趙敏孜,曾凱芳,2,阮長(zhǎng)晴,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶,400715)2(西南大學(xué) 食品貯藏與物流研究中心,重慶,400715)

當(dāng)前,傳統(tǒng)包裝及化學(xué)處理仍是果蔬保鮮采用的主要方法,然而這些保鮮技術(shù)已經(jīng)逐漸不符合人們對(duì)于食品包裝無毒、綠色、可降解的要求[1]。因此,近年來以多糖為代表的天然聚合物薄膜由于其可降解、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究和應(yīng)用。

多糖薄膜具有可食用性、良好的成膜特性和氣體阻隔性,部分多糖還具有抗菌活性,涂覆于果蔬表面后可以通過延緩呼吸作用和抑制微生物生長(zhǎng)來維持果蔬品質(zhì)和延長(zhǎng)保質(zhì)期[2]。但此類薄膜在阻隔、力學(xué)等性能的不足限制了其發(fā)展。二維納米材料因其較大長(zhǎng)徑比、高比表面積和部分材料具有的抗氧化活性和抗菌活性,而展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[3]。將其加入多糖中可有效提升各項(xiàng)性能,進(jìn)一步減少果蔬水分喪失,維持果蔬品質(zhì),防止微生物侵害。近年來關(guān)于二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜的研究及報(bào)道逐漸增多,成為果蔬保鮮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

1 多糖基薄膜

多糖是一種天然生物材料,來源豐富,廣泛存在于自然界中,按其來源可分為植物源多糖、動(dòng)物源多糖及微生物多糖。多糖基薄膜是指由相對(duì)分子質(zhì)量高的多糖類物質(zhì)(如纖維素及其衍生物、果膠、海藻酸鹽、殼聚糖等)為成膜基質(zhì),通過分子內(nèi)和分子間的氫鍵等相互作用形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜,對(duì)二氧化碳和氧氣具有選擇滲透性。多糖基薄膜具有較高的生物相容性、親水性和可生物降解性并且安全無毒,故其在果蔬采后保鮮上具有較廣泛的研究和應(yīng)用。

1.1 植物源多糖

1.1.1 纖維素

纖維素是地球上最豐富的天然高分子化合物,是植物細(xì)胞壁的主要成分,主要從木漿中獲得,也可從其他植物中提取,如玉米棒或莖、大豆皮、甘蔗渣、小麥秸稈、竹子等。

纖維素是D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵組成的大分子多糖,每條鏈的重復(fù)單元數(shù)取決于其來源[4]。纖維素的衍生物多用于制備天然的可食性薄膜,主要包括甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素和羧甲基纖維素等。但由于其具親水性,纖維素衍生物薄膜的水蒸氣阻隔性較差。在果蔬保鮮中,汪開拓等[5]用羥丙基甲基纖維素薄膜顯著延緩了楊梅果實(shí)采后衰老進(jìn)程并維持其果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味。此外,纖維素可與其他聚合物混合制備復(fù)合薄膜用于果蔬采后貯藏保鮮,如將纖維素與聚乳酸制備的薄膜應(yīng)用在鮮切西紅柿上可以提供更好的抗氧化性能,提高西紅柿品質(zhì)[6]。

1.1.2 淀粉

淀粉是一種天然聚合物,存在于多種植物中,包括小麥、玉米、水稻、豆類和馬鈴薯等。根據(jù)植物來源的不同,淀粉顆粒的形狀、大小、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分各不相同。淀粉主要分為直鏈淀粉和支鏈淀粉,直鏈淀粉和支鏈淀粉在結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量上的差異導(dǎo)致了它們的分子性質(zhì)和成膜性的不同。

