可食性果蔬保鮮膜是一種采用天然糖類、淀粉、蛋白質、油脂等可食材料為主要原料，通過添加成膜助劑、控制成膜條件，在果蔬表面涂覆或直接成膜而形成的一層極薄、均勻透明和具有多微孔通道的保鮮膜。調節膜的組成成分和成膜工藝條件可獲得一定的透氧氣、透二氧化碳、透水蒸氣的性能，從而控制果蔬的呼吸環境，達到自發氣調保鮮的目的。 

　　可食性膜成膜方式有兩種：一種是涂布法，即將融溶態脂質涂布于已形成的多糖或蛋白膜之上，形成雙層復合膜；第二種是乳化法，即將脂質與多糖、蛋白等混溶于乙醇溶液，干燥成膜時，隨乙醇揮發，脂相與多糖相分離，形成了雙層膜。研究表明，乳化法復合膜的阻水性優于涂層法復合膜，而乳化法簡便易行，膜的機械性能也較優。 

　　氧氣是維持果蔬呼吸的重要因素，經研究表明，當氧氣濃度低于3%時，果蔬正常呼吸將受到抑制，所以包裝體系內部含氧濃度不應低于3%。二氧化碳濃度也不能太高，二氧化碳與氧氣的透過率之比為4∶1左右較為適宜。對涂覆膜水蒸氣透過率也不能忽視，過大的透過率會導致產品失水萎蔫，而膜內過高的相對濕度會引起細菌滋生而發生腐爛。所以，選擇果蔬保鮮膜的考慮因素主要是膜對二氧化碳和水蒸氣的滲透率�？墒承阅�對氧氣的滲透率均低于塑料薄膜，其二氧化碳與氧氣滲透比也高于塑料薄膜，而二氧化碳 /氧氣滲透比率對于設計適宜的可食性果蔬涂膜具有重要作用，滲透比率越大說明二氧化碳積累得越少，既能有效地防止膜內由于二氧化碳積累太多而導致的無氧呼吸，又能減緩水果的呼吸速率，因此能夠達到理想的保鮮效果。 

　　雖然可食性膜對氣體的調節性能普遍優于塑料薄膜，但可食性薄膜往往達不到所需的機械強度，并且大多數可食性薄膜對水十分敏感，所以必須對其性能進行改良。與纖維素膜、淀粉膜和蛋白質膜等可食性膜相比，殼聚糖膜的優點在于其成膜性能好，膜機械強度較高，尤其是殼聚糖可在果蔬表面形成不同的半透膜，對氣體有選擇通透性，可調節果蔬采摘后的生理代謝，而且由于殼聚糖及其衍生物具有防腐抗菌作用，又可誘導果實產生自身抗性，包括活化植物細胞膜上的蛋白質激發酶，使細胞內的酶產生磷酸化反應提高酶活性，啟動植物防御系統并產生植物干擾素、酚類復合物等抗病物質，對病原菌產生抑制作用。因此，以殼聚糖為主要原料的涂膜保鮮劑在食品防腐保鮮方面展示了很好的應用前景。 


殼聚糖保鮮膜的制備 

　　食品的膜保鮮技術主要有涂膜保鮮和制膜保鮮兩種方法。對于殼聚糖，涂膜保鮮的方法是將殼聚糖的低酸溶液噴涂在果蔬或鮮肉制品的表面，干燥后就可在水果表面形成一層聚合物保鮮膜。制膜保鮮可以將殼聚糖制成單一膜，也可以制成殼聚糖與其它物質的復合膜。將一定量的殼聚糖溶解在體積比為1%的乙酸水溶液中，加熱攪拌，使其充分溶解，制得殼聚糖溶液。將殼聚糖溶液超聲脫氣后，定量涂布于鋪有聚四氟乙烯的玻璃板上，在一定溫度下干燥，便可制得殼聚糖膜。對于高濃度的殼聚糖溶液來說，可以在壓力下使殼聚糖溶液通過狹縫機頭擠出，在一個轉動的光滑的基片上高燥成型。一般用蒸發成膜法制成的膜可以得到良好的氣體滲透性的薄膜。 

　　制膜過程為： 

　　殼聚糖溶于烯酸溶液→攪拌→抽濾→脫泡→涂覆→室溫晾置→置入恒溫恒濕箱進行徹底干燥→揭膜 


殼聚糖保鮮膜的性能 

　　一、機械性能 

　　殼聚糖膜有一定的機械性能。例如，殼聚糖-淀粉膜改善了淀粉膜強度低的特性，使其適合包裝半固體或液體食品。國內有科研人員用殼聚糖與甘油復合制成可食膜，其拉伸強度可超過LDPE（低密度聚乙烯）的水平，略低于HDPE（高密度聚乙烯）。 

