丁捷，劉春燕，黃彭，李紅瑩，唐倩，毛湘雪，甘俊偉，劉耀文，秦文*

1(四川旅游學(xué)院 食品學(xué)院，四川 成都，610100)2(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安，625014)3(宜賓學(xué)院 質(zhì)量管理與檢測學(xué)部，四川 宜賓，644000)

水果和蔬菜是人類實(shí)現(xiàn)健康和可持續(xù)飲食目標(biāo)中膳食纖維、黃酮類化合物、酚酸、微量元素等營養(yǎng)成分的重要來源[1]。隨著消費(fèi)者對新鮮果蔬營養(yǎng)價(jià)值的認(rèn)識程度加深，以及科學(xué)界對健康飲食理念的普及，近十年來全球水果和蔬菜的消費(fèi)量大幅增加[2]。然而大部分果蔬只能在收獲后短時(shí)期內(nèi)供應(yīng)，采后損失高達(dá)20%以上。長期以來，園藝及物流行業(yè)使用合成化學(xué)殺菌劑、化學(xué)保鮮劑、輻照、溫度管理、氣調(diào)貯藏和自發(fā)氣調(diào)包裝進(jìn)行果蔬采后處理，以控制采后腐爛，延長其貨架期[3]。但低溫易導(dǎo)致采后果蔬冷害[4]，合成化學(xué)殺菌劑的持續(xù)應(yīng)用往往導(dǎo)致與化學(xué)殘留物相關(guān)的諸多健康和環(huán)境問題[5]。而輻照、化學(xué)保鮮劑等處理則易造成果蔬營養(yǎng)成分損失、感官品質(zhì)下降等品質(zhì)劣變[6-7]。氣調(diào)貯藏則由于其高昂的氣調(diào)庫等基礎(chǔ)建設(shè)投入和運(yùn)行期間制冷、氣體配制等較高的成本，很難在發(fā)展中國家或偏遠(yuǎn)農(nóng)村山區(qū)推廣[8]。成本低廉且操作簡便的自發(fā)式氣調(diào)包裝一直以來都是保持采后果蔬新鮮度和理化特性的重要手段，因此大量的苯二甲酸乙二醇酯和高密度聚乙烯被用做了果蔬自發(fā)氣調(diào)保鮮袋。目前全球塑料包裝年生產(chǎn)量已超過8 000萬t[9]，其中大多數(shù)會在相對較短的服務(wù)期后作為廢棄垃圾進(jìn)行填埋或焚燒，往往造成較大公共健康風(fēng)險(xiǎn)和嚴(yán)重的環(huán)境危害[10]。隨著全球范圍內(nèi)環(huán)保運(yùn)動的興起，公眾不斷呼吁食品行業(yè)使用可生物降解材料，例如聚乳酸(polylactic acid，PLA)和戊二酸共對苯二甲酸丁酯(polybutylene adipate-co-terephthalate，PBAT)已工業(yè)化生產(chǎn)被用于防止全球白色污染的持續(xù)惡化[11]。但與聚乙烯(polyethylene，PE)材料相比，PLA和PBAT薄膜制備的果蔬自發(fā)式氣調(diào)包裝在保持水果顏色、收縮和失水方面表現(xiàn)不佳[12]。可食性膜是以可食性生物大分子物質(zhì)為成膜材料，通過處理工序以及適量添加可食性增塑劑等工藝促進(jìn)成膜材料分子間相互作用，使之干燥后形成具有一定機(jī)械特性和阻隔特性的致密薄膜[13]。目前，采用可食性膜來替代傳統(tǒng)石化塑料外包裝的研究已有報(bào)道。張晶瑩等[14]利用橙皮提取果膠所制備的橙皮果膠可食性保鮮膜的透光率為 87.8%，斷裂伸長率為 24.883%，厚度為 0.127 mm，抗拉強(qiáng)度為 3.983 MPa，對冷鮮豬肉的保鮮效果明顯優(yōu)于PE 塑料保鮮膜，可有效減少豬肉水分蒸發(fā)，通過抑制微生物生長繁殖，明顯抑制蛋白質(zhì)分解速度，最終延緩肉質(zhì)腐敗進(jìn)程。目前，研究者對可食性膜相關(guān)研究更側(cè)重于生物基成膜基材種類及配比、增塑劑種類及含量等關(guān)鍵工藝參數(shù)對成品膜透氣性和機(jī)械強(qiáng)度的影響。閆倩倩等[15]以5 g/100mL羥丙基交聯(lián)淀粉為成膜基材，采用溶液流延法通過添加 30%增塑劑甘油和增強(qiáng)劑0.5 g/100mL普蘭多糖制備了綜合性能較好的淀粉膜，其抗拉強(qiáng)度為 19.49 MPa，斷裂伸長率為31.49%，水蒸氣透過率為1.34×10-12g·cm/(cm2·s·Pa)，透油系數(shù)為 0.67 g·mm/(m2·d)?？墒承酝磕な强墒承阅さ囊环N應(yīng)用形式，指在采用噴涂、浸漬、涂布等方式在食品成分之間或食品表面上形成的基于蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)等生物材料基薄層，以防止食品變質(zhì)、延長貨架期并保持其感官特性[16]。大量研究證實(shí)可食性涂膜能保持水果和蔬菜在采后貯運(yùn)過程中的商品價(jià)值，延長貨架期[17-18]。因此環(huán)境友好且安全性高的可食性涂膜成為果蔬采后行業(yè)研究熱點(diǎn)。

