保鲜剂在蔬菜贮运中的研究进展

　　摘要采后蔬菜是鲜活易腐的农产品，由于自身生理代谢旺盛、病原微生物的侵染、贮藏方法不正确等问题在贮运中极易出现腐烂损耗。正确使用保鲜剂不仅能够保持蔬菜的品质，还能为贮存运输提供便利。近年来，保鲜剂在蔬菜采后保鲜、贮藏及流通中发挥着越来越重要的作用。该文在简述保鲜剂原理的基础上，按保鲜剂的保鲜机理及特性对保鲜剂进行了分类，并从生物保鲜剂、化学保鲜剂、植物生长物质类保鲜剂、食品添加剂类保鲜剂4个方面介绍了蔬菜保鲜剂的原理和特性。重点阐述植物源、动物源、微生物源及化学源保鲜剂在蔬菜贮运中的研究进展。最后对保鲜剂向高效保鲜、安全卫生、以及复合型保鲜剂的开发研究等方向的发展前景进行了展望。

　　关键词保鲜剂;原理;分类;保鲜贮藏;蔬菜

　　新鲜蔬菜含有丰富的营养物质，能为人体提供纤维素、维生素(如维生素、维生素等)及矿物质(如钠、铁、锌等)等营养素。蔬菜中富含的纤维素可以加强肠胃蠕动，促进消化，维生素及矿物质元素能有效提高人体自身的免疫力，预防慢性疾病[1]。

　　采后蔬菜由于后熟作用，活跃的生理活动消耗了其自身的相关营养物质，同时受微生物等的侵染更会加速其腐败变质，而有效的保鲜技术不仅能保证在贮运中蔬菜的营养物质得到最大限度的保存，而且有利于延长蔬菜的保藏期，具有巨大的经济价值。目前我国现有的蔬菜贮藏保鲜技术有沟藏、窖藏、气调保鲜、生物保鲜、低温保鲜、辐照保鲜和保鲜剂等。其中，保鲜剂保鲜技术不仅设备投资小、节能降耗、简便易行[2]，而且可以延缓蔬菜采后衰老，减少贮藏病害，防止品质劣变，提高物理保鲜技术的保鲜效果。

　　本文按保鲜剂的保鲜机理和保鲜剂的特性对保鲜剂进行了分类，并重点从植物源、动物源、微生物源及化学源的角度对保鲜剂在蔬菜保鲜贮藏中的研究进展进行了阐述，以期为进一步开发高效保鲜、安全卫生、复合型保鲜剂以及解决蔬菜贮运中的相关保鲜难题提供参考。

　　1蔬菜保鲜剂保鲜原理

　　蔬菜在采后贮运过程中主要由于呼吸蒸腾作用、病原微生物侵染、机械损伤等问题引起腐烂损耗。保鲜剂在蔬菜采后贮运保鲜应用中占有重要的地位，其保鲜效果显著。蔬菜保鲜剂保鲜原理概括起来可以分为以下几种：(1)杀菌防腐，直接杀死或利用自身含有的抗菌活性物质对蔬菜中的腐败菌产生抑杀作用。(2)抑制或吸附乙烯，降低呼吸速率来调节贮藏期内蔬菜自身的生理代谢，减少蒸腾作用引起的水分散失，维持蔬菜良好的品质。(3)抑制蔬菜内部酶活性，防止变色，维持良好的感官效果。(4)抗氧化，防止蔬菜品质劣变。

　　2蔬菜保鲜剂的分类及其特点

　　现有的蔬菜保鲜剂按蔬菜保鲜剂的保鲜机理可分为五大类：防腐杀菌类保鲜剂、涂膜类保鲜剂、生理活性调节类保鲜剂、乙烯抑制脱除类保鲜剂、气体发生调节剂类保鲜剂。各类别及其原理详见表。按照蔬菜保鲜剂自身的性质可分为四大类：生物类保鲜剂、化学类保鲜剂、植物生长物质类保鲜剂、食品添加剂类保鲜剂。

