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1、多糖对食品的保鲜作用第1页，本讲稿共26页一、天然植物提取物在果蔬保鲜中应用研究进展二、中药和食用调味料提取物对果蔬病原菌的抗菌活性及其在保鲜中的应用三、天然多糖涂膜保鲜果蔬的研究进展应用一：天然涂膜保鲜剂对南果梨冷藏期间防褐保鲜效果的影响应用二：多糖对韭菜保鲜作用的研究应用三：壳聚糖生姜大蒜提取物复合保鲜剂对红橘的保鲜效果第2页，本讲稿共26页据统计,发达国家约有10%20%的新鲜果蔬由于采后病害导致腐烂,发展中国家则达到40%50%。中国易腐烂特色水果总产量达1.16亿t,采后损失25%30%,约700亿元。另外,由病原微生物引起的人类疾病的发生率近几年来也逐渐增加,病原微生物、如腐败细菌
2、、酵母、霉菌等会通过各种途径侵袭,导致人类食物性疾病的爆发,危害人类安全。第3页，本讲稿共26页生产实践和科学研究表明植物提取物中含有抑制病原微生物的成分,人们提出了利用植物中的抗菌物质对果蔬采后病害生物防治的设想并进行了大量研究，其中从人们食用的中药和香辛料中提取天然防腐保鲜剂,被认为是食品添加剂研究领域最有前景的发展方向,是开发新型高效果蔬生物防腐保鲜剂的重要途径。第4页，本讲稿共26页1 对果蔬采后病原菌有抑制作用的植物资源许多植物都具有一定的抗菌、杀虫能力,从植物中提取的杀虫剂已经在生产中大量应用,如鱼藤酮、烟碱等。由于食品工业中的防腐保鲜涉及到对人类的安全性问题,人们对果蔬采后保鲜中
3、主要病原菌具有较强抑制作用的植物研究遵守药食同源的原则进行筛选,因此主要集中于天然香辛料和一些中草药,包括芸香科的柠檬、柑橘类、橙类,樟科的肉桂、月桂,桃金娘科的丁香、众香,唇形科的百里香、迷迭香、薄荷等,百合科的洋葱、大蒜,姜科的高良姜、姜,肉豆蔻科的肉豆蔻,胡椒科的胡椒、花椒,茄科的辣椒、山鸡椒等和本科的香茅、芳香草等第5页，本讲稿共26页果蔬大多呈酸性,采收以后主要致病菌以真菌较多,主要有灰葡萄孢、青霉属、曲霉属、链格孢属等。另外,果蔬在采后流通过程中携带的对人治病细菌主要有大肠杆菌、李斯特氏菌等。对果蔬采后病原菌抑制作用较强的植物主要有丁香、山苍子、百里香、肉桂、高良姜、辛辣调味品如大
4、蒜、姜、辣椒、茴香等。第6页，本讲稿共26页精油的抑菌活性可能是多种成分相互作用的结果,不是单一成分所能达到的作用。抗菌物质的混合使用可以在达到同样抗菌效果时减少每一种抗菌剂的浓度,从而提供一种防止食品腐败的多种天然抑菌剂协调作用的新途径。不同精油混合或一种精油与其它抗菌物质相混合可起到增效作用，例如降低温度和NACl也可以增加精油的抗菌活性。第7页，本讲稿共26页用天然中草药等具有抗菌活性的提取物对水果蔬菜进行处理,保鲜效果比较明显,主要应用方式包括提取物质浸蘸、熏蒸、喷洒或与保鲜纸及涂膜剂等载体相结合等。近年来,中国学者在中草药提取物的应用剂型方面进行了更多的探索,主要集中于熏蒸、保鲜纸、