1 可食性涂膜在果蔬采后領(lǐng)域中應(yīng)用

當(dāng)前的可食性涂膜通?？煞譃橹|(zhì)基(合成蠟質(zhì)、蜂蠟、植物脂肪、動物脂肪、脂肪酸及其衍生物)、多糖基(淀粉、殼聚糖、海藻酸、魔芋葡甘聚糖、纖維素及其衍生物等)、蛋白質(zhì)基(酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白等)和復(fù)合型四大類[18]。

1.1 脂質(zhì)基可食性涂膜

脂質(zhì)基可食性涂膜是最古老且最傳統(tǒng)的涂膜方式，它們能吸附在果實(shí)疏水性表皮上，在提高光澤度的同時(shí)有效防止水分遷徙。目前大多數(shù)柑橘類水果商業(yè)化采后處理所用的傳統(tǒng)涂料就是基于合成蠟和化學(xué)殺菌劑的復(fù)配型氧化聚乙烯蠟涂膜[19]。MOYO等[20]研究發(fā)現(xiàn)將帶有柑橘黑斑病損傷的“尤里卡”檸檬和“米德奈特”瓦倫西亞橙子采用由噻菌唑、嘧菌酯、丙環(huán)唑等復(fù)配殺真菌劑處理后，再用18%聚乙烯基蠟進(jìn)行涂膜處理，在冷藏條件下可完全抑制孢子釋放且有效降低黑斑病的潛伏感染。

隨著公眾對食品安全關(guān)注度的日益高漲，安全性較高的天然蠟質(zhì)逐漸成為脂質(zhì)基可食性涂膜領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。以巴西棕櫚蠟、蜂膠和商用蠟等脂質(zhì)基可食性涂膜在果蔬采后保鮮及真菌性病害防治領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用效果。天然脂質(zhì)具有良好的氣體阻隔性能，但其水乳體系的水蒸氣阻隔性較差。因此，研究者往往通過提高成膜基質(zhì)中脂質(zhì)成分濃度來實(shí)現(xiàn)對水蒸氣的適當(dāng)屏障。KHORRAM等[21]研究發(fā)現(xiàn)以脂肪族、羥酸類和聚酯類混合物為主要成分的9%～11%蟲膠溶液干燥后能在“瓦倫西亞”橙子表面形成不黏不厚的可食性涂膜，其采后保鮮效果明顯優(yōu)于5%～7%的明膠溶液和3.5%～4.5%的波斯膠溶液。30 g/L蜂蠟涂膜處理可降低亞洲梨低溫冷藏過程中的呼吸速率，抑制果膠甲酯酶、聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶等細(xì)胞降解酶的活性，保持果實(shí)硬度，延緩梨肉氧化褐變及抗壞血酸水平和總酚含量的下降[22]。SRIPONG等[23]采用100%石蠟或50%蜂蠟處理能顯著減少低溫貯運(yùn)過程和常溫貨架期內(nèi)香蕉質(zhì)量損失，保持果冠顏色和硬度，且對果皮的顏色和硬度沒有負(fù)面影響。ZRATE等[24]首次報(bào)道了30%的S.A.S商用蠟處理在控制Keitt芒果炭疽病發(fā)病率方面的有效性，在(7±3) ℃下貯藏35 d 后較空白對照組顯著降低腐爛率2倍，對果實(shí)pH、硬度、檸檬酸含量、失重率等理化特性的保鮮鮮果明顯優(yōu)于由芽孢桿菌和鏈霉菌制成的生物涂層。對比樹脂蠟、巴西棕櫚蠟和殼聚糖3種涂膜處理對石榴冷藏期和常溫貨架期的果實(shí)品質(zhì)的影響可發(fā)現(xiàn)，用商業(yè)樹脂和巴西棕櫚蠟涂膜的果實(shí)比殼聚糖處理和空白對照處理的果實(shí)具有更低的呼吸速率和質(zhì)量損失，尤其是巴西棕櫚蠟處理組果實(shí)比其他涂膜處理組具有更好的果實(shí)外觀品質(zhì)和更高的生物活性化合物含量[25]。這與MIRANDA等[26]研究結(jié)論相似，即巴西棕櫚蠟微乳液涂膜處理過的柑橘與蟲膠涂膜組相比表現(xiàn)出更低的失水率、更久的外觀光澤度、更少的乙醇生成，以及更好的果實(shí)風(fēng)味。