　　薄膜拉伸強度與殼聚糖濃度有很大關系，在一定條件下，薄膜的拉伸強度隨殼聚糖濃度的增加而增加。因為影響拉伸性能的有關因素是聚合物的結構、平均分子量和聚合物的分子排列。當分子量一定時，殼聚糖濃度越大，即單位體積內的分子數越多，成膜時高分子鏈間的相互作用力越強，分子間氫鍵越強，膜的強度就越大。當殼聚糖濃度太小時，由于成膜液流動性大，形成的膜很薄，因而不便揭膜；而當殼聚糖濃度太大時，由于成膜液較粘稠，不容易脫氣，在制膜時易形成氣泡，使膜不平整。 

　　二、潤濕性能 

　　殼聚糖涂膜保鮮水果時，須達到成膜均勻，即要求殼聚糖溶液的潤濕性要好。殼聚糖溶液的潤濕性能可通過接觸角法測定，在不同介質上溶液的接觸角不同，接觸角越大則潤濕性越差。分別在干凈玻片、毛玻片、涂蠟的玻片上，滴一滴2%的殼聚糖溶液，稍后，用透影儀投影到紙上，量出接觸角。結果表明，殼聚糖溶液在涂蠟玻片上的接觸角為105°，潤濕性很差。由于果皮大多有蠟質層，因此用來處理果品，不易均勻地潤濕表面，這必定會影響到保鮮的效果。為此需添加適量的潤濕劑來改善潤濕性能。 

　　業內人士通過幾種表面活性劑的性能比較發現：在殼聚糖溶液中加入表面活性劑Tween20，可有效改善殼聚糖涂膜保鮮水果時潤濕性差的現狀，界面接觸角從原來的105°降低到52°。 

　　三、抗菌性 

　　早在1979年，Allan等就提出殼聚糖具有廣譜抗菌性。此后有許多學者對殼聚糖的抗菌機理進行了研究，根據殼聚糖在細胞上的作用靶位不同，學術界將其抗菌機理推測為兩類：一類是Young等提出的以細菌帶有負電荷的細胞膜為作用靶的機理：在酸性條件下，殼聚糖分子中的質子化銨-NH3+具有正電性，吸引帶有負電荷的細菌，使細菌細胞壁和細胞膜上的負電荷分布不均，干擾細胞壁的合成，打破了在自然狀態下的細胞壁合成與溶解平衡，使細胞壁趨向于溶解，細胞膜因不能承受滲透壓而變形破裂，細胞的內容物如水、蛋白質等滲出，發生細菌溶解而死亡；另一類是Hadwiger提出的以細菌分子中DNA為作用靶的抗菌機理：模型上殼聚糖齊聚物（MW-8000）吸引細菌后，穿過大腸桿菌的多孔細胞壁進入到細菌細胞內，可能與DNA形成穩定的復合物，干擾DNA聚合酶或RNA聚合酶的作用，阻礙了DNA或RNA的合成，從而抑制了細菌的繁殖。 

　　殼聚糖保鮮膜抗菌性與殼聚糖濃度、殼聚糖脫乙酰度、殼聚糖分子量及環境pH值有關。 

　　四、可食性與安全性 

　　基于人體安全性和生態環保的考慮，毒性較大的抗菌劑已被逐漸淘汰，殼聚糖以其良好的身體安全性和廣譜抗菌性已引起人們極大的關注。高分子量的殼聚糖通過-NH3+與微生物細胞壁的唾液酸磷脂等陰離子的相互吸引作束縛微生物的自由度，從而阻礙微生物代謝和繁殖。對殼聚糖進行化學修飾，增加結構單元抗菌因子-NH3+的密度，可以合成出具有良好人體安全性和抗菌性能的殼聚糖衍生物。殼聚糖與生物體具有良好的親和相容性，對人體具有一定的生理保健功能，為可食性物質。 

　　五、氣體選擇滲透性和阻濕性 

　　殼聚糖膜的氧氣透過率和二氧化碳透過率的比值均小于1，故可用此膜保鮮水果蔬菜。果蔬呼吸作用會消耗氧氣，放出二氧化碳。當用此膜包裝水果和蔬菜時，由于膜對二氧化碳透過能力差，果蔬放出的二氧化碳滲透出去少，導致膜內部二氧化碳濃度高，從而控制了果蔬周圍的微環境中的氣體濃度，使果蔬呼吸強度下降，達到保鮮目的。此膜對水蒸汽也有良好的阻隔性，因此，在食品表面可以阻止水分的轉移，對果蔬可阻止水分蒸發，延緩萎蔫。因此，用殼聚糖膜包裝果蔬可起到保濕、護色、延長儲存期的保鮮效果。 

