壳聚糖能延长水果的保质期吗？

摘要：

使用有害福尔马林来延长水果的保质期并保护它们免受不法商人的微生物腐烂是孟加拉国消费者的一个重大健康问题。壳聚糖是一种由虾和蟹的外骨骼制成的天然生物聚合物，可减缓抗菌活性并诱导植物对微生物害虫产生免疫力。本研究旨在评估壳聚糖与未经处理的对照相比对一些当地成熟水果保质期延长的功效。三剂壳聚糖溶液即。隔天将 0、500 和 1000 ppm 喷洒在香蕉（cvs. Shabri 和 Champa）、草莓、番茄和橙子上。结果表明，壳聚糖通过延缓腐烂延长了所有水果的保质期；然而，不同种类的水果以及所用壳聚糖的剂量不同，保护水平也有所不同。在测试的水果中，番茄的腐烂被壳聚糖延迟最多。喷洒 500 和 1000 ppm 的壳聚糖同样可以保护番茄 100% 的腐烂，直到在室温下处理 8 天。80% 以上对其他水果的保护。分别在处理后8、8和4天记录了壳聚糖对香蕉、橙子和草莓的测定，显着高于未处理的对照。有趣的是，在所有测试的水果中，500 ppm 的壳聚糖喷雾比 1000 ppm 的保护效果更好。这些结果表明，较低剂量的壳聚糖可用作水果的天然防腐剂，以替代有害的福尔马林。需要进一步研究更多的水果，并在不同的温度和壳聚糖剂量下推荐它作为水果防腐剂的实际应用。壳聚糖最能延缓西红柿的腐烂。喷洒 500 和 1000 ppm 的壳聚糖同样可以保护番茄 100% 的腐烂，直到在室温下处理 8 天。80% 以上对其他水果的保护。分别在处理后8、8和4天记录了壳聚糖对香蕉、橙子和草莓的测定，显着高于未处理的对照。有趣的是，在所有测试的水果中，500 ppm 的壳聚糖喷雾比 1000 ppm 的保护效果更好。这些结果表明，较低剂量的壳聚糖可用作水果的天然防腐剂，以替代有害的福尔马林。需要进一步研究更多的水果，并在不同的温度和壳聚糖剂量下推荐它作为水果防腐剂的实际应用。壳聚糖最能延缓西红柿的腐烂。喷洒 500 和 1000 ppm 的壳聚糖同样可以保护番茄 100% 的腐烂，直到在室温下处理 8 天。80% 以上对其他水果的保护。分别在处理后8、8和4天记录了壳聚糖对香蕉、橙子和草莓的测定，显着高于未处理的对照。有趣的是，在所有测试的水果中，500 ppm 的壳聚糖喷雾比 1000 ppm 的保护效果更好。这些结果表明，较低剂量的壳聚糖可用作水果的天然防腐剂，以替代有害的福尔马林。需要进一步研究更多的水果，并在不同的温度和壳聚糖剂量下推荐它作为水果防腐剂的实际应用。喷洒 500 和 1000 ppm 的壳聚糖同样可以保护番茄 100% 的腐烂，直到在室温下处理 8 天。80% 以上对其他水果的保护。分别在处理后8、8和4天记录了壳聚糖对香蕉、橙子和草莓的测定，显着高于未处理的对照。有趣的是，在所有测试的水果中，500 ppm 的壳聚糖喷雾比 1000 ppm 的保护效果更好。这些结果表明，较低剂量的壳聚糖可用作水果的天然防腐剂，以替代有害的福尔马林。需要进一步研究更多的水果，并在不同的温度和壳聚糖剂量下推荐它作为水果防腐剂的实际应用。喷洒 500 和 1000 ppm 的壳聚糖同样可以保护番茄 100% 的腐烂，直到在室温下处理 8 天。80% 以上对其他水果的保护。分别在处理后8、8和4天记录了壳聚糖对香蕉、橙子和草莓的测定，显着高于未处理的对照。有趣的是，在所有测试的水果中，500 ppm 的壳聚糖喷雾比 1000 ppm 的保护效果更好。这些结果表明，较低剂量的壳聚糖可用作水果的天然防腐剂，以替代有害的福尔马林。需要进一步研究更多的水果，并在不同的温度和壳聚糖剂量下推荐它作为水果防腐剂的实际应用。