淀粉薄膜由于其高度有序的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的氧阻隔性能。其中直鏈淀粉和支鏈淀粉在交替層中形成結(jié)晶和非結(jié)晶區(qū)域,因此,通過提高材料中的結(jié)晶度或更高含量的支鏈淀粉來改善阻隔性能。與傳統(tǒng)的合成聚合物相比,淀粉基薄膜也存在一些缺點(diǎn)：伸長(zhǎng)率較低,機(jī)械性能較差。在果蔬保鮮中,常通過改性、變性等以改善性能,增強(qiáng)保鮮效果。劉瑾瑾等[7]研究了馬鈴薯變性淀粉薄膜應(yīng)用于早酥梨的最佳配方,薄膜涂覆的早酥梨腐爛指數(shù)、黃化指數(shù)顯著降低。除了改性,淀粉也常與其他多糖、蛋白質(zhì)等制備復(fù)合薄膜[8]。ZHAO等[9]制備的殼聚糖/單寧酸/玉米淀粉雙層薄膜將香蕉的貯存期由3 d延長(zhǎng)至6 d,失重減少了14%。

1.1.3 果膠

果膠是植物細(xì)胞的主要成分之一,是D-半乳糖醛酸以α-1,4糖苷鍵組成的一種陰離子多糖[10]。果膠的分子質(zhì)量、酯化度和乙酰酯化度決定了果膠的特性,包括膠凝、質(zhì)地特性和穩(wěn)定性。

果膠基薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能,對(duì)油脂、香氣和氧氣有良好的阻隔作用,并應(yīng)用于新鮮果蔬的保鮮,如鱷梨、蘋果、杏、栗子、漿果、番石榴、甜瓜、木瓜、桃子、核桃、胡蘿卜和番茄[11]。但果膠薄膜的耐濕性較差、伸長(zhǎng)率低、易碎,一般通過添加增塑劑來改善其性能。此外,由于果膠不具有抗菌特性,且純果膠制備的薄膜可能會(huì)促進(jìn)微生物生長(zhǎng),因此研究中常在果膠基薄膜里加入活性物質(zhì),如精油、抗菌劑等,提高其抗菌性能。

1.1.4 海藻酸鹽

海藻酸鹽是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸 以(1-4)鍵連接而成的聚陰離子型線性共聚物。海藻酸鹽可以形成透明、均勻的高質(zhì)量薄膜。且因其對(duì)油脂和氧氣的滲透性較低,海藻酸鹽基薄膜可以延緩各種果蔬的脂質(zhì)氧化,從而降低失重和抑制微生物生長(zhǎng)[12]。同樣,海藻酸鹽基薄膜也具有水蒸氣阻隔性差、防潮性不足等缺點(diǎn),通過與其他多糖的復(fù)合可以更有效地維持果蔬品質(zhì)。FAN等[13]制備的果膠/海藻酸鈉/黃原膠復(fù)合薄膜對(duì)鮮切馬鈴薯有優(yōu)異的保鮮作用,可以抑制馬鈴薯的褐變。范騰等[14]以海藻酸鈉、明膠、硬脂酸鈉制備的復(fù)合薄膜可以有效延緩鮮切胡蘿卜白化。

1.2 動(dòng)物源多糖

1.2.1 殼聚糖

殼聚糖可通過甲殼素的堿性N-脫乙酰作用制得[15],甲殼素廣泛存在于甲殼類動(dòng)物和昆蟲的外骨骼中,可以大量從海產(chǎn)品工業(yè)的廢物中提取[16]。殼聚糖可溶解于稀酸(鹽酸和乙酸)溶液中以制備薄膜,因其具有無毒、生物相容性、生物降解性、抗菌活性和抗氧化活性,可有效應(yīng)用于食品保鮮[17]。殼聚糖對(duì)細(xì)菌和真菌具有廣譜抑菌活性,不同分子質(zhì)量的抗菌糖具有不同的抗菌原理。具有較高分子質(zhì)量的殼聚糖通過抑制細(xì)胞膜運(yùn)輸養(yǎng)分和降低細(xì)胞膜通透性來抑制微生物;具有較低分子質(zhì)量的殼聚糖用作陽離子聚合物,可以穿透微生物細(xì)胞膜并與 DNA、RNA 和其他細(xì)胞間生物分子結(jié)合,干擾微生物代謝,例如mRNA合成[18]。目前已有研究證實(shí)純殼聚糖薄膜可以維持果蔬的品質(zhì),延長(zhǎng)果蔬保質(zhì)期[19-20]。雖然殼聚糖薄膜具有優(yōu)越的性能,但由于其對(duì)水蒸氣的高度滲透性限制了殼聚糖薄膜的應(yīng)用,加入交聯(lián)劑[21]或與其他成分復(fù)合可以有效改善這個(gè)缺陷。

