第七章 食品化学保藏 一、问题 1、食品化学保藏的原理 2、食品化学保藏的安全性与有效性 3、常用食品化学保藏剂的作用原理 二、教学目标: 第七章 食品化学保藏 一、问题 1、食品化学保藏的原理 2、食品化学保藏的安全性与有效性 3、常用食品化学保藏剂的作用原理 二、教学目标: 了解食品化学保藏原理。 掌握食品化学保藏方法及所用各种添加剂。 掌握常用食品防腐剂、保鲜剂等的使用方法与要求。
一般来说按照化学保藏剂的保藏原理的不同,大致可以分为3类,即防腐剂、抗氧化剂和保鲜剂。 利用安全的天然与化学合成的添加剂,在规定范围与数量条件下添加于食品中,以防止或延缓由于微生物引起的食品腐败变质,防止或延缓因氧化作用、酶作用等引起的食品变质就是食品的化学保藏。 一般来说按照化学保藏剂的保藏原理的不同,大致可以分为3类,即防腐剂、抗氧化剂和保鲜剂。
7.1、食品化学保藏原理 7.1.1防腐剂作用 杀菌剂作用分为:氧化型杀菌(强氧化性能,如双氧水、次氯酸盐等);还原型杀菌(二氧化硫、亚硫酸盐等);其他(醇 类等)。
7.1.2、防腐抑菌剂种类 有机酸及其盐类(山梨酸、苯甲酸、丙酸、亚硝酸盐) 其他小分子有机物(肉桂酸、对羟基苯甲酸酯、香草酚、愈创木酚等) 螯合剂(EDTA) 多肽类(抗菌肽、溶菌酶、鱼精蛋白) 抗生素类(nisin、那他霉素等) 多糖类(壳聚糖等) 天然植物提取物(百里香、迷迭香等) 乙烯氧化物(烷化剂)
(二)抗氧化剂和脱氧剂作用 食品抗氧化剂的作用机理:主要与其还原性有关。 食品脱氧剂作用机理:活性铁粉、连二亚硫酸钠、碱性糖制剂。
(三)保鲜剂作用机理 主要是针对微生物或调节食品(植物)的生理周期。 保鲜剂原料分为:蛋白质、脂类化合物、多糖、树脂。
7.2、食品化学保藏技术 7.2.1化学防腐保藏剂及其作用 1、氧化型杀菌剂: 过氧化氢:器皿和某些食品(袋装豆腐和鲜乳)的消毒。 过氧乙酸 车间、工具及容器消毒。 次氯酸盐 车间、工具及容器消毒。 二氧化氯:现产现用在器皿和某些食品预处理用水的消毒。 2、还原型杀菌剂:二氧化硫、亚硫酸盐。 3、醇类:乙醇、乙二醇、丙二醇等(浓度不同作用不同)。
7.2.2常用化学抑菌剂的种类和特性 1、苯甲酸及苯甲酸钠 在酸性条件下以苯甲酸形式的使用效果才比较好。苯甲酸盐的抗菌活性与pH有关,在低pH下可达到最大的抑菌效果。最适宜的pH值为2.5-4.O,pH高于5.4则失去对大多数霉菌和酵母的抑制作用。 由于其价格便宜,生产企业超量使用问题比较多。
2、山梨酸及山梨酸钾: 通常过氧化氢酶阳性球菌对其敏感性要高于过氧化氢酶阴性菌,而需氧菌对其敏感性要高于厌氧菌。 山梨酸盐主要对霉菌和酵母有抑制效果,其最广泛的应用是作为抗真菌剂,研究证实它对许多细菌也有抑制作用。 通常过氧化氢酶阳性球菌对其敏感性要高于过氧化氢酶阴性菌,而需氧菌对其敏感性要高于厌氧菌。
对羟基苯甲酸酯对霉菌的抑制作用要比对酵母的抑制作用强。而对细菌而言,其丙基衍生物最为有效。 3、对羟基苯甲酸酯:尼泊金酯类 包括对羟基苯甲酸乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯和异丁酯5种。 对羟基苯甲酸酯对霉菌的抑制作用要比对酵母的抑制作用强。而对细菌而言,其丙基衍生物最为有效。
4、丙酸盐:丙酸盐是霉菌的抑制剂。必须在酸性环境中使用,实际通过丙酸分子起作用。 丙酸盐处于非解离态才具抗菌活性。 4、丙酸盐:丙酸盐是霉菌的抑制剂。必须在酸性环境中使用,实际通过丙酸分子起作用。 丙酸盐处于非解离态才具抗菌活性。 5、硝酸盐和亚硝酸盐:亚硝酸盐的抗肉毒活性与pH、盐含量、培养温度和肉毒孢子的数量有关。在酸性范围内,随着pH的下降,亚硝酸基的抗菌效果增加。
6、乙酸和乳酸: 乙酸和乳酸等有机酸具有抗菌功效是因为它们可以降低产品的pH,直至腐败菌不能生长,另一方面,未解离的酸分子起代谢抑制作用。 有机酸也用于清洗和消毒屠宰后的动物胴体,以降低病原菌的数量,增长产品的货架期。