研究證實(shí)消費(fèi)者對打蠟后呈現(xiàn)良好光澤感的果實(shí)表現(xiàn)出明顯的偏好，但打蠟往往會導(dǎo)致果實(shí)花萼出現(xiàn)變黑和脫落等負(fù)面影響，嚴(yán)重影響消費(fèi)感受[27]。通常，由強(qiáng)疏水性脂類制備的可食涂膜的機(jī)械性能往往較差，無法均勻穩(wěn)定地保持在果蔬表皮固定位置上，且極易滲透表皮而增加果實(shí)異味[16]。脂質(zhì)材料較差的機(jī)械特性除了可能導(dǎo)致保鮮效果不穩(wěn)定外，還極易放大普通消費(fèi)者對其安全性的擔(dān)憂。畢竟絕大多數(shù)人不了解涂膜使用原因，還可能將果蔬表面可見的脂質(zhì)與當(dāng)下最關(guān)注的環(huán)境健康問題聯(lián)系起來[28]。因此，脂質(zhì)基可食性涂膜未來的研究方向更側(cè)重于將脂質(zhì)與蛋白質(zhì)等其他材料結(jié)合，進(jìn)而改善涂膜機(jī)械特性，在提高果實(shí)外觀價(jià)值的同時(shí)，顯著提升保鮮效果。

1.2 蛋白質(zhì)基可食性涂膜

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定了蛋白質(zhì)基涂膜的機(jī)械性能優(yōu)于多糖基和脂質(zhì)基體涂膜。這是由于蛋白質(zhì)通常以纖維蛋白或球狀蛋白的形式出現(xiàn)。通常，酸、堿、熱、有機(jī)溶劑和界面作用可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變形成涂膜所需要的蛋白鏈，蛋白質(zhì)鏈再通過蛋白質(zhì)分子中的氫鍵、離子鍵和共價(jià)鍵形成較強(qiáng)的鏈間相互作用，最終決定了蛋白質(zhì)基可食性涂膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較低的蒸汽、液體和氣體滲透性[29]。因此，即使在相對較低的相對濕度(relative humidity，RH)下，蛋白質(zhì)可食性涂膜依然能有效阻隔氧氣和二氧化碳[30]。

目前，大豆蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等不同種類的蛋白質(zhì)都有成功制備可食性涂膜并有效提高果蔬貯藏品質(zhì)的相關(guān)報(bào)道。大豆分離蛋白和0.5%～1%半胱氨酸組成的可食性涂膜可有效控制常規(guī)包裝和氣調(diào)包裝中鮮切茄子的失重率和褐變率，延長商業(yè)貨架期[31]。與瓊脂可食性涂層相比，蛋清蛋白可食性涂膜能更有效降低常溫貨架期內(nèi)紐扣蘑菇重量損失，抑制多酚氧化酶活性，延緩蘑菇色澤劣變進(jìn)程[32]。SANTOS等[33]評估了是否用單寧酸改性的玉米醇溶蛋白可食性涂膜對紅番石榴室溫貯藏期和品質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)單寧酸改性過的玉米醇溶蛋白的保鮮效果更好，這可能歸因于單寧酸促進(jìn)了玉米醇溶蛋白交聯(lián)，導(dǎo)致涂膜的氣體滲透性進(jìn)一步降低，進(jìn)而顯著抑制了番石榴采后呼吸速率和活性氧生成，減緩果實(shí)成熟衰老過程，延長貨架期。

但蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)成分極易被微生物所利用。對比殼聚糖、海藻酸鈉和乳清蛋白3種可食性涂膜處理板栗后發(fā)現(xiàn)在-1 ℃～1 ℃、RH 86%～96%的倉貯條件下貯存3個月后，殼聚糖和海藻酸鈉涂膜組板栗依然保持了與0 d 相似的外觀，但乳清蛋白涂膜組以及空白對照組則出現(xiàn)明顯霉斑[34]。因此，加入抑菌成分的蛋白質(zhì)基可食性涂膜中成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。BLEOANCA等[35]將百里香酚精油和乳清蛋白復(fù)配制備納米乳液作為西葫蘆可食性涂膜，較空白對照處理可延長西葫蘆50%～200%的保質(zhì)期。GONZLEZ-ESTRADA等[36]研究發(fā)現(xiàn)在10%大豆分離蛋白涂膜溶液中加入0.1%檸檬烯，涂膜中的大豆分離蛋白可形成高致密度的可食性涂膜包裹青檸，在有效減少果實(shí)水分損失的同時(shí)，還能控制檸檬烯緩慢釋放，從而抑制真菌孢子芽管伸長，延緩其感染過程，顯著抑制人工接種Penicilliumitalicum后青檸在模擬銷售和貯藏條件下藍(lán)霉病的發(fā)病率。LI等[37]將大豆分離蛋白(soy protein isolate，SPI)可食性涂膜與植物源肉桂醛(cinnamaldehyde，CIN)、花狀氧化鋅納米顆粒(ZnO nanoparticles，ZnONP)結(jié)合用于香蕉的采后保鮮后發(fā)現(xiàn)：CIN和ZnONP在SPI中發(fā)揮了協(xié)同抗真菌性能導(dǎo)致黑曲霉發(fā)生重度氧化應(yīng)激反應(yīng)， SPI/CIN/ZnONP復(fù)合涂膜的抗真菌性能是SPI/CIN處理的1.25倍。然而利用蛋白質(zhì)溶液或者分散體制備的可食性涂膜往往需要使用乙醇或者乙醇-水混合物作為溶劑，較高的應(yīng)用成本極大限制了蛋白質(zhì)基可食性涂膜在果蔬采后領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。因此，未來研究具有更好水溶性和成膜特性的改性蛋白，可以讓蛋白質(zhì)基可食性涂膜更具有市場應(yīng)用潛力。

1.3 多糖基可食性涂膜

多糖作為高分子碳水化合物，因其來源廣泛、成本低廉以及優(yōu)良的成膜效果，是目前可食用型生物降解包裝領(lǐng)域研究最多的新型聚合物材料[38]，尤其是具有抗菌特性及其陽離子性的殼聚糖更受關(guān)注。對 Scopus 數(shù)據(jù)庫中 2011—2021 年發(fā)表的 875 篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)殼聚糖基可食性涂膜相關(guān)文章數(shù)量在過去十年中呈線性增長[39]。大量研究證實(shí)高分子質(zhì)量(>100 kDa)殼聚糖制備的可食性涂膜比低分子量殼聚糖具有更高的耐水性、水蒸氣阻隔性能、機(jī)械性能以及黏附功能[40]，在保持芒果[41]、香蕉[42]采后品質(zhì)并延長其貨架期方面具有更好的應(yīng)用效果。GAO等[43]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖涂膜能調(diào)控柑橘貯藏過程中ATP檸檬酸裂解酶途徑和γ-氨基丁酸途徑，顯著抑制檸檬酸降解相關(guān)基因CitAco3，CitGAD4CitACLα2/β，Cit-PEPCKs和CitFBPases的表達(dá)。MOKGALAPA等[44]在一項(xiàng)關(guān)于使用殼聚糖作為鱷梨果實(shí)炭疽病腐爛控制劑的研究報(bào)告中發(fā)現(xiàn)1.5%低分子質(zhì)量殼聚糖能誘導(dǎo)感染C.gleosporioides的鱷梨果實(shí)上調(diào)參與苯丙酸合成的基因(PAL、CHS和FLS)、脂肪酸延長酶(Avfad1)及Δ12脂肪酸去飽和酶(Avfae12-3)基因表達(dá)量的同時(shí)，下調(diào)LOX基因表達(dá)，以維持果皮中含有較高水平的表兒茶素，促進(jìn)1-乙酰氧基-2-羥基-4-氧烯基-12, 16-二烯等抗真菌化合物的合成，最終控制病原菌感染。