1.3 微生物多糖

相較于其他來源的多糖,微生物多糖可以在工業(yè)規(guī)模上高產(chǎn)量獲得[22]。在食品包裝和果蔬保鮮上,普魯蘭多糖和黃原膠是最常用的微生物多糖[23]。

1.3.1 普魯蘭多糖

普魯蘭多糖是一種胞外微生物多糖,由糖苷鍵連接的麥芽糖單元組成。普魯蘭多糖具有很強(qiáng)可塑性,不用添加增塑劑和穩(wěn)定物質(zhì)就可以制備薄膜,其顯著特點(diǎn)是透氣性低于其他材料,普魯蘭多糖薄膜近年來已經(jīng)廣泛用于食品保鮮[24]。郄梓含等[25]通過美拉德交聯(lián)提高了普魯蘭多糖薄膜的阻隔性能及抗氧化性,有望保護(hù)果蔬免于氧化,同時(shí)已經(jīng)有研究報(bào)道了普魯蘭多糖及其復(fù)合膜可以有效維持草莓[26]、蘑菇[27]等果蔬的品質(zhì)。

1.3.2 黃原膠

黃原膠是一種陰離子多糖,由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸單元組成。有研究報(bào)道了黃原膠薄膜可以延長(zhǎng)梨[28]和蘋果[29]的保質(zhì)期。然而純黃原膠制備的薄膜機(jī)械性能差,與其他聚合物如羧甲基纖維素或明膠混合制備復(fù)合薄膜可以提升機(jī)械性能[30]。

2 二維納米材料復(fù)合的多糖基薄膜

前文中已經(jīng)提到了多糖基薄膜大都存在阻濕、抗水性差、機(jī)械強(qiáng)度低等問題,在應(yīng)用中與合成高分子聚合物相比仍存在一定差距,因此多糖基薄膜的研究由單一膜向復(fù)合膜發(fā)展。多糖之間的復(fù)合以及與其他成分如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)的復(fù)合,可以一定程度改善其性能不足,而納米材料因其獨(dú)特性質(zhì)使其加入具有提升多糖薄膜性能的潛力。

納米粒子可以根據(jù)幾何形狀和納米范圍內(nèi)的維度來區(qū)分,三維尺寸均為納米量級(jí)的納米材料被稱為零維納米材料,主要包括球形納米顆粒如納米二氧化硅、納米銀、蠟質(zhì)納米球等;三維尺寸中只有2個(gè)維度處于納米量級(jí)材料稱為一維納米材料,如碳納米管、纖維素納米棒等;三維尺寸只有1個(gè)維度為納米量級(jí)的材料稱為二維納米材料,如納米黏土、石墨烯等片層型材料。二維納米材料具有分層結(jié)構(gòu),它的厚度往往小于5 nm,而橫向尺寸可以超過100 nm,因其具有的高橫縱比和高比表面積以及獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。在食品包裝領(lǐng)域,將聚合物與二維納米材料組合,可以提高阻隔性能、機(jī)械強(qiáng)度、熱性能并能賦予薄膜一定的功能(如抗菌活性)[31],這為二維納米材料在多糖中的應(yīng)用及解決多糖基薄膜存在的問題提供了理論支撐。