　　2.1生物保鲜剂

　　生物保鲜剂可分为从植物根、茎、叶的部位提取的植物源保鲜剂、从动物体内或代谢产物中提取的动物源保鲜剂和从微生物中提取的微生物源保鲜剂等，各类别及其优缺点详见表。生物保鲜剂通过浸泡、喷淋或涂膜等的方式将动植物、微生物中一些具有杀菌或抑菌活性的物质应用于蔬菜保鲜中，抑制或杀死蔬菜中的微生物，将蔬菜与空气隔离，减缓蔬菜自身的氧化作用，调节贮藏环境的气体成分及相对湿度从而达到防腐保鲜的目的[3]。

　　生物保鲜剂不仅可以很好地维持蔬菜的营养价值和食用特性,同时也能避免使用保鲜剂产生的二次污染。 植物源保鲜剂近年来，基于生物保鲜理论的不断发展，其相关应用基础研究也蓬勃发展，植物体内各种具有防腐保鲜和抑菌抗氧化物质被大量开发[6]。目前常用的植物源保鲜剂主要有植物精油类、中草药类、香辛料类、植物多糖类、酚类。起到防腐保鲜功能的是植物源保鲜剂中的化学成分。

　　植物精油是从水果和蔬菜中提取的天然抗氧化剂和抗菌脂质物质，属于植物的次级代谢物，是具有强烈香气的挥发性物质，并参与植物本身的防御[7]。由于精油分子量较小,能同水蒸气一起蒸出，常温下呈挥发性的油状液体，液体中含有的低分子物质可通过抑制或干扰微生物的能量代谢和对微生物的细胞膜产生作用，从而实现较好的杀菌抑菌功能[4]。

　　葡萄柚皮中提取的精油对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、副伤寒沙门氏菌、创伤弧菌以及液化沙雷氏菌等腐败菌表现出广谱抗菌活性[8]。中草药中含有的特殊成分对细菌、真菌有较好的抑制或灭杀作用，因此对蔬菜也有较好的保鲜效果。从中草药中提取的丁香、肉桂、黄连是三种典型的抑菌提取物，由它们提取的丁香酚、肉桂醛、小檗碱抑菌效果也很突出[9]。

　　其作用机理主要是通过疏水性小分子有机化合物干扰、溶破微生物细胞膜组织从而抑制微生物生长，或降低微生物体内生物酶活性、抑制微生物正常生理活动;同时在蔬菜表面成膜防止其水分散失过快，减少氧气的渗入，降低植物细胞呼吸作用强度，减少呼吸作用的引起的底物消耗，从而保证蔬菜的品质并有效延长其贮存时间[10]。目前用于蔬菜保鲜的香辛料主要有：菊科蒿属植物，樟科樟属植物，芸香科九里香属植物，芸香草、禾本科香茅，桃金娘科桉属中的柠檬桉、蓝桉等，姜黄属、姜科砂仁属中某些种;唇形花科紫苏等[11]。

　　香辛料中的酚类物质主要包括黄酮、黄烷醇、黄烷酮、黄酮醇和花青素,这些物质同香辛料中萜烯、单帖和倍半萜类的精油物质都具有显著的抗氧化、抗菌、抗病毒等功能。植物多糖是一类天然大分子化合物，它由植物体内糖苷键连接醛糖或酮糖形成。具有抗肿瘤、抗衰老、免疫调节、降血糖等多种生物活性。多糖在蔬菜保鲜过程中的作用原理为：通过在蔬菜表面成膜从而、控制气体交换、控制水分的蒸发抑制微生物的生长。

　　从松树、胡麻、紫苏、葡萄籽等植物中提取的天然酚类物质因其结构上多具苯环和羟基，因此其抗氧化能力较强，具有广谱抗菌能力的TP、单宁酸、儿茶酚等酚类物质，这些酚类物质具有抗氧化、抑菌的活性[12]。TP不仅能降低采后香菇、青椒的呼吸强度，其自身还原性还可保护叶绿素、红花黄、胭脂红和维生素、胡萝卜素等天然色素在光照下发生氧化褪色，茶多酚处理可以较好地维持蔬菜的感官指标。