关键词

水果 保质期,福尔马林 替代 品,健康 危害,壳聚糖 的 使用,水果 保鲜

一、简介

过去几年，孟加拉国在水果、鱼类和其他易腐食品中检测到福尔马林，对人类健康构成严重威胁。37% 的气态甲醛水溶液称为福尔马林，通常用于保存动物组织、人体尸体或用作消毒剂。福尔马林包裹水果虽然可以延长保质期，但对人体健康有害[ 1 ]。据报道，在大鼠和小鼠中长期使用高浓度甲醛会导致鼻鳞状细胞癌 [ 2] . 尽管为了平衡营养和健康需要每天摄入大量水果，但由于担心福尔马林污染，人们最近对水果的消费量大幅下降。执法机构偶尔会发现市场上的大部分水果都被福尔马林污染 [ 3 ]。因此，福尔马林现在是该国人类健康的一大威胁，因为越来越多的食品，如水果、鱼类和蔬菜被发现被这种有害化学物质污染 [ 4] . 迄今为止，孟加拉国尚未发现替代福尔马林的易腐食品的天然、安全、廉价和强防腐剂。因此，迫切需要发现一种天然且安全的防腐剂来延长这些易腐烂的水果和鱼类的保质期。壳聚糖具有抗菌和抗真菌活性 [ 5 ] [ 6] . 它是一种来自甲壳素的线性多糖（葡萄糖的组合），甲壳素来自包括虾在内的甲壳类动物的壳。孟加拉国每年都向不同的国家出口大量虾，但它们的贝壳被当作垃圾扔掉。这种虾/虾的外骨骼可以很容易地回收来制造壳聚糖。最近，孟加拉国原子能委员会开发了一种使用伽马辐射从虾废料中生产低成本壳聚糖的方法，这为测试这种众所周知的天然抗菌剂作为水果的安全防腐剂提供了机会 [ 7] . 壳聚糖是一种无毒、可生物降解、具有生物功能和生物相容性的化合物。它是从大自然中生产出来的，对健康没有危害。壳聚糖也不会对对虾过敏的人产生任何过敏问题。尽管在许多国家发现壳聚糖是减少收获后损失和延长更年期水果保质期的良好试剂[ 6 ]，但是，关于壳聚糖对孟加拉国水果保质期延长的影响的信息很少。 . 更年期是一类水果，在“成熟”过程中通常会发生剧烈变化，这些变化通常与呼吸的爆发和乙烯（一种天然植物激素）的产生有关 [ 8] . 因此，本研究的假设是壳聚糖可以延长更年期水果的保质期，作为有害福尔马林的替代品。为了验证这一假设，本研究的目的是评估不同浓度的壳聚糖溶液在室温下对橙子、香蕉、草莓和番茄的保质期的影响。

2。材料和方法

2.1。实验中使用的材料和化学品

来自虾壳的壳聚糖[2-氨基-2-脱氧-(1→4)-β-D-吡喃葡聚糖]购自Sigma。新鲜水果使用即。橙、香蕉（cvs. Shabri 和 Champa）、草莓（cv. American Festival）和番茄是从达卡 Banani 区的当地市场收集的。调查中使用的其他材料和化学品包括 PET 瓶（1 升和 500 毫升）、塑料容器（500 毫升）、蒸馏水、盐酸 (HCl)、氢氧化钠 (NaOH)，移液器吸头可在实验室获得孟加拉国 Bangabandhu Sheikh Mujibur Ra​​hman 农业大学生物技术系。使用的玻璃器皿和小型设备是试管、圆底烧瓶、pH 计、微量移液器、喷头和数字天平。

2.2. 壳聚糖溶液的制备

将 10 克来自虾壳 (Sigma) 的壳聚糖放入溶解在 100 ml 0.5N 盐酸中的圆底烧瓶中。通过加入0.5N氢氧化钠将溶液的pH调节至7.0，然后用无菌蒸馏水(H 2 O)稀释以制备1L(10,000ppm)的储备溶液。通过用蒸馏水适当稀释储备溶液制备两种工作溶液，500 和 1,000 ppm。仅使用蒸馏水作为对照（0 ppm 壳聚糖）。

2.3. 壳聚糖溶液在水果中的应用

每种水果中的四个（橙子、草莓、香蕉品种 Sabri、香蕉品种 Champa 和番茄）用自来水清洗。水果表面的多余水分被纸巾吸收，然后将它们放入 500 毫升的塑料容器中。将三种壳聚糖溶液（0、500 和 1,000 ppm）喷洒到水果上直至变湿，然后用一张报纸松散地覆盖容器。每隔一天对果实喷施壳聚糖，每天观察果实的形态特征。随着时间的推移，水果腐烂的观察记录在笔记本上，每天也用数码相机拍照。