2.1 二維納米材料

目前最常應(yīng)用于多糖復(fù)合薄膜的二維納米材料包括層狀雙氫氧化物(layered double hydroxide,LDH)、層狀硅酸鹽(如蒙脫土)以及石墨烯等。

2.1.1 LDH

LDH是一類由帶負(fù)電荷的陰離子(層間陰離子)和帶正電荷的金屬氫氧化物(主體層板)所構(gòu)成的層狀化合物,由納米量級(jí)的二維層板縱向有序排列形成的三維晶體結(jié)構(gòu),其層板由二價(jià)和三價(jià)金屬的氫氧化物組成,層間的陰離子以靜電引力、氫鍵、離子鍵等方式與主體層板相連。層板骨架帶有正電荷,層間陰離子與之平衡,整體對(duì)外呈現(xiàn)電中性。由于LDH具有多級(jí)層狀結(jié)構(gòu)和較大的長(zhǎng)徑比,在多糖薄膜中能形成“磚墻”結(jié)構(gòu)以延長(zhǎng)氣體小分子的流通路徑(圖1),因此將其添加到多糖基薄膜中可以改善其阻隔性能。一些LDH還表現(xiàn)出抗菌活性,如ZnAl水滑石[32],這使得LDH在果蔬采后保鮮應(yīng)用中具有廣闊前景。

圖1 二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜截面中“磚墻結(jié)構(gòu)”

2.1.2 蒙脫土

蒙脫土是一種黏土礦物,由2個(gè)氧化硅四面體組成,氫氧化鋁或氫氧化鎂八面體位于之間,并共享氧原子[3]。蒙脫土具有低表面積的片層結(jié)構(gòu),因此在薄膜中,蒙脫土可以單層均勻地分散并嵌入聚合物基質(zhì)中,從而獲得高磚墻結(jié)構(gòu)。由于蒙脫土的小顆粒尺寸、大長(zhǎng)徑比和極大的比表面積,其在多糖基薄膜中形成類似圖1所示的結(jié)構(gòu),使得摻雜有蒙脫土的復(fù)合薄膜具有更佳的阻隔效果,降低氣體滲透性[3]。

2.1.3 石墨烯

石墨烯具有重復(fù)的六方蜂窩晶格結(jié)構(gòu),它的性質(zhì)取決于二維晶格,晶格中的碳原子通過s鍵與其他3個(gè)相鄰的碳原子相互連接,使得石墨烯具有優(yōu)異的機(jī)械性能。在復(fù)合薄膜中引入石墨烯可形成冗長(zhǎng)通道,且存在石墨烯與多糖基質(zhì)間的非鍵合作用力的影響,導(dǎo)致復(fù)合膜的力學(xué)性能[33]和阻隔性能[34]都得到顯著改善。同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯可以改善薄膜的光學(xué)和抗紫外線性能,并對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌活性[35]。

2.2 二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜的制備方法

將二維納米材料添加進(jìn)多糖中制備復(fù)合薄膜從而提升薄膜性能,這一方法是否有效不僅與二維納米材料的性質(zhì)有關(guān),還與制備薄膜的方法有關(guān)。二維納米材料通常會(huì)以插層或剝層的方式分散在薄膜基質(zhì)中,插層和剝層的程度是改善阻隔性能的重要因素。剝層程度越高意味著二維納米材料越有序,由此制得的薄膜便越理想。不同的薄膜制備方法、多糖的性質(zhì)及配方等都可能會(huì)影響二維納米材料在多糖中的形貌,導(dǎo)致二維納米材料在多糖中以分散、聚集或被插層打開的方式等狀態(tài)存在,從而影響薄膜的性能。研究表明,雖然加入二維納米材料可以改善聚合物的性能,但當(dāng)其含量較高時(shí)會(huì)造成納米材料的團(tuán)聚,團(tuán)聚會(huì)引起復(fù)合薄膜不透明度的增加并造成阻隔性能的下降[36]。