　　2.1.2动物源保鲜剂

　　动物源保鲜剂是指从动物分泌物或动物体内提取的蜂胶、壳聚糖等天然抗菌活性成分，因其具有的天然杀菌、防腐功能，也常用于蔬菜的保鲜。甲壳素是昆虫、头足类动物和甲壳类动物的真菌细胞壁和外骨骼的主要成分，甲壳素产量仅次于纤维素，但由于其在水、有机和生理介质中具有不溶性，使甲壳素的应用受到限制[13,14]，壳聚糖是甲壳素脱乙酰基得到的天然多糖，具有广阔的应用前景。

　　它优异的成膜性，生物相容性，生物安全性，抗氧化和广谱抗菌活性使其可作为一种可食性涂膜材料，在延长许多作物的采后寿命，降低水分损失、呼吸强度、乙烯生成以及提高硬度，保持果实品质和耐贮藏性等方面具有显著的效果。壳聚糖的主要抑菌原理是阻止细胞的营养物质运输，它通过吸附在细胞表面，形成一层高分子膜包裹住细胞表面，抑制微生物生理活动;渗透进入细胞内，絮凝细胞体内阴离子细胞质干扰细胞正常生理活动[15,16]。

　　蜂胶是蜜蜂采集植物所分泌的树胶及树脂类物质后经自身上颚分泌物所形成的一种褐色胶状物。在传统医学中，蜂胶及其提取物具有防腐，抗炎，抗氧化，抗菌，抗真菌，抗溃疡，抗癌和免疫调节特性[17]。蜂胶在蔬菜保鲜中的应用主要是作为抗菌素和抗氧化剂[18]：通过控制微生物的污染来延长蔬菜的保质期;作为抗氧化剂，通过防止脂质过氧化来延长保质期和降低蔬菜内部营养物质的消耗，推迟萎蔫，减少蔬菜品质的下降的功效。蜂胶不仅具有良好的抗氧化和抗菌特性，而且其毒性低。

　　2.1.3微生物源保鲜剂微生物产生的某些次生代谢物具有抑菌杀菌效果，可以用于蔬菜的防腐保鲜，常见的有抗生素、溶菌酶、细菌素、蛋白酶、过氧化氢和有机酸等次生代谢产物。微生物生长繁殖周期短，可通过人工来控制其发酵环境，受季节、地域和病虫害等条件的限制较小，因此该保鲜技术具有较好的应用前景。微生物菌体对蔬菜进行防腐抑菌及保鲜主要通过拮抗[19]、竞争作用抑制或直接杀灭病害菌。常见的乳酸链球菌素(Nisin)、纳他霉素(Natamycin)和曲酸等微生物次生代谢产物都具有较好的杀菌抑菌作用。

　　2.2化学保鲜剂化学保鲜剂是利用某些无毒无异味且对人体无害的化学药剂来抑杀蔬菜表面、内部或贮运环境中的微生物;通过调整贮藏环境中的气体成分，从而实现蔬菜的保鲜。相较于冷藏、气调、辐射处理等物理手段的保鲜技术，化学保鲜方法优势在于其设备投资小、节能降耗、使用成本较低、简便易行、安全性较高，因而应用较为广泛。

　　2.3植物生长物质类保鲜剂植物生长物质是在植物生长和发育起着调节作用的物质，包括植物激素和植物生长调节剂。现有的植物生长调节剂根据分子结构不同主要分为两类：一类具有与植物激素类似的分子结构和生理效应，如吲哚丙酸、吲哚丁酸等;另一类结构完全不相同但其具有与植物激素类似的生理效应，如萘乙酸、矮壮素、三碘苯甲酸、乙烯利、多效唑等[2]。

　　2.3.1植物激素人为地调节外源植物生长激素能够延缓植物的衰老，促进蔬菜成熟衰老的主要激素是脱落酸和乙烯，通过Ag、硫代硫酸银、甲基环丙烯(MCP)等这些物质与乙烯竞争结合受体，控制乙烯合成过程中的关键酶从而抑制乙烯与植物受体相结合，从而抑制因乙烯作用而带来的植物细胞衰老过程。

　　2.3.2植物生长调节剂植物生长调节剂根据其具体作用可分为：促进剂、抑制剂和延缓剂。其中抑制剂和延缓剂常用于蔬菜保鲜。水杨酸(SA)及其类似物可以作为天然生长抑制剂用于蔬菜采后贮藏保鲜。茉莉酸甲酯(methyljasmonate，MeJA)作用于植物的正常生长发育和逆境反应，它广泛存在于植物界中，是植物天然产生的生长调节物质[20]。