壳聚糖处理对水果腐烂的保护（％）计算如下：

衰减保护 (%) = 100 ? 壳聚糖处理下的果实腐烂（％）。

2.4. 统计分析

使用 Microsoft Excel 软件分析获得的数据，并使用五次重复实验的平均值绘制条形图。

3。结果与讨论

与未处理的对照相比，壳聚糖通常延迟果实的腐烂。然而，不同剂量的壳聚糖对水果的保护作用在除西红柿外的受试水果中有所不同（图 1）。图 2显示了不同剂量壳聚糖对不同水果的时程保护 (%)。有趣的是，与 1000 ppm 相比，500 ppm 的壳聚糖对香蕉（品种 Shabri 和 Champa）、橙子和草莓的保护效果 (%) 更好。高于 500 ppm 的壳聚糖剂量可能会影响新鲜水果的正常防御机制和生理机能，因此在目前的研究中，1000 ppm 没有观察到显着的保护作用。在番茄中记录了壳聚糖喷雾的最高保护百分比。最低的是草莓。无论壳聚糖的剂量如何，成熟的西红柿在处理 8 天之前都受到 100% 的保护，然后逐渐腐烂。已经报道了壳聚糖应用对采后果实腐烂的保护 [ 6 ] [ 9 ] - [ 11] . 在被测试的水果中，草莓的腐烂速度加快。然而，500 ppm 的壳聚糖可保护约 95% 的腐烂，直到室温下 4 天。同时，在未经处理的对照中，只有 80% 的水果没有腐烂。无论处理方式如何，果实腐烂都会随着时间的推移而增加；然而，与未处理的对照相比，壳聚糖应用显着降低了腐烂率。在第 6 天、第 8 天和第 10 天，500 ppm 的草莓保护率分别为 85、75 和 40%，明显优于所有其他处理。用 1000 ppm 壳聚糖处理草莓也可以防止果实腐烂，但不如 500 ppm 有效。在 100 ppm 处理的花盆中，第 6、8 和 10 天的草莓保护分别为 80%、70% 和 35%。在未经处理的对照中，与壳聚糖处理的盆相比，草莓的腐烂增加得更快。在第 10 天，只有 90% 的水果腐烂。壳聚糖处理通过苯丙胺裂解酶活性增强草莓果实防御反应[6 ] [ 11 ]。在另一项研究中，Zhang 和 Quantick [ 12 ] 证明壳聚糖涂层可显着减少果实腐烂。

图 1。壳聚糖随着时间的推移延缓果实腐烂。从左到右：西红柿、橙子、香蕉和草莓。

直到第 6 天，在任何处理中都没有观察到橙子腐烂（图 2）。与其他水果相比，橙子对自然腐烂的抵抗力很高。在第 8 天，500 ppm 的壳聚糖防止了大约 90% 的果实腐烂，这优于 1000 ppm (85%) 和未处理的对照 (80%)。在第 10 天，在 1000 ppm (70%) 和未处理的对照 (65%) 中都观察到了非常高的腐烂，但是，当时通过 500 ppm 的处理保护了 90% 的橙子免于腐烂。Canale Rappussi 和同事 [ 13 ] 还发现，壳聚糖喷雾可以减少橙子腐烂，导致水果上出现黑点。

香蕉品种 Sabri 和 Champa 显示出彼此的镜像，因为它们的保护率在 1000 ppm (90%)、500 ppm (100%) 和未处理的对照 (90%) 下直到第 6 天都是恒定的（图 2） . 在第 8 天，两种香蕉品种以相同的速率防止腐烂，分别为 1000 ppm (90%)、500 (95%) 和未处理的对照 (85%)。保护的差异仅在第 10 天很明显，当时 Sabri 香蕉在未经处理的对照 (45%)、500 ppm (60%) 和 1000 ppm (55%) 的壳聚糖中迅速腐烂。Champa 香蕉受到壳聚糖的保护，以较慢的速度轻微腐烂，未经处理的对照 (50%)、500 ppm (70%) 和 1000 ppm (70%)。据报道，壳聚糖与阿拉伯树胶可延长香蕉的保质期 [ 14 ] [ 15 ]] 通过将呼吸减少 32% [ 10 ] [ 16 ] [ 17 ]。Baez-Sanudo 及其同事 [ 10 ] 报告说，壳聚糖涂层不会影响香蕉的感官质量。

与测试的其他水果相比，壳聚糖喷雾剂在保护西红柿方面的效果最好。无论壳聚糖喷雾剂的剂量如何，直到治疗后 8 天都观察到 100% 的腐烂保护。然而，未经处理的对照番茄在第 4 天发生轻微衰减（10%），一直持续到第 8 天。未经处理的对照番茄在第 10 天衰减至 30%，在这一天的所有其他水果中显示出最慢的衰减速度。在第 10 天，500 ppm 和 1000 ppm 的西红柿轻微腐烂（5%）（图 2）。Romanazzi 和他的同事 [ 6 ] 回顾了应用壳聚糖对西红柿和其他水果的保护。