2.2.1 溶液澆鑄法

溶液澆鑄法是制備薄膜最簡(jiǎn)單的方法之一。溶液澆鑄是基于Stroke 定理,聚合物(多糖)溶于溶液,二維納米材料分散在相同或不同溶液中,將2種或2種以上的溶液混合并澆鑄在平板上通過蒸發(fā)溶劑得到薄膜[37]。MONDRAGN等[38]通過溶液澆鑄法制備了淀粉/蒙脫土復(fù)合薄膜,發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料的應(yīng)力峰值和楊氏模量隨黏土含量的增加而增加。

2.2.2 熔融共混法

熔融共混法是通過擠出機(jī)等儀器手段將熔融的聚合物(多糖)與納米材料進(jìn)行均勻混合來制備多糖基納米復(fù)合薄膜的方法。CHIVRAC等[39]通過熔融共混法制得改性蒙脫土復(fù)合薄膜,發(fā)現(xiàn)通過添加有機(jī)改性蒙脫土可使復(fù)合薄膜的剛性增加,而斷裂伸長(zhǎng)率并未改變。

2.2.3 逐層組裝法

逐層組裝是指基于聚合物和納米材料交替吸附在基底上來實(shí)現(xiàn)自下而上制備具有“磚墻結(jié)構(gòu)”復(fù)合薄膜的方法。逐層組裝通常是通過強(qiáng)靜電相互作用使得具有相反電荷的成分連續(xù)沉積而實(shí)現(xiàn)的。通過這種方法,可以避免納米材料在基體中聚集,實(shí)現(xiàn)納米材料的高水平分散,獲得具有各自優(yōu)勢(shì)和特性的各種層。同時(shí)這種方法能夠使薄膜擁有較強(qiáng)的氧氣阻隔性能。WANG等[40]通過逐層組裝制備了LDH與羧甲基纖維素的復(fù)合薄膜,表現(xiàn)出優(yōu)異的氣體阻隔性能。

上述幾種二維納米材料/多糖薄膜的制備方法各有優(yōu)劣：溶液涂覆法簡(jiǎn)單易操作,但容易造成納米材料因分散度降低而發(fā)生團(tuán)聚,且不易大規(guī)模生產(chǎn);熔融共混法操作簡(jiǎn)單,適合于大規(guī)模制備,但由于融化態(tài)溫度較高,可能造成復(fù)合薄膜變形和力學(xué)性能的下降;逐層組裝法具有組裝材料種類豐富、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但制備過程較其他方法更耗時(shí)。

3 二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜于果蔬采后保鮮的應(yīng)用

3.1 二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜的保鮮機(jī)制

果蔬的采后損失主要是由機(jī)械損傷、水分流失造成的自然收縮、不利的貯藏條件、蟲害、霉菌等微生物的入侵等原因造成的。微生物生長(zhǎng)和氧化變質(zhì)是新鮮果蔬采后品質(zhì)下降的2個(gè)主要原因。延長(zhǎng)新鮮果蔬保質(zhì)期的關(guān)鍵取決于3個(gè)因素：一是減少水分流失;二是延緩衰老的生理過程;三是減少微生物的入侵。

二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜的果蔬保鮮機(jī)制主要包含2個(gè)方面：一方面體現(xiàn)在阻隔性能的提升上?；贜IELSEN[41]提出的繞道理論模型,片層狀的二維納米材料由于具有極高的橫縱比,加入多糖基質(zhì)中會(huì)形成類似于“磚墻”的復(fù)合結(jié)構(gòu),使得氣體分子在薄膜中的擴(kuò)散路徑延長(zhǎng),得以降低氣體滲透性。因此在果蔬保鮮中,復(fù)合薄膜可以延緩水蒸氣和氧氣的擴(kuò)散,抑制果蔬的采后蒸騰作用和呼吸作用。