5、保鲜膜符合等应用方式。第8页，本讲稿共26页例如,宋义忠等(2003)采用丁香提取物直接熏蒸保鲜花椰菜毛琼(1999)等将中草药丁香、大黄、高良姜提取物与氧化淀粉溶液制成保鲜纸和中草药涂膜液保鲜河北水晶梨，等，均具有良好的保鲜效果,可大大延长贮藏期,也证明天然防腐剂完全可替代化学防腐剂用于果蔬保鲜。国外的学者在天然提取物在果蔬保鲜上的应用研究也较多。S.Oller报道了欧洲课题组关于肉桂在果蔬保鲜上的应用效果，肉桂中提取出的肉桂酸喷雾处理能够明显延长桃、柑橘、梨、苹果、李子、油桃、一些鲜切果蔬如西红柿、芒果、甜瓜、苹果、柠檬、猕猴桃等的货架保鲜期。虽然,过高的浓度会导致部分果蔬(李子、梨、酸橙
6、)褐变,但可明显延长一些重要果蔬产品的货架期。第9页，本讲稿共26页抗菌剂的抗菌效果与分子结构密切相关。植物芳香成分精油被认为是主要的抗菌成分,具有强烈的抑制或杀死真菌等微生物的特性,其主要成分为4大类:萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物。其中醛类、酚类是主要的活性成分,如丁香的活性成分是丁香酚、肉桂的活性成分是肉桂醛、百里香的活性成分是百里香酚、山苍子的主要活性成分是柠檬醛等第10页，本讲稿共26页关于天然植物精油的抗菌活性的研究很多,但其抑菌机理研究尚少,且尚没有定论,普遍认为疏水性的精油通过直接破坏微生物细胞膜或影响能量代谢途径来达到抗菌效果。第11页，本讲稿共26页
7、1)植物精油作为杀虫剂已经产业化应用,但作为抗菌剂尚没有产业化应用,在果蔬保鲜方面应用更少。尤其是在农产品采后保鲜方面,中国起步较晚,机理研究与应用技术不深入,用于粮食、果蔬、食品领域的保鲜，大都是处于试验阶段,尚没有成熟的产品。另外中国的许多优质果蔬如樱桃、杨梅、冬枣等食用是难以去皮的,因此亟待研究从植物中提取的天然保鲜剂。另外,中国的中草药与天然食源植物种类多,研究筛选出用于果蔬保鲜的天然植物提取物具有极广阔的前景。第12页，本讲稿共26页2)许多关于天然产物对病原菌的抑制效应研究都是在培养基中进行的,但实践表明在培养基中试验得到的抑菌浓度,在食品中应用时所需的剂量需要增加数倍。然而精油都
8、是疏水性物质,当达到有效浓度时,精油的气味将影响食品和果蔬的风味。另外,目前的大多研究是在单一微生物存在和恒定的环境条件下进行的,在多种微生物菌丛存在和变化的环境条件下,根据抗菌特性及与食品成分的相互作用选择合适天然提取物的组合和应用技术条件尚缺乏系统深入研究。第13页，本讲稿共26页3)过去的大多研究是对植物粗提液进行了初步的抑菌筛选试验,存在提取分离技术不成熟、提取方法不一致、难以确定有效成分的结构、对微生物的抑制机理尚不清晰、应用技术研究不深入等缺点,限制了天然精油产业化应用。因此,有必要对天然植物中有效成分进一步进行分离鉴定,对抗菌作用机理、构效关系、化学仿生合成、剂型(微胶囊、乳状液
9、)等进行细致深入的研究,为天然植物提取物在果蔬保鲜上的真正实践应用提供基础。第14页，本讲稿共26页4)虽然关于植物提取物抑制果蔬采后病原菌的研究较多,但关于果蔬贮藏保鲜过程中天然植物提取物应用的系统研究尚缺乏。不同的果蔬主要致病菌、采后生理、贮藏保鲜条件均有一定的差异,确定天然植物提取物在不同果蔬上的最佳应用条件和技术十分必要。另外,果蔬的贮藏保鲜是一个系统工程,涉及到采前管理、采收、环境温度、湿度、气体成分、保鲜剂应用等综合因素,将天然提取物应用到果蔬保鲜时,应该和其它技术手段有机结合起来以达到最佳效果。中国在果蔬保鲜技术的研究比较深入,结合目前的保鲜技术对天然植物提取物在果蔬保鲜上的应用