　　2.4食品添加剂类保鲜剂食品添加剂是指在食品中加入的化学合成或者天然物质从而满足改善食品品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要。常用在蔬菜贮藏保鲜中的食品添加剂有防腐剂类，如对羟基苯甲酸酯类及其钠盐、2,4二氯苯氧乙酸、ε聚赖氨酸盐酸盐、稳定态的ClO、山梨酸及其钾盐;抗氧化类，如抗坏血酸、抗坏酸钙、抗坏血酸钠、硫代二丙酸二月桂酯、植酸等。GB27602014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》对食品添加剂的使用量及使用范围都制定了相关的标准，避免过量使用。

　　3保鲜剂在蔬菜贮运中的研究进展

　　3.1植物源保鲜剂研究进展

　　植物源保鲜剂纯天然、高效安全，能较好地维持蔬菜的营养价值和食用特性，可以贮藏保鲜中提供大量的生物活性化合物，这些化合物的抗氧化和抗菌活性在改善采后蔬菜质量的同时避免了二次污染[21]。MARIANA等[22]研究发现石榴皮中的提取物(PPE)在清除自由基和抑制真菌(如灰霉病、青霉菌和镰刀菌)以及食源性细菌病原体(金黄色葡萄球菌、单核细胞增多性李斯特菌)方面功效显著，PPE可以作为天然抗氧化剂和抗菌剂可用于维持采后蔬菜的质量。

　　ANG等[23]使用7mg/mL的石榴果渣提取物作为洗涤剂处理甜菜和芥菜，发现该提取物杀灭叶表的单核细胞增多性李斯特菌的效果与0.05mg/mL次氯酸钠的洗涤后的效果相当。植物源保鲜剂可以与化学保鲜剂复配使用以提高其保鲜效果。EE等[24]使用5g/L花生皮提取物(PSE)和0.5g/L苄索氯铵乳液的组合保鲜剂对莴苣进行洗涤处理，研究表明该复配保鲜剂能够大幅度降低莴苣叶表面上单核细胞增多性李斯特菌和大肠杆菌O157：H7的计数。多糖在蔬菜保鲜中的研究主要是针对多糖类涂膜保鲜方面。

　　BANU等[25]研究表明海藻凝胶内含有的黄酮类化合物、皂甙和鞣质等抗真菌活性物质存在着明显的抑菌作用，涂抹海藻凝胶可以使番茄在货架期内保持良好的品质。OSE等[26]研究认为，从海藻中提取的海藻酸盐低聚糖(AOS)对采后果蔬保鲜效果主要是通过延迟脱落酸(ABA)和ABA偶联物的积累来保持果实品质和延长其保质期，AOS抑制了与ABA信号传导以及细胞壁变性相关的基因表达。

　　3.2动物源保鲜剂研究进展

　　壳聚糖不仅具有生物降解性、抑菌性、抗氧化性以及无毒性以外，还具有优异的成膜性能，可作为可食用薄膜或涂层。然而，壳聚糖仅溶于稀释的有机酸性溶液，限制了其在食品领域的应用和使用，因此常通过在壳聚糖的羟基或氨基处引入官能团进行化学修饰，来获得具有增强溶解度和生物活性的新衍生物[27]，或与其他保鲜剂进行复配来增强其保鲜效果。

　　ORTUNATI等[28]使用壳聚糖盐酸盐保鲜剂对长叶莴苣进行保鲜涂层处理，通过FESEM(场发射扫描电子显微镜)的形态学研究发现该涂层在生菜叶上分布良好且均匀，不会对食品的功能产生负面影响，从而保证了莴苣的正常呼吸且对灰霉菌起到了一定的抑制作用。ESPERANZA等[29]通过使用组装的海藻酸钠和壳聚糖可食性纳米级涂层对番茄进行涂膜保鲜处理，研究发现该涂层处理明显减少了番茄的失重率以及微生物生长，减少了气体交换和乙烯产生，保持果实硬度和色泽，延长了果实货架期。