然而，殼聚糖通常需要在1.0%(體積分?jǐn)?shù))以上的乙酸溶液中才能完全溶解，涂膜液極端的pH值極易引起富含花青素的水果和蔬菜外觀色澤改變，嚴(yán)重影響其商品價(jià)值[45]。因此，一些在中性水溶液環(huán)境中具有較高溶解度的多糖成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。平均分子質(zhì)量為9 433 Da的強(qiáng)雄腐霉胞外多糖涂膜處理已被證實(shí)可顯著降低采后草莓的腐爛指數(shù)和丙二醛含量，延緩其可溶性固形物含量下降，提高貯藏期內(nèi)果實(shí)抗氧化能力[46]。王東坤等[47]將Nisin添加到瓜爾膠和結(jié)冷膠復(fù)配可食性涂膜中，可有效抑制枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和面包酵母在鮮切荸薺表面的生長繁殖，延緩4 ℃貯藏條件下果實(shí)品質(zhì)劣變。

經(jīng)調(diào)查，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)在全縣的農(nóng)機(jī)專業(yè)合作應(yīng)用達(dá)到99%以上，發(fā)展空間十分廣闊，但由于受使用者文化水平、經(jīng)濟(jì)承受能力和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植的影響，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展緩慢。

近年來，魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)因其來源廣泛且成本低廉，成膜性能良好而備受關(guān)注。WANG等[48]在“寧海白”白肉枇杷采后貯藏過程中發(fā)現(xiàn)KGM的保鮮效果與殼聚糖涂膜相似，0.5%KGM處理最大程度地提高了枇杷果實(shí)中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活性，在(4±1) ℃ 貯藏21 d內(nèi)保持果肉中較高的總可溶性固形物含量、可滴定酸度和抗壞血酸水平。何國菊等[49]研究發(fā)現(xiàn)濃度為1.0%的KGM涂膜對百香果的保鮮效果最佳，可減少采后果實(shí)水分蒸發(fā)，延緩果實(shí)皺縮指數(shù)和失重率的上升，并維持較高的外果皮L*、a*、b*值，使西番蓮在常溫貯藏時(shí)依然保持較好色澤。為了進(jìn)一步改進(jìn)KGM可食性涂膜的保鮮效果，研究者將抑菌成分與KGM混合制備具有良好抑菌效果的多糖可食性涂膜。麥馨允等[50]研究發(fā)現(xiàn)由8 g/L KGM、6 g/L納米SiO2以及4 g/L甘油復(fù)配制備的可食性涂膜可顯著抑制芒果果皮褐變的發(fā)生，使采后失重率維持在10%以下，保持果實(shí)硬度在0.05 MPa以上，還可在貯藏后期依然維持果肉中較高水平的可溶性固形物含量、pH和抗壞血酸含量。HASHEMI等[51]將4%藏紅花花瓣提取物摻入60 g/L KGM可食性涂膜中可顯著抑制鮮切黃瓜表面中溫細(xì)菌和真菌的生長繁殖，延長切片黃瓜的保質(zhì)期。

然而，多糖基可食性涂膜的應(yīng)用效果嚴(yán)重受限于多糖溶液的黏稠度、涂布均勻度和最終干燥速度[51]。這是由于多糖具有高度親水性，利用多糖聚合物制備的可食性涂膜作為水蒸氣屏障效果并不理想。加之果蔬表皮通常覆蓋強(qiáng)疏水性的角質(zhì)蠟層，即使是具有較多斷面的鮮切果蔬，操作者也需要配制黏稠的高濃度多糖溶液才能使其黏附在果蔬表面。但高濃度多糖溶液除了原料成本較高和制備難度較大的缺點(diǎn)外，還存在涂膜處理后果蔬難以快速干燥等技術(shù)缺陷亟待改進(jìn)。綜上所述，通過多種多糖材料復(fù)配，獲取對角質(zhì)蠟層具有良好潤濕性、阻隔特性和成膜特性的低濃度多糖共混水溶液，是一條值得探索的新途徑。