7、中链脂肪酸和酯: 主要是12-16个碳原子构成的脂肪酸。对饱和脂肪酸,最具抗菌性的链长度是C12;单不饱和脂肪酸中的C16:1;多不饱和脂肪酸中的C18:2最具抗菌性。 通常,脂肪酸主要对革兰阳性细菌和酵母有抑菌功效。链长为C12至C16的脂肪酸对细菌最具抑菌功效,而链长为C10至C12的脂肪酸对酵母最具抑菌功效。
8、生物防腐剂 (1)乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌代谢产生的一种多肽物质,由34个氨基酸残基组成,是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂,用于乳制品、肉制品、植物蛋白食品、罐头食品的防腐保鲜。 Nisin对革兰阳性菌,尤其是形成芽孢的革兰阳性菌有效。它对葡萄球菌属、链球菌属和芽孢杆菌属的细菌都有抗菌活性,特别是对金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、肉毒杆菌、李斯特菌等致病菌抑制作用明显。
乳酸链球菌素(Nisin)的特性 乳酸链球菌素(Nisin)是一种浅棕色固体粉末,使用时需溶于水或液体中,且于不同PH值下溶解度不同。水中溶解度为49.0mg/ml;在0.02M 盐酸中,溶解度为118.0mg/ml;在碱性条件下,几乎不溶解。 其稳定性也与溶液的PH值有关。酸性条件下的热稳定性更好。PH6.5的脱脂牛奶中,经85℃巴氏灭菌15分钟后,活性仅损失15%;PH3稀盐酸中,经121℃15分钟高压灭菌仍保持100%的活性 乳酸链球菌素能有效抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌,如乳杆菌、明串珠菌、小球菌、葡萄球菌、李斯特菌等,特别对产芽孢的细菌如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌有很强抑制作用。通常产芽孢细菌耐热性很强,鲜乳中添加0.03-0.05g/kg 可抑制芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌孢子发芽和繁殖。
乳酸链球菌素(Nisin)的安全性 通过病理学家研究以及毒理学试验都证明是完全无毒的。乳酸链球菌素(Nisin)可被消化道蛋白酶降解为氨基酸,无残留,不影响人体益生菌,不产生抗药性,不与其它抗生素产生交叉抗性。 世界上有不少国家如英、法、澳大利亚等,在食品中的添加乳酸链球菌素(Nisin)量都不作任何限制,成为食品防腐剂中的一个特例。 在添加乳酸链球菌素(Nisin)的包装食品中,可以降低灭菌温度,缩短灭菌时间,降低热加工温度,减少营养成份的损失,改进食品的品质和节省能源,并能有效地延长食品的保藏时间。还可以取代或部分取代化学防腐剂、发色剂(如亚硝酸盐),以满足生产保健食品、绿色食品的需要。
乳酸链球菌素 nisin CNS 号 17.019 INS 号 234 功能 防腐剂 食品分类号 食品名称 最大使用量 /(g/kg) 备注 01.0 乳 及 乳 制 品 ( 01.01.01 、01.01.02 、 13.0 涉及品种除外 )0.5 04.03.02.04 食用菌和藻类罐头 0.2 06.04.02.01 八宝粥罐头 0.2 06.04.02.02 其他杂粮制品 ( 仅限杂粮灌肠制品)0.25 06.07 方便米面制品 ( 仅限方便湿面制品)0.25 06.07 方便米面制品 ( 仅限米面灌肠制品)0.25 08.02 预制肉制品 0.5 08.03 熟肉制品 0.5 09.04 熟制水产品(可直接食用) 0.5 10.03 蛋制品(改变其物理性状) 0.25 12.03 醋 0.15 12.04 酱油 0.2 12.05 酱及酱制品 0.2 12.10 复合调味料 0.2 14.0 饮料类( 14.01 包装饮用水类除外)0.2 固体饮料按冲调倍数增加使用量
