果蔬保鲜功能纸的应用研究进展.pdf

纤维素科学与技术 2024,32(1):91-94 Journal of Cellulose Science and Technology E-mail: https:/ 果蔬保鲜功能纸的果蔬保鲜功能纸的应用研究进展应用研究进展 李易蔚，柳 叶，董 慧，洪 润（宣城市产品质量监督检验所，安徽 宣城 242000）摘 要：分析了果蔬品发生酶褐变、成熟和氧化的机理，简述了近年来物理和化学两种果蔬品保鲜方法，同时介绍了现有功能纸的种类。从制备方法角度概述了果蔬保鲜功能纸的研究现状，综述了纤维素改性法、浆内添加法和表面涂布法。浆内添加乙烯吸附剂、乙烯氧化剂、表面涂布植物精油、乙烯抑制剂制备的果蔬保鲜纸保鲜效果优良。使用绿色环保的果蔬保鲜纸是未来的发展方向，对研究出成本低、耐折度好、透气性高、重量轻的果蔬保鲜纸具有一定参考价值。关键词：保鲜纸；果蔬；保鲜技术；功能纸；乙烯 中图分类号：TS7 文献标识码：A 文章编号：1004-8405(2024)01-0091-04 DOI:10.16561/ki.xws.2024.01.02 自 2012 年以来，我国水果蔬菜产量、种植面积、消费量持续攀升。果蔬类经济作物的种植可以促进我国第一产业的发展，增加收入1。果蔬产品因清爽的口感、富含多酚类、黄酮类活性物质和果糖、维生素 C 等营养物质备受消费者欢迎。但由于水果和蔬菜呼吸强度高，代谢旺盛，易失水，使其不耐贮存，其富含的多酚类物质同样易导致果蔬产品发生酶促褐变。根据联合国粮食及农业组织的报告，由于水果和蔬菜的易腐性，我们收获的水果和蔬菜中约有一半数量无法形成有效的产品达到消费者的餐桌。近年人们对果蔬产品口感的要求趋向于保持“刚采摘”的新鲜感，伴随着物流冷链技术的高速发展，国内外对提升果蔬产品品质的贮藏保鲜技术开展大量的实验研究，以延长新鲜水果和蔬菜的货架寿命，保持其原有的营养价值和质量，防止腐败。纸张是日常生活中常见的载体，基于其低廉的成本和便捷的使用，超疏水纸、疏油纸、导电纸、抗菌纸、离子交换纸、生物检测纸等功能纸基材料应运而生。将保鲜技术与纸张结合制备的果蔬保鲜纸因具有重量轻、所占体积小、耐折度高、柔性高、低成本、阻隔性强、透气性高等特点而广泛应用于果蔬保鲜领域中。果蔬保鲜纸可以降低果蔬产品的呼吸速率，同时保鲜纸中纤维交织形成的孔为果蔬产品缓慢的呼吸作用提供透气通道。目前国内文献对纤维改性法制备的果蔬保鲜纸报道较少，大部分研究仍基于浆内添加法和表面涂布法。收稿日期：2024-01-26 作者简介：李易蔚（1992），女，硕士，工程师；研究方向：纳米银抗菌纸的制备、食品类、轻工产品、文房四宝类产品检测。*通讯作者：李易蔚（1992），女，硕士，工程师；研究方向：纳米银抗菌纸的制备、食品类、轻工产品、文房四宝类产品 检测。 1 果蔬腐败机理 大多数水果和蔬菜的保质期有限，因为它们易受微生物生长、酶褐变、营养素流失和质量损失的影响。新鲜水果和蔬菜有时会受到有害细菌（大肠杆菌、沙门氏菌）或病毒的病原体污染。食用被污染的果蔬产品有害身体健康。各种生理、生化和代谢改变引起果蔬产品的衰老，导致水果和蔬菜的营养、味道、颜色和质地的恶化，这最终导致果蔬产品保质期的缩短。湿度、温度和空气成分等储存条件变化，也会引起它们的营养状况不断恶化。苹果、杏、猕猴桃等呼吸跃变型水果在成熟前合成大量的乙烯，同样会催化水果的腐败。1.1 酶褐变 酶褐变是果蔬加工中最常见的问题之一，影响果蔬产品的营养价值、味道、颜色和质地。各种褐变酶（多酚氧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸氨化酶）和细胞壁降解酶（果胶甲基酯酶）对果蔬产品的易腐性起着促进作用。