可食性涂膜在番茄贮藏保鲜中的研究进展

姚依妮，孙建明，李 昭，李林林，冯露露

（河南科技大学 包装工程系，河南洛阳 471000）

0 引言

番茄属于浆果类果实，肉质纤细，营养丰富，深受消费者喜爱。但番茄在采摘后会出现明显的呼吸跃变现象，尤其在成熟期呼吸和蒸腾速率的显著增加，以及内源乙烯的大量产生，致使番茄加速衰老，贮藏期缩短，造成较大的经济损失。因此，掌握番茄贮藏期间的生理代谢过程和品质变化的特点，并采取一定的保鲜技术对番茄的贮藏至关重要。近年来，可食性涂膜是实现果蔬绿色安全保鲜的重要手段，它是从天然动植物中提取出高聚物及其衍生物，并以此为主要成膜原料，加入特殊溶剂配置成膜液，通过浸泡、涂布或喷洒等方法附着于果蔬表面形成涂膜层［1］。该层涂膜可有效保护果蔬的完整性，阻隔气体和水分对果蔬的影响，减缓氧化过程，提高果蔬的感官品质与营养品质，延长果蔬的贮藏保鲜期。

1 番茄保鲜技术

番茄保鲜技术按实现原理的不同可分为物理保鲜技术、化学保鲜技术和生物保鲜技术三大类。

1.1 物理保鲜技术

物理保鲜技术，即采用物理手段对果蔬进行处理，防止其变质的一种技术。目前常用的物理保鲜方式主要有温控保鲜［2］、气调保鲜［3］、臭氧保鲜［4］、超声波保鲜和辐照保鲜等［5］。物理保鲜技术具有受外界环境影响小、操作简便、能够有效延缓番茄品质劣变、延长保鲜期等优势。但物理保鲜方法涉及到的设备差异和需要具备较强的技术性等问题，使所需生产或维修成本较高，且臭氧保鲜、辐照保鲜等技术尚未完善，加工的规范和标准不成熟，在使用过程中应充分考虑其对人体安全产生的影响。在番茄贮藏保鲜中，不论采用何种保鲜技术，往往以物理保鲜技术作为辅助手段，以达到更好的保鲜效果。

1.2 化学保鲜技术

目前控制番茄采后腐烂最主要以及最常用的方法是使用化学杀菌剂。化学保鲜技术是对番茄进行喷洒［6］、涂抹［7］、熏蒸或浸泡处理［8］，使杀菌剂中特有的化学成分对致病菌起到抑制作用。但化学药剂具有致癌、致畸等风险，且具有较高的残留毒性，影响土壤、水质等生态环境，使得化学保鲜技术在使用过程受到极大限制。目前有关学者正积极研究安全高效的天然保鲜剂，逐步替代化学杀菌剂在番茄等果蔬上的应用。

1.3 生物保鲜技术

番茄的生物保鲜技术有微生物源保鲜、植物源保鲜和涂膜保鲜等。微生物保鲜菌在生长过程中与有害微生物争夺营养和空间上的资源［9］，抑制了有害微生物的生长，达到延长保质期的目的；植物源保鲜剂主要是从天然中药材和天然香辛料中提取出来的天然活性物质，其中植物精油的应用范围较广，具有良好的抗氧化活性［10］，对病原菌有显著的抑制作用；涂膜保鲜是将可食性涂膜材料通过浸泡、涂布或喷洒等方法附着在番茄表面以保护和提高其品质的技术，且可食性涂膜材料是由自然界产生的可再生资源，成本低，又具有优异的理化性质，符合当今社会和消费者对食品安全和绿色环保的追求。近年来，可食性涂膜在番茄贮藏保鲜中的研究越来越多，且涂膜材料及其组合方式也更加多样化。

2 单一可食性涂膜对番茄贮藏保鲜效果的研究

通过可食性涂膜保鲜方法，使果蔬表层形成一层半透性薄膜，该薄膜在不改变食品原有成分的情况下，具有一定的阻隔性能、机械性能和抑菌效果，从而延长果蔬的保质期。用于番茄可食性涂膜保鲜的材料，主要分为多糖类、脂类和蛋白质类［11］，其特点如表 1 所示。

表1 常见的涂膜材料Tab.1 Common coating materials

2.1 多糖类涂膜

多糖分子是由化学性质稳定的长链螺旋结构组成而易于成膜，故能够充分保护被涂膜的果蔬。其中多糖类涂膜材料中的壳聚糖在番茄贮藏保鲜中的研究较多：0.4 g/L的壳聚糖对樱桃番茄具有明显的抑菌效果［25］，2.0%的壳聚糖均能较好地保持樱桃番茄和变色期番茄的贮藏品质［26］，有效延长果实的贮藏保鲜期。魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）、海藻酸钠等多糖对番茄贮藏保鲜也均有研究。潘延跳等［27］研究3，6，9 g/L的KGM对樱桃番茄在常温条件下贮藏的保鲜效果，筛选出6 g/L的KGM涂膜保鲜效果最好；任邦来等［28］在室温下发现经1.0%海藻酸钠处理的番茄能更好的减少营养物质的损失。但多糖分子中含有大量的氢键，导致其阻水性能较差，故主要用于水分含量较低的食品包装中或与其他物质复合来改善其性能。