(2)纳他霉素 纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂,其分子是一种具有活性的环状四烯化合物,含3个以上的结晶水,其外观白色(或奶油色),为无色、无味的结晶粉末,分子式C33H47NO13,分子量为665.73。 纳他霉素微溶于水、甲醇,溶于稀酸、冰醋酸及二甲苯甲酰胺,难溶于大部分有机溶剂。在pH值高于9或低于3时,其溶解度会有所提高,在大多数食品的PH范围内非常稳定。 纳他霉素具有一定的抗热处理能力,在干燥状态下相对稳定,能耐受短暂高温(100℃);由于具有环状化学结构、对紫外线较为敏感,故不宜与阳光接触。纳他霉素活性的稳定性受PH值、温度、光照强度和氧化剂及重金属的影响,所以产品应该避免与氧化物及硫氢化合物等接触。
纳他霉素的作用 纳他霉素是一种天然、广谱、高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂,她不仅能够抑制真菌,还能防止真菌毒素的产生。纳他霉素对人体无害,很难被人体消化道吸收,而且微生物很难对其产生抗性,同时因为其溶解度很低等特点,通常用于食品的表面防腐。 纳他霉素是目前国际上唯一抗真菌微生物防腐剂。97年我国卫生部正式批准纳他霉素作为食品防腐剂。目前该产品已经在50多个国家得到广泛使用。主要应用于乳制品、肉制品、发酵酒、饮料等食品的生产和保藏。
54 纳他霉素 natamycin CNS 号 17.030 INS 号 235 防腐剂 食品分类号 食品名称 最大使用量 /(g/kg) 备注 干酪、糕点、酱卤肉制品类,熏、烧、油炸、烤肉类、西式火腿( 熏烤、烟熏、蒸煮火腿)类、肉灌肠类、发酵肉制品类的最大使用量 0.3 g/kg, 要求表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量小于10mg/kg 蛋黄酱、沙拉酱 0.02 残留量≤10mg/kg 果蔬汁(浆) 0.3 混悬液喷雾或浸泡,残留量小 于10mg/kg 发酵酒 0.01g/L
(3)酶类:溶菌酶是一种化学性质非常稳定的蛋白质,可用于各种食品的防腐,如母乳化奶粉。 (4)多糖类:果胶降解物、壳聚糖、天然抗菌物质(丁二酮 、2,3-戊二酮、L-藏茴香酮、 d-藏茴香酮、香兰素和乙基香兰素等)、其他(二氧化碳、二乙酸钠、葡萄糖氧化酶、乙烯和丙烯氧化物、焦碳酸二乙酯)。
7.2.3 食品的抗氧化与保藏 食品抗氧化剂是能阻止或延缓食品氧化变质、提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂。按来源分为天然抗氧化剂和合成抗氧化剂两类。 氧化不仅会使食品中的油脂变质,而且还会使食品退色、变色和破坏维生素等,从而降低食品的感官质量和营养价值,甚至产生有害物质,引起食物中毒。 食品抗氧化剂不仅能够防止食品成分氧化,同时具有抑制微生物的作用。
1、抗氧化剂的种类 (1)油溶性抗氧化剂,常用的有丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)和没食子酸丙酯(PG)等人工合成的油溶性抗氧化剂;混合生育酚浓缩物及愈创树脂等天然的油溶性抗氧化剂。 丁基羟基茴香醚:白色或黄色蜡状粉末晶体,有酚类的刺激性臭味。不溶于水,而溶于油脂及丙二醇、丙酮、乙醇等溶剂。热稳定性强,可用于焙烤食品的抗氧化剂。
二丁基羟基甲苯:白色结晶,无臭、无味,溶于乙醇、豆油、棉籽油、猪油,不溶于水和甘油,热稳定性强,对长期储藏的食品和油脂有良好的抗氧化效果,基本无毒性,在食品中最大添加量为0.2g/kg; 没食子酸丙酯:白色至淡褐色结晶,无臭,略带苦味,易溶于醇、丙酮、乙醚,而在脂肪和水中较难溶解。PG热稳定性强,但易与铁离子作用生成紫色或暗紫色化合物。PG有一定的吸湿性,遇光分解。PG与其他抗氧化剂并用可增强效果。