10、技术进行研究具有重要意义。第15页，本讲稿共26页1天然多糖涂膜保鲜的原理果蔬采收后其生命活动并未停止,继续进行着旺盛的呼吸作用和蒸发作用。控制果蔬的保鲜条件,首先要减缓其衰老进程,一般通过抑制呼吸作用来实现;其次是抑制微生物,主要通过控制腐败菌的生长来实现;第三,减少内部水分蒸发,主要通过对环境相对湿度的控制和细胞间水分的结构化来实现。天然多糖涂膜保鲜是将多糖物质制成适当浓度的溶液,通过浸渍、喷洒、涂布等方法在果蔬表面形成透明或半透明膜。这类薄膜具有可选择的透气性、较低的透水性,能阻隔外界环境的有害影响,不仅控制了膜形成的微环境中的气体浓度,使果实采后的呼吸强度下降,延缓果蔬的衰老,而且可减
11、少果实在贮藏期内水分的散失,防止果蔬的病菌感染,从而达到延长保存期的目的。第16页，本讲稿共26页此外,由于多糖的胶凝特性,这类膜还可作为一些延缓果蔬衰老、抗菌防霉的活性成分的载体。另外,一些天然多糖类物质本身具有一些特殊的生理活性,例如壳聚糖可诱导植物的结构抗病性,因此,天然多糖涂膜保鲜具有很好的应用前景。第17页，本讲稿共26页2.1淀粉淀粉是成本最低、来源最广的一类多糖,但其成膜的光泽性较差、易老化而脆裂,这些性质限制了淀粉基涂膜的广泛应用,因此以淀粉为基料的可食膜还有待进一步研究。在以淀粉为成膜基质的涂膜材料中添加蛋白质、脂质等物质可使膜的品质得到改善,此外,添加天然抑菌剂、天然抗氧化
12、剂、钙离子、乙烯吸收剂等生理活性物质而得到的复合涂膜配方也有较好的应用前景。第18页，本讲稿共26页纤维素经改性可制成甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)和羧甲基纤维素(CMC)。这类由MC、HPMC、HPC和CMC制得的纤维素醚膜具有一定的机械强度、抗油脂性,具有较好的成膜特性,对水蒸气和氧气具有一定的阻隔作用,因此,纤维素膜在食品保鲜领域的应用日益受到重视。商业上已有用纤维素衍生物作为成膜剂制成可食性涂膜液,英国SEMPER生物工程公司研制的果蔬保鲜剂Semper-fresh,主要成分为蔗糖酯、纤维素和植物油。第19页，本讲稿共26页甲壳素是一种广泛存在
13、于昆虫等甲壳类动物骨筋中的天然多糖化合物,其水溶性较差,常被脱己酰化改性处理,生成的产物为壳聚糖,由于其具有良好的水溶性而得以广泛应用。壳聚糖是一种高分子量的阳离子多糖,无毒、无污染,可诱变产生壳聚糖酶和植物抗菌素,因而对真菌有较好的抑制作用。对果蔬而言,壳聚糖还可以诱导植物的结构抗病性,如可使植物细胞壁加厚或木质化程度加强,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以及诱导病程相关蛋白,产生新的激发子诱导植物一系列防御反应等。此外,壳聚糖分子中的羟基与氨基可结合多种重金属离子形成稳定的鳌合物,例如铁、铜等金属离子与其结合可以延缓脂肪的氧化酸败。第20页，本讲稿共26