　　动物源保鲜剂与植物源保鲜剂之间可以复配进行保鲜处理来提升保鲜效果，ASGAR等[30]研究发现，单独使用蜂胶或肉桂油提取物作为可食用涂料对辣椒进行处理均可以起到一定的抑菌效果，但联合处理的效果优于单独处理，且能使辣椒炭疽病的发病率显著降低，推迟了辣椒的转色，延缓了可溶性固形物含量的降低，保证了采后辣椒的贮藏品质。线粒体中的能量代谢在延缓采后果蔬衰老、增强采后果蔬对非生物胁迫和真菌感染的抵抗力方面起关键作用。

　　CHEN等[31]认为壳聚糖涂层能使得参与三羧酸(TCA)循环的关键代谢物保持在较高水平，通过降低能量消耗速率来延缓采后果蔬的衰老，壳聚糖还可以通过调节植物体内与抗病有关的酶活性变化，产生植保素、酚类化合物等抗菌物质、诱导病程相关蛋白，产生新的激发子诱导植物一系列防御反应等方式提高蔬菜的结构抗病性，提升贮藏保鲜品质。

　　4总结与展望

　　我国农产品的供应已极大丰富，农产品特别是蔬菜类产品,在采后、贮藏、流通等化解中越来越需要进行快速、低能耗、低成本及产地化的保鲜处理。蔬菜保鲜剂有着非常广阔的市场及应用前景。但是保鲜剂在蔬菜贮运保鲜中的应用还存在以下几点问题：

　　(1)保鲜剂的保鲜机制不明确。目前大部分研究只集中于保鲜剂对蔬菜采后保鲜效果即蔬菜的贮藏过程中的营养品质和生理生化的的变化，但对于研究保鲜剂自身的保鲜机理方面相对较少，基础理论的研究也不够深入。

　　(2)如茶多酚因其保鲜机理只适用于一些易于涂膜处理的蔬菜，对其的保鲜研究大多集中于与此，而对于使用茶多酚对一些(如菠菜、芹菜、韭菜等)组织纤细脆嫩、不易进行涂膜处理等特殊种类的蔬菜应用保鲜处理还需要更进一步的研究。

　　(3)保鲜剂不能盲目复合来协同作用。闫师杰等[50]使用中草药丁香、大黄、高良姜提取液组合相较与只使用丁香、大黄提取液保鲜青椒，反而加速了青椒的软化腐烂。

　　未来保鲜剂的发展趋势应当遵循广谱、高效、安全、复合的原则不断在蔬菜保鲜领域研究开发出高效、安全、低毒和低残留的新型化学保鲜剂。生物保鲜剂还应当对一些保鲜剂的提取技术进行改良,来降低生产成本，保鲜剂还可以与高压脉冲电场(PEF)、低温等离子体等物理保鲜技术联合应用于蔬菜保鲜，PEF与生物保鲜剂(Nisin、溶菌酶、片球菌素、有机酸、丁香油等)的复合使用一方面在抗菌范围上作用更广，效果也更突出，另一方面复合使用具有更好的稳定性和安全性。这不仅是当前我国农业生产和食品市场发展的直接需求，也会成为食品保鲜产业发展的巨大前进动力。

　　参考文献

　　[1]乌翛冰，张志祥，崔燕，等.蔬菜采后保鲜技术的应用与发展[J].安徽农业科学，2016，44(10)：107110.WUXB,ZHANGZX,CUIY,etal.Theapplicationanddevelopmentofvegetablespostharvestfreshkeepingtechnology[J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences,2016,44(10):107110.

　　[2]赵喜亭，周颖媛，邵换娟.化学保鲜剂在果蔬贮藏保鲜中的应用[J].北方园艺，2012(14)：191194.ZHAOXT,ZHOUYY,SHAOHJ.Applicationofchemicalpreservativeinstorageandfreshkeepingoffruitandvegetable[J].NorthernHorticulture,2012(14):191194.

　　[3]KUMARS,MUKHERJEEA,DUTTAJ.Chitosanbasednanocompositefilmsandcoatings:Emergingantimicrobialfoodpackagingalternatives[J].TrendsinFoodScience&Technology,2020,97:196209.

　　作者：张悦，李安，赵杰，潘立刚

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