1.4 復(fù)合型可食性涂膜

單一類型生物聚合物材料制備的可食性涂膜在實(shí)際應(yīng)用過程中常受到黏附能力差、果蔬表面分布不均勻和水汽滲透性低等因素的限制，通常不能滿足采后果蔬貯藏對涂膜透氣性和阻隔水蒸氣的實(shí)際需要。由前文綜述可知，脂質(zhì)大分子表現(xiàn)出很強(qiáng)的防潮性能，而蛋白質(zhì)和多糖分子則表現(xiàn)出高效的機(jī)械性能。這些具有不同特性的生物大分子以及其他功能性結(jié)合材料可以被組合起來，產(chǎn)生具有更佳機(jī)械性能、阻隔特性以及額外生物活性的復(fù)合型可食性涂膜。復(fù)合可食性涂膜可以根據(jù)復(fù)配生物聚合物種類分為二元和三元復(fù)合可食性涂膜兩大類。如表1所示，復(fù)合可食性涂膜已成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。目前利用脂質(zhì)或蛋白質(zhì)改善多糖阻隔特性和機(jī)械特性的二元復(fù)合可食性涂膜存在大量文獻(xiàn)報(bào)道，三元復(fù)合可食性涂膜報(bào)道相對較少。

表1 復(fù)合型可食性涂膜在果蔬中的應(yīng)用

2 可食性涂膜保鮮作用機(jī)理研究進(jìn)展

水果和蔬菜在消費(fèi)食用前依然是活的植物組織，旺盛呼吸作用和蒸騰作用會導(dǎo)致產(chǎn)品采后發(fā)生失水、軟化和表面收縮等品質(zhì)變化，嚴(yán)重影響其商品價(jià)值；另一方面，植物組織在采收及貯運(yùn)過程中常常會遭遇機(jī)械損傷和病原菌侵染，導(dǎo)致離體后快速腐爛變質(zhì)，進(jìn)一步縮短貨架期[3]。因此，可食性涂膜對果蔬保鮮作用機(jī)理可以從形成半透性保護(hù)屏障、調(diào)控果實(shí)采后生理和抑制微生物生長繁殖三方面進(jìn)行分析。

2.1 形成半透性保護(hù)屏障

可食性涂膜通常以噴霧或浸泡等方式在果蔬表面包裹一層兼具透氣性和阻隔特性的薄膜，進(jìn)而形成半透性保護(hù)屏障來調(diào)節(jié)植物組織與外部環(huán)境之間的水和氣體的交換[59]。同時(shí)這層薄膜還能在果實(shí)之間或果實(shí)與操作設(shè)備、盛裝容器等接觸面之間起到一定程度的緩沖墊作用，減輕采后處理過程因震動、摩擦、碰撞等物理運(yùn)動所導(dǎo)致的植物表皮及角質(zhì)層蠟質(zhì)的機(jī)械損傷。而這層屏障的果蔬保鮮性能優(yōu)劣取決于可食性涂膜在果蔬表面的附著力以及所形成薄膜的耐水性、機(jī)械性能和阻隔性能[60]。研究證實(shí)聚合物材料的分子量和及其施用濃度與成膜基質(zhì)表觀黏度及其在果蔬表面的黏附功能之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系；分子質(zhì)量較高且濃度適宜的聚合物通?？梢愿€(wěn)定、更均勻地黏附在果蔬表面，形成完整致密的薄膜從而更好地發(fā)揮其保鮮性能[61]。KWAK等[62]在制備草莓羧甲基纖維素-納米纖維保護(hù)涂膜(carboxymethyl cellulose-nanofibers，CMC-NF)時(shí)發(fā)現(xiàn)涂膜液粘度在草莓浸涂過程中至關(guān)重要；這是由于CMC-NF濃度過高(≥2%)或過低(<1%)時(shí)都無法在果實(shí)表面形成均勻的涂層，因此通過控制涂膜液中聚合物濃度來改變成膜厚度是優(yōu)化半透性保護(hù)屏障性能并提高可食性涂膜保鮮效果的重要手段。

2.2 調(diào)控果實(shí)采后生理

可食性涂膜利用自身所形成的半透性保護(hù)屏障使薄膜包裹內(nèi)果蔬處于低O2/高CO2的氣體氛圍和較高濕度微環(huán)境里，從而控制植物組織各種生理代謝活動，提高果蔬采后品質(zhì)，延長貨架期[17]。

2.2.1 調(diào)控活性氧代謝

2.2.2 調(diào)控抗氧化防御系統(tǒng)

