁殖，减缓脂肪酸值、大米加热吸水率与米饭膨胀率的上升速度，减缓pH值下降的速度。刘香军[27]采用丁香精油微胶囊作为大米添加剂，于30℃下储存6个月后，对照组大米脂肪酸值、总酸度是添加保鲜剂的1.9、2.3倍，加保鲜剂大米霉菌总数和霉菌总数两者均低于对照组3倍之多。因此，该保鲜剂对大米脂肪酸氧化和微生物调控作用效果最明显。高玉敏等人[28]采用山鸡椒精油胶囊处理大米，置于温度30℃，相对湿度90%的环境下贮藏60 d，发现对照组处理的大米脂肪酸值、酸度值、霉菌总数均高于试验组。邓靖等人[29]采用大蒜精油与肉桂精油复合精油微胶囊保鲜剂处理大米表明，加保鲜剂大米脂肪酸值的变化速度明显低于对照组，预测保鲜剂处理的大米在室温（25℃）的货架寿命为415 d，而对照组大米货架寿命仅为122 d。

4 结语

随着生活水平的提高及研究技术的发展，大米保鲜受到越来越多消费者的关注，安全无毒、便捷的大米生物保鲜技术也成为了研究重点。尽管生物保鲜技术研究日臻成熟，但高效的大米生物保鲜技术存在明显不足，因此开发无毒、高效、低成本和实用的生物源保鲜剂成为研究热点。