2.2 脂类和蛋白质类涂膜

脂类材料由于极性较低，容易形成致密的网络结构，形成的可食性涂膜具有很强的阻水性能，可使其表面有光泽。但单一的脂类涂膜具有较低的机械性能和较高的阻水性能，因此在番茄的贮藏保鲜应用较少，更多的是作为辅助型添加剂与多糖类或蛋白质类混合，可产生具有较高机械性能和阻隔性能的涂层。蛋白质类涂膜材料来源广泛，成膜机理相对复杂，主要是通过分子间二硫键、氢键、范德华力以及蛋白质解链后分子内部的疏水基团等暴露出来具有的疏水作用来维持结构的稳定，是良好的气体屏障，但其本身的亲水性决定成膜的阻水性能较差［29］。因此，研究学者更倾向于蛋白质类涂膜材料与其他种类的材料相结合，提升其综合性能。

利用上述单一的涂膜材料对番茄进行贮藏保鲜，既可以减少由于呼吸作用和蒸腾作用导致番茄营养物质的消耗，又可以抑制外源微生物的入侵，还能减轻表皮的机械损伤，有效延长番茄的保鲜期。但是单一的可食性涂膜作为保鲜剂时存在一些问题，如成膜性能不够好，机械性能较弱，对一些微生物的抑制效果不佳等，从而影响番茄品质。因此，需要积极研究在可食性涂膜中加入其他不同特性的物质，如增塑剂、天然抗菌物质等，以便提高涂膜的整体性能。

3 复合可食性涂膜对番茄贮藏保鲜效果的研究

近年来，对可食性涂膜的研究大部分都集中在复合涂膜上，通过各组分间的功能互补和特定的配比组合，以满足不同果蔬贮藏保鲜的需求。

3.1 不同可食性涂膜材料间的复配

3.1.1 多糖-多糖

不同种类的多糖，成膜性、阻隔性能有较大差别。多糖与多糖之间由于氢键相互作用形成互穿网络结构，显著提高了其机械性能和阻隔性能，使涂膜的保鲜效果具有协同增效的作用。0.5%壳聚糖+0.8%可溶性淀粉+0.3%羧甲基纤维素钠对番茄有较好的保鲜效果，延长保质期至15 天以上［30］。魔芋葡甘聚糖／乙基纤维素复合膜能很好地降低圣女果的腐烂速度，维持较高的VC含量，减少总酚的含量［31］。朱俊玲等［32］将海藻酸钠、壳聚糖、溶菌酶、魔芋精粉等天然保鲜剂制成10种涂膜剂处理旱地番茄，研究其在20 ℃下贮藏15天内的生理指标变化，以获得较佳的保鲜剂组合。

3.1.2 多糖-脂类

脂类制成的涂膜由于其疏水性而导致成膜的水蒸气渗透率较低，而多糖本质上亲水，且伸展性较差，单独使用不能很好的作为防潮屏障，因此多糖和脂类的结合，可以使膜具有更好的成膜性和保鲜效果。FAGUNDES等［33］用羟丙基甲基纤维素和蜂蜡研究对樱桃番茄在冷藏过程中的理化品质和感官品质的影响，经涂膜处理的番茄，其失重率和呼吸速率均有所降低。RUZAINA等［34］以棕榈硬脂和棕榈油酸为原料，制备了一种新型的壳聚糖可食用涂膜，可减少小番茄的重量损失，维持其硬度，且能保持果实外观品质。

3.1.3 多糖-蛋白质类

多糖和蛋白质在性能上相互协同。蛋白质类有着一定的气体阻隔性，而多糖类涂膜具有良好的O2和CO2阻隔性能，因此多糖-蛋白质类复合膜的阻气性能更加显著。例如丝素蛋白与壳聚糖结合后，壳聚糖中的活性氨基团产生的氢键，会与壳聚糖和丝素蛋白中的羧基团结合，增加了结合强度，提升了壳聚糖的阻隔性能，显著延长了番茄的储藏时间。在虫胶涂膜中加入芦荟凝胶，制成的涂膜对O2、CO2和水蒸气均具有较好的阻隔性能，抑制了番茄的呼吸作用和乙烯合成速率，较好的维持了番茄的硬度，可使番茄果实贮藏期在常温下由6天延长至12天［35］。

3.1.4 蛋白质-脂类

蛋白质-脂类的复合涂膜在番茄贮藏保鲜的应用相对较少，且脂类的主要作用就是提高涂膜整体的阻水性能。宋慧等［36］发现在相同处理条件下，大豆分离蛋白＋石蜡组合，比单独的大豆分离蛋白和明胶涂膜对番茄贮藏保鲜效果要好，是一种较好的可食性涂膜保鲜剂。隋思瑶等［37］以大豆蛋白、蜂蜡等不同组合为涂膜材料，发现2%大豆分离蛋白+0.2%蜂蜡复合涂膜可以降低樱桃番茄失重率，有效维持番茄果实的硬度、颜色、可溶性固形物含量及pH值，具有明显的保鲜效果。