另一方面體現(xiàn)在部分二維納米材料具有抑菌活性。許多二維納米材料,如石墨烯,可以通過滲透到細(xì)胞膜中破壞其結(jié)構(gòu)從而使得微生物失活,起到抑菌作用[31]。同時(shí)二維納米材料因其表面特性而被用于制造功能性納米復(fù)合材料,例如通過表面電荷效應(yīng)結(jié)合金屬,將具有抑菌性的金屬納米粒子固定在二維納米粘土表面,從而賦予其抑菌活性。將此類二維納米材料與多糖制備復(fù)合薄膜,可以有效抑制微生物的入侵,保持果蔬的采后品質(zhì)。

3.2 二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜對(duì)果蔬采后品質(zhì)的影響

3.2.1 失重

果蔬采后失重會(huì)嚴(yán)重影響其銷售品質(zhì),造成失重的主要原因是其貯藏過程中的蒸騰作用及呼吸作用,二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜處理的果蔬能一定程度抑制蒸騰作用并降低其呼吸作用,故而可較好地控制果蔬采后失重。大量研究表明在果蔬表面涂覆薄膜可以有效降低其采后失重率。劉曉菲等[42]采用殼聚糖和5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))蒙脫土制備復(fù)合薄膜應(yīng)用于枇杷果實(shí)的涂膜保鮮,研究發(fā)現(xiàn)相較于未處理組,殼聚糖/蒙脫土薄膜組的失重率降低了約50%,與殼聚糖涂膜相比失重率也有所降低。MADHUSHA等[43]成功將抗壞血酸-層狀雙氫氧化物(ascorbic acid-layered double hydroxide,AA-LDHs)插層入海藻酸鹽中并涂覆在草莓表面,發(fā)現(xiàn)涂有藻酸鹽-AA-LDHs 復(fù)合薄膜的草莓可以在冰箱中保存長(zhǎng)達(dá) 15 d,并且與對(duì)照組相比,失重率顯著降低。GORRASI等[44]研發(fā)了基于果膠的LDH-水楊酸復(fù)合薄膜并應(yīng)用于杏果實(shí),顯示出較好的阻隔性能,在相同條件下失重率最低并有效防止了霉菌的入侵,從而延長(zhǎng)了貯藏時(shí)間。AZEREDO等[45]在海藻酸鹽-針葉漿果泥中添加蒙脫土制備復(fù)合薄膜。相較于未添加蒙脫土的復(fù)合薄膜和添加纖維素晶須的復(fù)合薄膜,涂覆該膜的針葉櫻桃貯藏7 d 后的失重率為4.36%,顯著低于未處理組的11.13%和未添加納米填料組的7.19%。XU等[46]發(fā)現(xiàn)加入不透水納米片的蒙脫土能夠顯著提高殼聚糖薄膜的水蒸氣阻隔性能,復(fù)合涂膜應(yīng)用于柑橘涂膜保鮮貯藏的研究表明其可以減少柑橘的質(zhì)量損失,而薄膜的阻隔性能很大程度上受蒙脫土劑量的影響,在薄膜中加入1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))MMT對(duì)減少柑橘的失重上顯示出最顯著的效果。