这项研究表明，壳聚糖可以保护水果在室温下不腐烂。孟加拉国南部地区的虾产量丰富。出口虾的外骨骼是一种浪费。它可用于生产壳聚糖，并将这种废物转化为安全的水果防腐剂。因为壳聚糖是一种抗菌剂

图 2。喷洒不同剂量 (ppm) 的壳聚糖对草莓、橙子、香蕉和番茄的时程保护 (%)。

对于许多植物病原真菌和细菌，本研究中观察到的果实腐烂保护可能与其抗菌活性有关[ 7 ]。此外，壳聚糖在植物中诱导系统抗性[ 18 ]。福尔马林是一种对健康有害的化学品[ 1 ]，在孟加拉国被怀疑用于水果保鲜。本研究表明，壳聚糖延缓果实腐烂的初步研究结果表明，天然壳聚糖可用作福尔马林的安全替代品。壳聚糖此前也已成功用于延长几种采后水果和蔬菜的保质期，例如枣和草莓 [ 6 ] [ 19 ] [ 20 ]] . 最近对壳聚糖对园艺作物的生物刺激活性和抗病性及其假定的作用方式进行了综述[ 21 ]。在最近的一项研究中，Zhang 等人。[ 22 ] 证明壳聚糖对樱桃番茄果实采后腐烂的控制与丝裂原活化蛋白激酶信号通路有关。然而，需要进一步研究不同剂量的壳聚糖在不同储存条件下对更多不同水果的影响，以准确推荐其在水果防腐剂中的应用。

4。结论

壳聚糖喷雾剂显着延长了草莓、番茄、橙子和香蕉在室温下的保质期。然而，水果的类型似乎是一个重要因素，因为草莓比香蕉表现出更多的腐烂迹象。有趣的是，注入 1000 ppm 壳聚糖的水果可能会产生一些副作用，因为有些水果腐烂得更快。用 500 ppm 浸泡的水果效果最好，因为它们看起来仍然很新鲜，没有腐烂的迹象。只用水处理过的水果腐烂得更快也更正常。过多的壳聚糖实际上可能对草莓或西红柿等水果非常不利。当前研究的结果可能有助于用天然替代和环保的壳聚糖代替对健康有害的福尔马林。

致谢

这项研究工作是 TIS 的“全球问题 40S”课程的“采取行动项目”。衷心感谢孟加拉国 Bangabandhu Sheikh Mujibur Ra​​hman 农业大学（BSMRAU）生物技术系慷慨提供本实验使用的壳聚糖样品和其他材料。特别感谢 BSMRAU 生物技术系的 Mosaddiqur Ra​​hman 先生帮助准备壳聚糖的工作解决方案。CISB 代理校长 Jean Gurr 女士对完成这项工作的宝贵意见和鼓励表示特别感谢。

笔记

*通讯作者。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

参考

[ 1 ] 匿名 (1998) 欧洲议会和理事会 1998 年 2 月 16 日关于将杀生物剂产品投放市场的指令 98/8/EC。OJEU L123，1-63。

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31998L0008:EN:HTML

[ 2 ] Costa, S.、Coelho, P. 和 Costa, C. (2008) 暴露于甲醛的病理学解剖实验室工作人员的基因毒性损伤。毒理学, 252, 40-48。

[ 3 ] Ashfaq, S. (2013) 水果中的福尔马林可能是致命的。达卡论坛报。6 月 15 日

。http://www.dhakatribune.com/food/2013/jun/15/formalin-fruits-can-be-fatal

[ 4 ] Haque, M. (2014) 福尔马林的安全替代品。每日新时代。11 月 28 日

。http://newagebd.net/71190/safe-alternative-to-formalin/

[ 5 ] Aider, M. (2010) 壳聚糖在活性生物基薄膜生产中的应用及其在食品工业中的潜力：回顾。食品科学与技术-LEB, 43, 837-842。

[ 6 ] Romanazzi, G.、Feliziani, E.、Banos, SB 和 Sivakumar, D. (2015) 通过壳聚糖处理延长新鲜水果和蔬菜的保质期。食品科学与营养学评论，出版中。

[ 7 ] Jianglin, D. 和 Shaoying, Z. (2013) 壳聚糖涂层在果蔬保鲜中的应用：综述。食品加工与技术杂志，4, 227。

[ 8 ] Alexander, L. 和 Grierson, D. (2002) 番茄中的乙烯生物合成和作用：更年期果实成熟的模型。实验植物学杂志，53，2039-2055。

[ 9 ] El Ghaouth, A.、Arul, J.、Ponnampalam, R. 和 Boulet, M. (1991) 壳聚糖涂层对新鲜草莓的可储存性和质量的影响。食品科学杂志，56，1618-1620。