　　殼聚糖膜對二氧化碳和氧氣的透過率較小，且隨厚度的增加而下降。成膜溫度的升高，薄膜的透氣率增大。因為隨著成膜溫度的升高，溶劑蒸發速度加快，分子運動速度快，高分子之間氫鍵網絡不致密，所成膜的結構較疏松，所以出現透氣系數增大的現象。 


應用研究 

　　以殼聚糖為主成分制成保鮮劑，以涂膜形式用于彭柑保鮮的研究，結果表明，殼聚糖保鮮膜能有效控制與調節彭柑的呼吸作用、失水程度和化學成分含量變化，保鮮期長達6個月。此外，殼聚糖濃度不同，保鮮膜厚度不同，保鮮效果不同。當殼聚糖濃度為2%時，保鮮效果最好。低于2%，形成的膜厚度小，保鮮作用不明顯；濃度太高，膜層過厚，則可能幾乎完全阻礙氧氣的進入，彭柑內部形成無氧呼吸，致使代謝產物二氧化碳和酒精排出困難，因而引起彭柑內部發酵、腐敗變質。 

　　采用不同濃度殼聚糖溶液在不同溫度條件下對羊角椒進行涂膜保鮮處理，與常用防腐劑苯甲酸納進行對照試驗，尋求最佳保鮮技術。試驗結果表明：當殼聚糖濃度為0.5%時，進行一次涂膜處理保鮮效果最佳。 

　　用殼聚糖作為辣椒的保鮮膜劑，對其涂膜方式、成膜條件及防霉劑篩選進行試驗，結果表明，采用2次浸涂效果最好；最佳成膜條件：殼聚糖用量2.44%～2.93%，涂膜液pH 5.01～5.71，涂膜溫度23.5～28.5℃；選擇脫氫醋酸鈉作為保鮮膜劑中的防霉劑。最后得到的保鮮膜劑配方為殼聚糖2.5% ，涂膜液pH 5.5，涂膜液溫度25℃，乙醇適量，吐溫80兩滴，脫氫醋酸鈉適量。用該配方的保鮮膜劑處理辣椒，結合低溫條件，可有效降低失重率和腐爛指數，明顯控制后熟，抑制呼吸作用，并減緩VC及糖的損失。 


復合型殼聚糖保鮮膜 

　　現在的可食用保鮮膜，由過去的單一組分制成的膜發展成具有多種功能性質的，由多種生物大分子、脂類等制成的復合膜。通常，復合膜以脂質作為阻水成分，而蛋白或多糖在發揮自身具有的阻隔性能的同時，作為脂質的支持介質，保持膜的良好完整性，脂類中的疏水成分通過與蛋白質或多糖等成分中的疏水基團的相互作用而形成具有一定阻濕性、阻氣性的薄膜，克服了可食用膜在應用中的許多問題，如機械強度、膜的阻隔能力穩定性等。 

　　雖然殼聚糖膜涂覆在果蔬表面能調節氣體環境，有效地防止微生物的侵染，但殼聚糖膜對水敏感，隔水能力較差，所以對其進行復合改良，提高膜的抗水能力是研究的重點�？蓪�殼聚糖與聚乙烯醇混合制得復合膜，另外加入醋酸溶劑，可有效地將殼聚糖膜對水蒸氣的透過率降低到0.14～0.32ng.m/m2.s.pa，或者可以在殼聚糖膜表面涂覆石蠟和醇酸樹脂這類阻隔性能較強的材料以提高膜阻水性能。另外一種是將殼聚糖膜浸入緩沖溶液以去除醋酸殘留物和氨基在水中的離子化（導致靜電吸引），以提高殼聚糖膜的阻水能力。 

　　將殼聚糖膜覆蓋在果膠膜上將得到光滑亮澤的外表，在果膠膜材料中以乳酸代替甘油作為增塑劑，可有效地降低霉菌的污染。果膠/殼聚糖復合膜具有良好的抗水性，這是由于在溶液中殼聚糖與果膠相遇合形成沉淀的原因，這種復合膜的通透性和強度與單純殼聚糖膜相比無明顯影響。 

結語 

　　與傳統合成塑料薄膜相比，可食性復合保鮮膜更具有發展潛力。雖然在膜的機械強度方面有所欠缺，但在透水性、透氣性等方面具有絕對優勢。可通過基體選擇、復合的方法調節可食性保鮮膜的性能。尤其是殼聚糖具有高機械強度和較好的殺菌性能，可以預見以殼聚糖為基體的復合保鮮膜將成為可食性復合保鮮膜的研究重點，并得到廣泛的應用。 (peter)