(2)水溶性抗氧化剂,包括抗坏血酸及其钠盐、异抗坏血酸及其钠盐等人工合成品,从米糠、麸皮中提制的天然品植酸即肌醇六磷酸。 维生素E:黄色至褐色、无臭、透明粘稠液,相对密度为0.932-0.955,溶于乙醇,不溶于水,能与油脂完全混溶,热稳定性强,耐光、耐紫外线和耐辐射性也较强。 维生素E的使用范围和添加量为:全脂乳粉、奶油或人造奶油添加0.005%-0.05%,动物脂肪为0.001%-0.05%,植物油为0.03%-0. 5%,焙烤及油炸食品用油为0.01%-0.1%,肉制品、水产加工品、脱水蔬菜、果汁饮料、冷冻食品、方便食品可按其含油量的0.01%-0.2%添加,效果显著。
水溶性抗氧化剂还有:维生素C、植酸、EDTA、氨基酸、还原糖、大豆抗氧化肽等。 (3)抗氧化增效剂: 是配合抗氧化剂使用并能增加抗氧化剂效果的物质这种现象称为“增效作用”。例如油脂食品为防止油脂氧化酸败,添加酚类抗氧化剂的同时用某些酸性物质,如柠檬酸、磷酸、抗坏血酸等,则有显著的增效作用。
(4)传统食品抗氧化剂应用 目前,食品中常用的抗氧化剂有:2,6一二叔丁基甲酚,主要用于食用油脂、干鱼制品;叔丁基对羟基茴香醚,主要用于食用油脂;没食子酸丙酯,主要用于油炸食品、方便面和罐头;vE,主要用于婴儿食品、奶粉;vc和异vc,主要用于鱼肉制品、冷冻食品等。 FDA还批准使用抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸钙、硫代二丙酸月桂酯、乙氧喹、卵磷脂、偏亚硫酸酯、抗坏血酸硬脂酸酯、偏亚硫酸钠、亚硫酸钠、氯化亚锡、没食子酸戊酯等作为抗氧化剂。
添加在食品中的抗氧化剂必须用量得当,如叔丁基对羟基茴香醚(BHA)的用量在0.02%时,比用量在0.01%的抗氧化效果可提高10%,而超过0.02%的用量,效果反而会下降。 两种或两种以上抗氧化剂混合使用,其效果更好。如柠檬酸和2,6一二叔丁基甲酚(BHT)共同添加到精炼油中,其贮存时间比单加BHT可增加近1倍。
(5)新型食品抗氧化剂 红辣椒提取物:红辣椒中含有大量的抗氧化物质,是vE和香草酰胺的混合物。如能将其中辣味去掉,则是一种极好的抗氧化剂。 香辛料提取物:早在20世纪30年代,人们就开始对香辛料的抗氧化作用进行研究。到50年代,科研人员对32种香辛料进行分析,发现其中抗氧化性能最好的是迷迭香和鼠尾草。这类产品多含有黄酮类、类萜、有机酸等多种抗氧化成分,能切断油脂的自动氧化链、螯合金属离子,并起到与有机酸的协同增效作用。法国从迷迭香干叶粉中提取出两种晶体抗氧化物质一鼠尾草酚和迷迭香酚,它们比人工合成的氧化剂BHT和BHA的抗氧化能力强4倍多。
(5)新型食品抗氧化剂 茶多酚类即从茶叶中提取的抗氧化物质,含有4种组分:表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯以及儿茶素。它的抗氧化能力比vE、Vc、BHT、BHA强几倍,因此日本已开始茶多酚类抗氧化剂的商品化生产。 现在食品抗氧化剂发现天然界最强的抗氧化剂虾青素(英文称Astaxanthin,简称ASTA),在日、美、欧洲、东南亚已经广泛引用于牛奶、烘焙食品、高档饮料等领域。
7.2.4 食品的化学保鲜作用 食品保鲜剂作用:①减少食品的水分散失;②防止食品氧化;③防止食品变色;④抑制生鲜食品表面微生物的生长;⑤保持食品的风味;⑥保持和增加食品,特别是水果的硬度和脆度;⑦提高食品外观可接受性;⑧减少食品在贮运过程中的机械损伤。 食品的化学保鲜,大多数情况下是采用涂膜方式实现的。涂膜剂的组成配方在商业上是保密的,一般都需要在使用之前进行试验。通常是多种成分复合配方。详见涂膜保鲜技术有关内容。
果蔬生长抑制剂和激素保鲜剂 ①马来酰胺(MH) :商品名为青鲜素。愈幼嫩的部分对这种抑制剂敏感性愈高。在洋葱采收前将25-30%的MH喷洒在叶片上,能很好地防止洋葱发芽。 ②萘乙酸甲酯:是一种挥发性抑芽剂,属于生长素类。这种抑芽剂能有效地防止马铃薯发芽,用于保鲜马铃薯和其他块茎类蔬菜。 另外, 2,4,-二氯苯氧乙酸与6-卞基嘌呤可使蔬菜保持色泽,不脱叶。