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)可食性涂膜還能誘導(dǎo)采后果蔬防御相關(guān)基因的表達(dá)和酶活性，顯著降低由病原真菌引起的采后腐爛。JIWANIT等[72]用蘆薈凝膠涂膜處理感染P.digitatum柑橘果實(shí)，在涂膜12、24、48和72 h后量化果肉組織中脂氧合酶(lipoxygenase，LOX)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)和POD基因轉(zhuǎn)錄本的豐度發(fā)現(xiàn)：LOX、PAL和POD轉(zhuǎn)錄物表達(dá)量水平從24 h開始逐漸增加，并在48 h達(dá)到其最大；在72 h時(shí)可觀察到LOX轉(zhuǎn)錄物表達(dá)水平快速下降，但POD轉(zhuǎn)錄物積累在48 h開始顯著增加，到72 h時(shí)涂膜組PAL活性比對照組增加了4倍。因此，深入研究不同可食性涂膜處理對抗氧化防御系統(tǒng)關(guān)鍵酶活性及基因表達(dá)的影響、非酶類物質(zhì)以及次級代謝產(chǎn)物變化對于揭示可食性涂膜的保鮮機(jī)理具有重要意義。

2.2.3 抑制細(xì)胞壁降解

果實(shí)軟化是由細(xì)胞壁降解酶活性引起的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)變化所導(dǎo)致果蔬采后品質(zhì)劣變的重要表征。研究發(fā)現(xiàn)可食性涂膜降低了果蔬呼吸代謝水平，從而顯著緩解冷藏期間大部分氨基酸含量的下降，提高了碳水化合物、有機(jī)酸和其他關(guān)鍵抗氧化代謝產(chǎn)物(β-谷甾醇、甘油和尿嘧啶)的含量，并通過維持較高巖藻糖水平來穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)[73]；同時(shí)較低水平的呼吸代謝能顯著抑制細(xì)胞壁降解相關(guān)基因AcXETs、AcEXPs和AcPE的表達(dá)，降低果膠甲基酯酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性，抑制果膠的降解，延緩采后軟化進(jìn)程[74]。HIRA等[75]認(rèn)為可食性涂膜延緩采后果蔬軟化進(jìn)程的主要原因是通過半透性保護(hù)屏障平衡植物組織中需氧-厭氧代謝，下調(diào)三羧酸循環(huán)與乙烯合成及應(yīng)答途徑相關(guān)基因表達(dá)水平，上調(diào)大多數(shù)糖酵解途徑相關(guān)基因。但YAMAMOTO等[76]卻在殼聚糖涂膜處理后的香蕉中觀察到了2個1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶基因(Ma05_t09360.1和Ma10_t01 130.1)的高表達(dá)水平，這意味著涂層香蕉的乙烯合成途徑可能被激活。因此，未來還需要對果蔬乙烯生物合成的上游和下游基因進(jìn)一步表達(dá)分析，以揭示可食性涂膜抑制細(xì)胞壁降解的分子機(jī)制。

2.3 抑制微生物生長繁殖

一些研究表明殼聚糖[77]、葡甘聚糖[78]、蜂蠟[79]等生物大分子能顯著抑制革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌的生長繁殖，但多數(shù)研究者并沒有觀察到顯著的抗真菌活性。這意味著生物大分子聚合物制備的可食性涂膜可以作為一種抑制食源性細(xì)菌病原體傳播的有效手段，但還需要添加特定的抗真菌成分以增強(qiáng)對果蔬采后病害的防治效果。而抑菌成分的選擇取決于其對目標(biāo)微生物的抑菌活性以及與涂層材料的相互作用[80]。隨著公眾對抑菌成分安全性關(guān)注度越來越高，目前可食性涂膜領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)天然抑菌成分包括來源芽孢桿菌屬和乳酸菌的細(xì)菌素、金屬離子及其復(fù)合納米粒子、植物提取物、植物精油及組分等[81-82]。而將這些生物活性成分添加在可食性涂膜中主要優(yōu)點(diǎn)就是可以降低其擴(kuò)散速率，在較長時(shí)間內(nèi)在果蔬表面保持較高濃度，有效抑制正在發(fā)生或可能發(fā)生的微生物侵染[83]。