14、页海藻酸是糖醛酸的多聚物,一般以钠盐形式存在,具有良好的成膜性能。海藻酸钠涂膜可减少果实中活性氧的生成,降低膜脂过氧化程度,保持细胞膜的完整性,并使果实保持较低的酶活性,从而抑制果实的代谢活动,达到保鲜效果。邓勇等用海藻酸钠和蔗糖脂肪酸酯作为涂膜剂,对黄瓜进行涂膜处理,通过对黄瓜的失重、硬度和叶绿素含量的测定,认为涂膜液对黄瓜有较好的保鲜效果。第21页，本讲稿共26页以南果梨为试材,研究了多糖涂膜处理对不同预熟成熟度的果实在冷藏条件下贮藏效果及其生理变化的影响。结果表明,在冷藏条件下,与对照相比多糖涂膜处理可以显著地抑制贮藏期间果实中脂氧合酶活性、丙二醛含量的上升,延缓了可溶性固形物含量、叶绿
15、素含量的变化进程,一定程度上降低了膜相对透性,提高了硬果率;贮藏180天后,在货架期间多糖涂膜处理可以明显地控制果实转色指数、果柄保鲜指数的变化,显著地抑制果皮、果心的褐变率。无论是冷藏还是在货架期间,多糖涂膜处理对预熟5天果实的作用效果并不明显。第22页，本讲稿共26页以失重率、VC含量及感官变化为指标，用此多糖提取液进行韭菜保鲜实验。结果表明，4d后对照样的失重率达47.81%，VC含量减少70.5%，用水处理的样品失重率达54.83%，VC含量减少74.5%，多糖处理样失重率为33.67%，VC含量仅减少1 2%。用含有米糠多糖1%的保鲜液对韭菜喷涂进行保鲜实验，共做三种样品：对照样、水
16、处理样、多糖处理样。保鲜4d后VC含量，分别由24.93mg/100g降到7.35、6.36、20.31mg/100g，失重率分别为47.81%、54.83%、33.67%。米糠多糖具有很好的保鲜效果。第23页，本讲稿共26页分析原因：用水处理的样品晾干后储藏，韭菜天然的蜡质层被洗掉，水分就很容易蒸发出来，导致失重率最大，并且潮湿的环境很有利于微生物的生长，它们吸取韭菜中的营养成分，破坏韭菜细胞结构，水分蒸发较快，且很容易腐烂。多糖处理组可有效的降低果蔬的失重率，可能与其具有成膜特性有关，韭菜用多糖处理后，在表面形成一层无色透明的薄膜，限制韭菜与外界大气的气体交换，有效控制膜内O 2、C O
17、2的浓度，降低呼吸作用和蒸腾作用，减少有效物质的消耗和水分的蒸发，从而达到储藏保鲜的目的。第24页，本讲稿共26页近年来,壳聚糖作为一种新型无毒天然的果蔬保鲜剂,正越来越引起人们的关注。它能在果实表面形成半透膜,使果实外部形成一个微气调的环境,延缓果实的生理代谢,从而可以大大延长果蔬的贮藏时间。生姜大蒜提取液具有很强的杀菌作用,可以有效杀死多种危害果实的微生物,和化学杀菌剂相比,它具有来源广泛、安全无毒的优点。第25页，本讲稿共26页用壳聚糖和生姜大蒜提取物的复配液来处理红橘对其采后贮藏期间的生理代谢具有明显的抑制作用。可以显著降低红橘果实的腐烂率和失重率,延缓果实总酸和Vc含量的下降。壳聚糖具有很好的成膜性,可以在果实表面形成微气调的环境,延缓果实的呼吸以及其他生理代谢。生姜和大蒜的提取物都具有不同的抑菌、杀菌效果,但各自的抑菌杀菌范围均较窄,将二者结合起来使用就可以大大提高它们的杀菌范围,对多种危害红橘果实的真菌起到杀灭作用。该试验将壳聚糖的保鲜功能与生姜大蒜的杀菌功能相组合,取得了令人满意的效果,尤其是处理3用含有生姜大蒜提取物的液体配制的1.5%的壳聚糖溶液对红橘果实进行涂膜处理在室温下存放1个月,果实的腐烂率仍然很低,保持了大红袍红橘固有的优良品质。第26页，本讲稿共26页