3.2.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

新鮮果蔬中含有豐富的糖類、維生素、多酚類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),也是衡量果蔬品質(zhì)的重要化學(xué)指標(biāo)。二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜處理在降低果蔬呼吸作用的過程中能減緩果蔬的衰老及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗,維持果實(shí)的食用價(jià)值。劉曉菲等[42]研究了殼聚糖/蒙脫土復(fù)合薄膜對(duì)枇杷營(yíng)養(yǎng)成分的影響,發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜顯著延緩了總酸、總糖的降低速率,并通過減少氧氣透過降低了果實(shí)的呼吸作用,維生素C和多酚含量顯著高于對(duì)照組。MADHUSHA等[43]發(fā)現(xiàn)海藻酸-AA-LDH復(fù)合薄膜包覆的草莓的可滴定酸度下降率和有機(jī)酸的最大保留率顯著降低,抗壞血酸的降低速率明顯低于對(duì)照組。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了多糖薄膜可以有效地將水果內(nèi)部的有機(jī)酸和抗壞血酸保存一段時(shí)間。同時(shí)薄膜中的抗壞血酸可被氧氣氧化,因此氧氣的滲透性較低,延緩了草莓的呼吸作用。AZEREDO等[45]發(fā)現(xiàn)經(jīng)蒙脫土-海藻酸鹽-針葉漿果泥復(fù)合薄膜處理的針葉櫻桃在貯藏7 d后抗壞血酸的下降率為6.45%,遠(yuǎn)低于對(duì)照組的22.69%,說明復(fù)合薄膜可以極好地保留抗壞血酸,延緩櫻桃的衰老。XU等[46]發(fā)現(xiàn)含有1%蒙脫土的殼聚糖薄膜在整個(gè)貯藏期間保持著較高的有機(jī)酸含量,并在第11天時(shí)達(dá)到最高值,有機(jī)酸含量為商用保鮮劑的2倍,證實(shí)了CS/MMT 薄膜通過減緩水果的呼吸速率顯著減少了有機(jī)酸的消耗。GUIMARES等[47]制備的蒙脫土/淀粉薄膜對(duì)鮮切胡蘿卜的抗氧化活性、有機(jī)酸、總酚類物質(zhì)都有更好的維持作用。

3.2.3 貨架期

果蔬采后貯藏過程中易受致病微生物的侵染而腐爛,具有抗菌性能的二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜不僅能阻隔致病微生物侵染果蔬,還能抑制致病微生物在果蔬表面的生長(zhǎng),從而延長(zhǎng)其處理過的果蔬的采后貯藏貨架期。WU等[48]將納米銀粒子嵌入鋰皂石夾層中,制備的新型殼聚糖復(fù)合薄膜表現(xiàn)出良好的抗菌活性,涂覆薄膜的荔枝在25 ℃,75%相對(duì)濕度條件下貯存7 d仍未腐爛,相較商業(yè)保鮮膜表現(xiàn)出更好的貯藏效果。HE等[49]制備的蒙脫土/ε-聚賴氨酸/羧甲基纖維素薄膜對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和真菌表現(xiàn)出良好的抗菌活性,并能將草莓保質(zhì)期延長(zhǎng)2 d。PAIVA等[50]制備的氧化石墨烯/殼聚糖薄膜可以有效抑制微生物生長(zhǎng),延長(zhǎng)甜瓜的貯藏期。

4 問題與展望

雖然與傳統(tǒng)塑料薄膜相比,多糖基薄膜具有可降解無污染、來源廣泛、可食用等優(yōu)點(diǎn),二維納米材料的添加也能一定程度上改善薄膜的機(jī)械、熱和阻隔性能,同時(shí)還能通過與多種材料復(fù)合賦予薄膜例如抗菌性能、多功能性、除氧能力、酶固定化和生物傳感等主動(dòng)特性。但大多數(shù)二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜的防水性較差,與合成塑料相比機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性較差。其次多糖基二維納米復(fù)合膜的生產(chǎn)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)環(huán)節(jié)難以工業(yè)化等都阻礙著復(fù)合薄膜的商業(yè)化,因此還需要進(jìn)一步改善薄膜性能,尋找新的或更好的大規(guī)模生產(chǎn)方法。

目前對(duì)于納米材料的毒性效應(yīng)的研究仍存在高度不確定性。雖然大多數(shù)研究表明二維納米材料/多糖復(fù)合薄膜應(yīng)用于果蔬可食用,但納米金屬氧化物、蒙脫土等在納米尺度上是否存在安全性問題仍需持續(xù)關(guān)注。