7.2.5 消毒灭菌剂 常用的库房消毒剂为漂白粉、过氧乙酸和硫磺。储藏室内环境空气也需消毒,常见的消毒剂为氯气、亚硫酸氢钠、二氧化硫。对于果蔬来说,最常用的消毒灭菌剂有托布律、苯来特、多菌灵、大蒜素等。 托布律、多菌灵、苯来特对各种真菌有较好的抑制、灭菌作用,但对细菌无效。大蒜素对真菌和多种细菌有杀伤力,特别是细菌,大蒜素对人体无害,但忌高温,高温下易失效且残留时间短。
7.3、果蔬涂膜保鲜技术 果蔬含水量高,营养丰富,但采后极易出现失水萎蔫、暗淡变色、腐烂变质等现象,有时经济损失率高达30%以上。为了减少采后损失,前人采取了低温冷藏、辐照抑菌、气调保鲜等多种方法进行保鲜处理,并取得了一定效果。但由于温度、湿度及气调贮藏环境条件等要求较严格,果蔬贮藏保鲜存在投资成本高、技术复杂难以控制等问题。 涂膜是选择纯天然、无毒、无害的大分子多糖蛋白类、脂类物质等作为被膜剂,采用浸渍、涂抹、喷洒等方式涂敷于果实表面,形成一层薄薄的透明被膜,以增强果实表皮的防护作用,适当覆盖表皮开孔,抑制呼吸作用,减少营养损耗;抑制水分蒸发,防止皱缩萎蔫;抑制微生物侵入,防止腐败变质。该技术因其生态环保功能逐渐受到人们的重视,对于推动保鲜技术的进一步发展具有积极作用。
7.3.1果蔬涂膜保鲜原理 因涂膜剂往往是针对某一种保护对象的贮藏特性进行研发,不同涂膜剂的主要功能存在一定差异。 涂膜保鲜特别是多功能涂膜保鲜剂的开发与应用,使涂膜保鲜功能日趋多样化、全面化,保鲜效果不断得到改善。 因涂膜剂往往是针对某一种保护对象的贮藏特性进行研发,不同涂膜剂的主要功能存在一定差异。
涂膜保鲜技术主要作用表现 7. 3. 1.1隔离保护作用。通过在果蔬表面形成一层保护膜,将果蔬与外界环境隔离,这样对果蔬质量具有危害作用的因子(如尘埃、空气中的氧、微生物等)便不能直接与果蔬接触,也就不容易发挥其危害作用。此外,涂层一般具有一定的机械强度、弹性和韧性,对果蔬起到一定的加固作用,从而避免果蔬遭受到机械性损伤。 7.3.1.2抑制果蔬水分蒸发。果蔬在流通过程中由于自身蒸发作用极易失水,涂膜以后在很大程度上保持了其水分(果蔬失水超过5%时,其商品和食用价值明显降低甚至丧失)。涂膜处理后,一方面,保护膜可抑制果蔬的蒸腾作用;另一方面,由于保护膜具有吸水性能,可吸收外界的水分,使果蔬处于一个良好、稳定的湿度环境,有利于保持果蔬的新鲜度。
涂膜保鲜技术的主要作用表现 7.3.1.3抑制果蔬内外气体交换。涂膜保鲜技术可在果蔬表面形成一层致密的膜,对C02和02有选择性渗透的作用,表现为阻止空气中02进入果蔬组织,在膜内部形成低02、高C02的小环境,从而可以有效地阻止果实与外界的气体交换,减少内源乙烯的生成,抑制呼吸代谢,推迟衰老。作为果蔬涂膜保鲜剂,应保持涂层的透气性,以防引起厌氧呼吸。 7.3.1.4抑菌和杀菌及抗氧化作用。有些成膜物质本身就具有一定的抑菌、杀菌作用,如壳聚糖对某些腐败真菌起到直接的抑制或杀灭作用。用其处理果蔬可以使微牛物不能在涂层表面生长繁殖,更不会穿透涂层到达果蔬表面,从而可以避免微生物对果蔬的危害。有的涂膜剂成分具有抗氧化性,如玉米醇溶蛋白可以消耗涂层内的氧或抑制引发或终止果蔬表面氧化作用,从而抑制了果蔬的氧化变质。
7.3.2、果蔬涂膜保鲜存在的主要问题 目前,果蔬涂膜保鲜剂的研发虽然取得了一些进展,但总体还处于探求和应用试验阶段。除了消费者的可接受心理及其它包装材料在市场上占有较强优势等因素外,可食性膜本身也存在着许多问题。 7.3.2.1材料选择盲目。不同种类的果蔬存在不同的贮藏特性,不同的成膜材料也有不同的阻隔性,对某种果蔬进行保鲜时选择最佳的涂膜材料和最优组合显得十分困难。 7.3.2.2涂膜效果不稳定。受环境温度、湿度的影响,难以形成均匀、稳定、持久的被膜。由于表面蜡质化,在温度变化大或湿度大的环境下,易出现果蔬表面潮湿,水溶性物质溶解,被膜厚度不均匀或裂隙现象,从而影响被膜的通透性,降低保鲜效果。
果蔬涂膜保鲜存在的主要问题 7. 3.2.3干燥时间过长。人们对蜡味较敏感,因此,可食涂膜中的成膜材料较少采用蜡质,多选用亲水性多糖或蛋白质类,使用该水溶液进行涂膜,常出现干燥时间长、易滋生微生物等缺点,给涂膜保鲜T业化生产带来诸多不便。 7.3.2.4抑菌性受阻。可食用膜都具有良好的阻隔性与一定程度的气调性,但抑菌性效果不明显。如何在现有的可食性膜基础上寻找更合适的天然抑菌剂,是果蔬保鲜剂主要研发的方向。