目前已有研究者對活性成分與成膜基質(zhì)的協(xié)同抑菌作用機(jī)制進(jìn)行了報(bào)道。MOHAMMADI等[84]認(rèn)為用殼聚糖納米粒子包埋野薔薇精油后，野薔薇經(jīng)由可以改變Botrytiscinerea細(xì)胞壁的表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而殼聚糖則通過以能量依賴性方式減少真菌細(xì)胞壁合成，兩者協(xié)同作用破壞B.cinerea細(xì)胞壁從而增強(qiáng)復(fù)合涂膜對灰霉病病原的抗真菌活性和抑菌穩(wěn)定性。CHVEZ-MAGDALENO等[85]在一項(xiàng)關(guān)于使用胡椒樹精油-殼聚糖生物納米復(fù)合物對鱷梨采后炭疽病腐爛控制劑的研究中也報(bào)告了聚合物與抑菌成分協(xié)同破壞病原真菌細(xì)胞壁導(dǎo)致細(xì)胞屏障完整性和內(nèi)穩(wěn)態(tài)喪失的類似觀察結(jié)果。但成膜基質(zhì)與抑菌成分協(xié)同抑菌作用機(jī)制尚存在很多空白需要進(jìn)一步探索。

3 展望

通過綜述國內(nèi)外可食性涂膜在果蔬采后領(lǐng)域的應(yīng)用研究可知，可食性涂膜可以解決常規(guī)保鮮技術(shù)中耗能、高污染、操作復(fù)雜和食品安全隱患等問題，對消費(fèi)者、生產(chǎn)者和自然環(huán)境都有積極的實(shí)踐意義?，F(xiàn)階段研究人員大多集中在復(fù)合基可食性涂膜領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，微膠囊技術(shù)、納米材料等新材料和新方法不斷優(yōu)化生物活性成分在成膜基質(zhì)中的控釋行為，從而研制出許多安全高效且針對性強(qiáng)的新型可食性涂膜。但是從整體上來看，目前國內(nèi)外研究還主要集中于特定水果或蔬菜的可食性涂膜開發(fā)應(yīng)用，缺乏建立基于原料品種、采收期、貯藏條件和出庫時(shí)間等多因素的可食性涂膜保鮮技術(shù)體系。尤其是當(dāng)前涂膜材料選擇評價(jià)體系不健全，往往對材料學(xué)研究較多，實(shí)際應(yīng)用評價(jià)較單薄。針對某種果蔬進(jìn)行保鮮時(shí)選擇最佳的涂膜材料和最優(yōu)組合的方法學(xué)研究還較少，在選材和優(yōu)化上存在盲目性和偶然性。其次，闡明可食性涂膜保鮮作用機(jī)理還有許多工作有待研究。

因此，今后本領(lǐng)域的研究方向應(yīng)圍繞以下幾點(diǎn)進(jìn)行拓展：(1)篩選具有較強(qiáng)功能性的添加劑并將其應(yīng)用于果蔬可食性保鮮涂膜，優(yōu)化活性成分包埋技術(shù)，深入研究其在可食性涂膜中的釋放機(jī)制，為未來開發(fā)更多具有優(yōu)良功能特性的可食性保險(xiǎn)涂膜奠定理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)；(2)基于目前市場上尚沒有一種可食性保鮮涂膜注冊為果實(shí)防腐保鮮劑，未來可食性涂膜在新鮮果蔬采后等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用前，極有必要對可食性涂膜開展更詳細(xì)的毒理學(xué)研究，了解其在生物體中的代謝機(jī)制，以評估技術(shù)的健康風(fēng)險(xiǎn)；(3)采用超聲波霧化、采前噴涂、靜電紡絲等技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn)有涂膜方式，提升涂膜均勻性，減少采后處理過程中果蔬二次損失的可能性；(4)建立基于原料品種、采收期、貯藏條件和出庫時(shí)間等多因素的可食性涂膜保鮮技術(shù)體系；(5)采用基因組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組等組學(xué)研究技術(shù)，從整體的角度出發(fā)去研究可食性涂膜處理后病原菌、果蔬組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)、基因、蛋白及其分子間相互的作用，闡明作用機(jī)理并形成針對性的應(yīng)用理論基礎(chǔ)體系；(6)著重于研制可有效提升貨架期內(nèi)果蔬感官品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的可食用涂膜，并與其他成熟保鮮技術(shù)聯(lián)用，進(jìn)一步提升保鮮效果；(7)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步開展中試和工業(yè)級的綜合試驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效、安全、環(huán)保果蔬采后處理技術(shù)的改革，這是未來研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。