单一的多糖类、脂类、蛋白质类存在其本身的缺陷，故通过改变涂膜材料的种类和比例进行复合，来改善涂膜层的成膜性、阻气性、阻水性及机械性能等，拓宽了涂膜保鲜技术的应用范围，可以满足不同食品的包装需求［38］。

3.2 可食性涂膜和植物源保鲜剂的复配

植物源保鲜剂主要是从植物中提取制备的对人体无害的天然保鲜剂，通过抑制或清除果实体内自由基、诱导果实抗病酶系统和直接破坏微生物细胞膜结构等，达到贮藏保鲜的目的，具有较强的抗氧化能力和广谱抑菌特性。适宜浓度的植物源保鲜剂可以较好保持果蔬的感官品质及营养成分，延长其货架保鲜期。

3.2.1 多糖类和植物源保鲜剂的复配

由多糖类和植物源保鲜剂复配组成的复合涂膜因其储量丰富、具有安全无毒和可降解的特点，被认为是一种控制果蔬采后腐烂的新型保鲜技术。其中植物精油与壳聚糖结合的复合涂膜在番茄应用中能很好的维持其品质，有效延长保质期，见表2。

表2 植物精油和壳聚糖复合涂膜在番茄贮藏保鲜中的应用Tab.2 Application of plant essential oil and chitosan composite coating in tomato storage and preservation

DAS等［45］将海藻酸钠和香橙精油制备成纳米乳液，涂在番茄表面，通过抑制细菌的生长，延缓番茄的成熟和腐烂，与对照相比，硬度提高了33%，显著延长番茄的保鲜期。TZORTZAKIS等［46］将芦荟凝胶和鼠尾草精油复配用于番茄可食用涂层，储存在11 ℃、90%RH的环境中，发现较低浓度的鼠尾草精油复合涂膜，能较好地维持或改善番茄在贮藏期的品质特性。多糖中含有丰富的氨基、羟基等活性基团，易于和植物精油相互作用，能有效包埋植物精油，降低精油独特气味对番茄风味的影响，延长精油的缓释时间，充分发挥精油的抗氧化作用和抑菌作用。

3.2.2 蛋白质类和植物源保鲜剂的复配

蛋白质类和植物源保鲜剂的结合，使涂膜具有良好的成膜性、阻水性和安全性。刘永等［47］制备了含有0.3%丁香酚的大豆蛋白活性膜，进行膜物理性能检测，发现膜的透明度增加，水蒸气透过率降低，且能有效保持圣女果的硬度，减少维生素C和可滴定酸的流失。郭丛珊等［48］将茶多酚加入到大豆分离蛋白中制成新型的可食性涂膜液，用于圣女果的保鲜研究，常温贮藏12 天后，复合涂膜组的腐烂率和失重率均比未涂膜组低，且维生素C和总酸度分别为未涂膜组的1.21倍和1.41倍。

可食性涂膜和植物源保鲜剂的结合，对番茄贮藏保鲜的影响主要体现在两个方面：一是可以有效防止细菌和真菌的侵染使番茄造成腐烂变质；二是涂膜处理可以调节番茄内部的气体比例，形成一种高CO2低O2的微环境，从而减弱番茄的呼吸作用和蒸腾作用，抑制果实水分和营养物质的流失，延长其保鲜期。

4 结论与展望

随着人们食品安全意识的提高，可食性涂膜保鲜逐渐成为一种可有效代替化学添加剂和合成材料的新型保鲜技术，应用前景十分广阔。复合涂膜结合了多种材料的特点，并且可以通过调节复合材料的种类和比例有针对性定量化地提高其成膜性能、机械性能、阻隔性能和抑菌效果，已成为食品天然保鲜的一个研究趋势。可食性涂膜材料间的复合，主要是用于提高成膜的稳定性、均匀性和机械性能；可食性涂膜和植物源保鲜剂的复合，更多的是提高成膜的抑菌性和抗氧化性，对番茄的保鲜有直接作用。因此复合涂膜对番茄的品质和保鲜期有显著提升，在实际应用中也更加广泛。

目前对番茄涂膜保鲜技术的研究虽然较多，但其保鲜机理以及复合涂膜组分间的协同增效作用的研究不够深入；与植物源保鲜剂的复合保鲜中，缺乏植物源保鲜剂的释放规律与释放模型的研究，不能为番茄保鲜研究提供更加科学合理的依据；可以综合几种合适的保鲜技术处理番茄，如将可食性涂膜与气调包装或低温贮藏相结合，使其能更好地抑制病原菌的侵染，延长保鲜期；同时，由于我国涂膜保鲜技术尚处于研究阶段，故相关研究成果的后续转化及实际应用到食品工业领域亟待加强。