7.3.3、涂膜成分及其特性 7.3.3.1多糖类 多糖类涂膜剂主要包括壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、淀粉、纤维素衍生物等,都属亲水性聚合物,阻湿性一般较差。但某些透湿性强的多糖涂层往往具有良好的成膜性及一定的黏度,其阻氧性较强。因此,可用于保护果蔬中的成分不被氧化。有的多糖类涂膜剂还具有较强的抑菌、杀菌功能。
1、壳聚糖(chitosan,cS) 壳聚糖是由大部分氨基葡萄糖和少量N-乙酰氨基葡萄糖通过B—1,4-糖苷键连接起来的直链多糖,通常是从虾、蟹、昆虫外壳或真菌细胞壁中提取的甲壳素经脱乙酰化反应后而得到。具有安全无毒、营养保健等多种功能,目前已被广泛应用于食品添加剂、医药、饲料、环保、化妆品等多个领域,更因其具有优异的成膜性能,并对微生物具有抑制作用,作为天然保鲜剂在水果涂膜上得到广泛应用。 用壳聚糖处理草莓,置于3℃环境下贮藏,第2l天腐败率仅为11%,对照组高达52%,同时还发现花青素的含量明显减少。用壳聚糖2.50%、乙酸0.75%、甘油2.00%、丙二醇2.00%和水92.75%的比例制成涂膜保鲜剂,对香蕉浸涂试验发现,壳聚糖对香蕉具有较好的保鲜效果,在贮藏期浸涂保鲜剂的香蕉的水分、总酸和VC含量均高于对照组,而还原糖含量则低于对照组。壳聚糖膜具有半透性,能抑制果实内、外气体交换,降低内源OJC02的比值,降低果实组织的呼吸代谢。番茄、青椒经壳聚糖处理后,膜脂过氧化作用减弱,MDA含量减少,膜透性降低。在苹果、草莓的贮藏保鲜方面,壳聚糖的应用也有类似的研究报道。
2、魔芋葡甘聚糖 魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,KGM)主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以B一1,4吡喃糖苷键连接的杂多糖。 魔芋葡甘聚糖独特的分子结构与其他多糖化合物相比,化学性质特别,黏度很高,增稠性良好,具有胶凝性、持水性、成膜性、生物相容性、易糊化t等特点。特别是其可逆性,在低温(10-15℃)条件下呈液态或糊状,而在常温或升温至60℃以上则变为固态或半凝固状态,冷却后又恢复为液态。以上特性使魔芋葡甘聚糖在食品加工及农产品保鲜方面起着积极的作用。
利用魔芋葡甘聚糖涂膜液对草莓进行保鲜试验,贮藏4天后的失重率仅为4%,14天后VC含量可达0.43 mg/g,可溶性I司形物含量为62%。以魔芋葡甘聚糖为基质,加入增塑剂、脂质、乳化剂、抗菌剂及生物抑制剂,在50℃条件下干燥10 h,所制得的膜具有良好的阻湿、阻气性能及可降解和抗菌性,并有一定的强度,将该膜材料应用于龙眼保鲜,效果优于普通聚乙烯薄膜袋。 用0.005 g/mL魔芋葡甘聚糖对漳州蜜柚进行涂膜,并辅以冷激处理,常温(15~25℃)贮存90天,失水率约为10%,明显地低于未经涂膜与冷激处理的对照组,显著地抑制了蜜柚果实的呼吸强度,减少了营养成分的损失,保持了细胞膜的完整性,从而推迟了蜜柚果汁胞粒化的出现,减轻了汁胞粒化发生的程度。魔芋葡甘聚糖在猕猴眺、青椒的贮藏保鲜上也可得到很好的效果。
3、淀粉与改性淀粉类物质 淀粉为白色粉末的右旋葡萄糖的聚合物,无臭、无味,有吸湿性,淀粉液加温到60℃左右时糊化成具有黏性的半透明胶体溶液,将其涂于果蔬表面可形成淀粉膜。淀粉是成本最低、来源最广的一类多糖,但其所成膜的光泽性较差、易老化而脆裂,膜会不均匀地脱落,使淀粉基可食用涂膜的应用受到限制。研发以淀粉为基料的可食用膜还有待于进一步探讨。 采用可溶性淀粉作为被膜剂,配成1.0%、1.5%、2.0%3种不同的浓度,用浸渍或喷雾等方法在草莓表面形成一层膜,取得了比较理想的效果。利用淀粉基可食膜添加不同量软脂酸和甘油在番茄果实的保鲜上取得了显著效果。
4、普鲁兰多糖 普鲁兰多糖Pullulan是出芽孢梗霉产生的胞外多糖。有一定的黏度和良好的成膜性及隔氧性能,对人体无毒副作用,用于水果、蔬菜、蛋类涂膜,有防止水分蒸发、皱皮,减少干耗失水,保持新鲜度,延缓衰老,有效改善品质功效。 用不同分子量的普鲁兰多糖进行苹果保鲜试验发现,不同分子量的普鲁兰多糖均有较好的保水作用,以高分子量的普鲁兰多糖效果最好。用20万分子量的普鲁兰多糖处理苹果,贮存2个月保水率为99%,4个月后保水率为97.7%。 对青香蕉、红香蕉、黄香蕉、大国光、小国光、新苹和红富士等苹果及莱阳梨共8种水果进行试验,采用20%多糖溶液(加适量防腐剂)以浸泡的方式使水果挂膜,自然晾干后装箱。可有效地减少果实失水和VC等营养物质的氧化,防止水果皱皮和各种营养物质耗损,能使水果的外观、风味和营养物质变化较小。
5、海藻酸钠 海藻酸钠(AGS)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物,是海藻酸衍生物中的一种,也称褐藻酸钠或海带胶和海藻胶,相对分子量在32 000~200 000之间。为白色或淡黄色粉末,几乎无臭无味,易溶于水,糊化性能良好,加入温水可使之膨化。吸湿性强,持水性能好,不溶于乙醇、乙醚、氯仿和酸(pH<3)。我国,海藻酸钠主要用于印染、纺织工业,而在食品、医疗工业方面应用报道很少。 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,通过对黄瓜的失重率、硬度和叶绿素含量等指标的测定发现,涂膜液对黄瓜有较好的保鲜效果。贾利蓉等用海藻酸钠、水解胶原、纳米氧化硅复合保鲜液对枇杷与樱桃进行涂膜处理,明显地减少了枇杷失水率,降低了枇杷和樱桃的呼吸强度与腐烂指数。
6、纤维素衍生物 纤维素经改性可制成甲基纤维素(Mcl、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合适的强度、抗油脂性、柔韧、透明、无臭无味、可溶于水等特点,并有很好的成膜特性。因此,关于纤维素膜性质及应用的研究正日益受到重视。 通过大枣涂膜试验,发现其转红和发软的时间最长,开始长霉的时间也最晚,有效地保持了果实的水分及营养成分。刘新有等㈣研究发现,CMC-Na抑制了鲜切苹果的呼吸作用,减少了营养成分的损失,保鲜效果最佳。纤维素多糖膜在减缓芒果后熟和减少可挥发性香味成分的损失方面效果显著。
7.3.3.2蛋白质类 1、大豆分离蛋白。是一种高纯度大豆蛋白产品,除具有很高的营养价值外,还有诸多加工功能,如乳化、吸水、吸油、粘结、胶凝、成膜等,大豆分离蛋白膜较多糖膜具有更好的阻隔性能和机械性能。由于大豆分离蛋白膜的透氧率太低,透水率又高,常与糖类、脂类复合用于果蔬保鲜。 利用大豆分离蛋白腚粉复合膜液对白蘑菇进行涂膜保鲜,能够显著降低其贮藏期内的呼吸强度、开伞率、失重率,有效地抑制多酚氧化酶(PPO)的活性,明显地提高白蘑菇的贮藏品质。在青椒保鲜上也有类似报道。
2、玉米醇溶蛋白 玉米醇溶蛋白(zein)是二硫键连接的高分子,分子量为44 000,分子呈棒状,长轴比为25:1或10:1。玉米醇溶蛋白涂膜食品具有溶解速度快、口味清淡、韧性强、透明度高等优点。涂膜对空气有较好的阻隔作用,能防止食品成分被氧化、失水及风味散失,安全无污染,可广泛应用于食品工业。 将10%的玉米醇溶蛋白溶液10 niL、甘油0.8 mL、油酸0.6 mL和虫胶0.6 mL配成涂膜液对香蕉进行涂膜保鲜取得了显著效果。将玉米醇溶蛋白用于青椒、番茄、猕猴桃的涂膜保鲜试验也取得了很好的效果。
3、小麦面筋蛋白 小麦面筋蛋白(WG)俗称谷朊粉,是生产小麦淀粉的副产物,主要是由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成。由于麦谷蛋白具有弹性,麦醇蛋白具有延伸性,能与水形成网络结构,从而具有优良的黏弹性、延伸性、吸水性、乳化性、成膜性等独特的性能,具有广阔的应用前景。 采用小麦面筋蛋白涂膜处理在常温条件下进行荔枝保鲜试验,通过对贮藏期间果皮褐变、感官指标、腐烂程度和营养成分的变化评定保鲜效果时发现,这种保鲜技术可使荔枝的保鲜期由2~3天延长到7天。基于蛋白膜阻水差的特点,在WG膜中添加不同的脂类以增加膜的阻水性,取得了较好的效果。
4、乳清蛋白 乳清蛋白(WP)是原料乳中除在pH等电点处沉淀的酪蛋白外,留下来的蛋白质,约占乳蛋白质的18%~20%12m。乳清蛋白具有良好的营养特性及形成膜的能力,它可以形成透明、柔软、有弹性、不溶于水的薄膜,并且此膜在较低的湿度条件下具有优良的阻隔氧气、芳香物质和油脂的特性。 乳清蛋白是近几年才被用作可食性膜的基质。国外对WP膜的研究乳清蛋白为原料,以甘油、山梨醇、蜂蜡、CMC等为增塑剂,研制出各种乳清蛋白可食性膜,具有透水透氧率低、强度高的特点。由WP和CMC(溶液或悬浮液1组成的复合膜,获得阻水性较好的网络结。
7.3.3.3 脂质类 1、蜡:植物为调节自身的生理活动以适应外界复杂环境,其外表自然形成一层具有保护作用的蜡质层。人工涂蜡是果品采后商品化处理的重要环节,能减缓果实失水皱缩,增加果实的光泽,改善其外观品质,且蜡液还可以与保鲜剂配合使用,更长时间地保持果蔬的良好品质。 采用果蜡涂膜伏令夏橙、锦橙的研究表明,打蜡可明显地提高其果实光滑和光洁度,降低失重率、呼吸强度及腐烂率,柑橘保鲜上也有类似报道。虫胶果蜡可显著提高茄子果实的贮藏品质。采用石蜡作被膜剂,硬脂酸单甘油酯及吐温260为乳化剂,以二氧化氯为防腐剂制得的涂膜剂对黄瓜、番茄保鲜效果明显。蜡膜能有效地抑制苯甲酸盐阴离子的扩散。商业化生产的蜡类涂膜剂有中国林科院林产化学工业研究所的紫胶涂料、中国农科院的京2B系列膜剂、北京化工研究所研制的CFW果蜡等。
2、蔗糖脂肪酸酯蔗糖酯 蔗糖脂肪酸酯蔗糖酯(蔗糖脂肪酸酯,SE)是由蔗糖和正羧酸合成的多元醇非离了型表面活性剂。可选择合成亲油亲水平衡值(HLB)广为1-23的两亲性能差异产品,具有良好的乳化、润湿、去污起泡、黏度调节、抗菌、抗老化、防晶析等作用,被广泛应地用于食品、制药、制糖、日用化学品等领域。 采用3.75%蔗糖脂肪酸酯、0.50%海藻酸钠配合防腐剂制成复合膜保鲜黄瓜,明显地延长了黄瓜的货架寿命。在甘薯保鲜上也有类似报道。脂质膜在制备时易产生裂纹或孔洞,从而降低阻水能力,还会产生蜡质口感。因此,20世纪90年代后,脂质材料已很少单独使用制备涂膜剂,尤其在可食用膜研究报道中,通常与蛋白、多糖类组合形成复合膜作为涂膜剂以达到理想的保鲜效果闭。
7.3.4复合类 复合型可食性膜是以不同配比的多糖、蛋白质、脂肪酸结合在一起制成的一种可食性膜。由于复合膜中的多糖、蛋白质的种类、含量不同,膜的透明度、机械强度、阻气性、耐水耐湿性表现不同,可以满足不同果蔬保鲜的需要。 在猕猴桃涂膜试验中发现,采用0.080%Pullulan、0.165%硬脂酸和0.775%大豆蛋白溶液对猕猴桃浸泡30 s后存放在15℃、相对湿度50%的环境中,20天后涂膜处理的猕猴桃失水率在6.48%,而对照组则在8.26%,失水率显著降低。 壳聚糖一木薯淀粉一明胶一甘油共混膜的防腐保鲜效果发现,共混膜具有一定的防腐作用。用角叉胶和抗褐变剂复合涂膜苹果切片,能有效地降低其呼吸率,并抑制微生物生长,从而延长货架期。
分别用壳聚糖、木薯淀粉制成不同的涂膜液对鲜切菠萝蜜进行涂膜处理,在(3±1)℃条件下贮藏保鲜,涂膜后鲜切菠萝蜜的可溶性固形物、总糖、淀粉、总酸、VC变化均小于对照组,抗菌性能优于对照组。 香椿叶提取液,分析了70%甲醇、70%乙醇和60%丙酮香椿液涂膜对草莓贮藏保鲜的作用效果,以水和0.1%BHT涂膜液作为对照的研究结果表明,香椿提取液涂膜处理的草莓保鲜期可延长6-8天;能够有效延缓失重率、腐果率、可滴定酸、VC和可溶性固形物含量的变化。
食品涂膜保鲜讨论 可食性膜以其无毒、无害和无污染等特点已成为国内外研究的热点。近年来,国内外食品业竞相研制开发新产品、新技术,逐渐由单材料向多材料,由单层膜向多层膜方向发展。 研制由多种成分构成的复合型可食性膜和添加防腐剂、酶制剂等生物活性物质的多功能可食性膜,更好地实现可食性膜在果蔬上的商品化应用是今后发展的主方向。