内源性酶包括苯基氨化酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）的存在会促进褐变反应的发生。其中 POD 和 PPO被认定为最稳定的酶，它们通过生化反应引起果实的腐败，对果蔬产品的感官、结构和营养参数带来不利的影响。PPO 催化包括将单酚类化合物氧化成邻二苯酚、邻二苯酚氧化成邻醌类化合物两种反应的发生。醌类化合物与氨基酸反应导致食物表面发生褐变2。92 纤维素科学与技术 第32卷第1期（2024年3月）1.2 成熟与氧化 果蔬产品的成熟或软化是一种复杂的发育现象，主要原因是成熟酶或软化酶促成的果胶和细胞壁多糖的降解。内质网、线粒体、血浆膜、叶绿体中产生的过量的氢氧根离子（OH-）、超氧化物自由基（O-2）、单线态氧（O2）、过氧化氢（H2O2）和羟基游离基（OH）会促进果实的衰老。细胞壁降解酶聚半乳糖酯酶（PP）和果胶甲基酯酶（PME）会缩短果蔬的货架寿命。超氧化物歧化酶（SOD）作为一种抗氧化酶可以激发水果和蔬菜的抗氧化潜能。科学家已经通过抑制内源性酶研发出一些保鲜技术。1.3 病原体污染 受传统肥料灌溉方式影响，水果和蔬菜在种植过程中易沾染上病原体。在适宜的条件下，果蔬富含的水分和营养成分为滋养病菌快速繁殖提供条件。运输过程和加工环境中的病原体都有可能会污染果蔬品。研究表明，果蔬中检出率较高的金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和大肠埃希菌等致病菌会导致果蔬的腐败变质。2 目前的果蔬保鲜技术 2.1 物理保鲜法 影响果蔬货架期的因素主要有温湿度和周围气体含量。温湿度越高，代谢越旺盛，果蔬产品越易发生霉变。针对温湿度因素，可以采用低温贮存和脱水贮存的保鲜方式。黄成运等人通过十组对照实验发现低温条件下使用臭氧干燥剂对鲜红托竹荪进行保鲜，其失重率最低，变黄程度最小，气味恶变分数最低。说明采用臭氧干燥保鲜方法可以有效抑制自身酶对鲜红托竹荪细胞壁的降解3。另一方面可以从降低果蔬释放的乙烯量入手，通过包装技术起到果蔬隔绝的作用，同时增加贮存环境的二氧化碳气体含量，从而达到抑制果蔬呼吸强度的效果。此外也有紫外光辐照消杀果蔬表面的细菌4和给果蔬产品外加电场形成生物电流降低果蔬产品褐变程度两种物理保鲜法5。2.2 化学保鲜法 对果蔬进行添加臭氧或过氧化氢的强氧化处理，具有杀死微生物的作用，同时能氧化果蔬品产生的乙烯。食品级次氯酸钠浸泡法同样是利用次氯酸钠水解成的次氯酸的强氧化性进行果蔬保鲜。对果蔬进行钙盐处理可以帮助保持果蔬细胞壁的完整性6。植物精油因其绿色环保的特点和天然抗菌功效同样作为常用的化学保鲜剂应用在果蔬产品保鲜中。3 纸基功能材料的发展 纸基功能材料是在纸张原有功能基础上增加人们所需功能的新型材料。目前的功能纸分别有导电、加热、保鲜、抗菌、生物检测、超疏水疏油等多种功能。有学者将 MXene 导电材料 Ti3C2Tx浸涂在印刷纸上，再在其表面沉积超疏水材料，制备出超疏水导电纸可穿戴柔性传感器7。市面上有一种新型的自加热包装纸，可以将太阳能转换为热能，方便农民工、学生、上班族实现食物的自加热，还有吸湿性功能纸、矿物质补给纸、热塑性包装纸等功能性纸基材料8。张妞妞通过界面聚合制备出在可见光照射下发挥抗菌性能的光催化型抗菌包装纸9。因纸张的多孔结构、纤维素毛细管张力和纸张价格低廉的优势，纸基传感功能材料由最初的化学 pH 测定试纸到如今广泛应用于检测蛋白质、葡萄糖的一维、二维、三维纸基微流控传感器，进入即时检测的高速发展阶段10。超疏水纸张是一种通过改变固液接触角的功能纸张材料，目前超疏水纸张不仅应用于传统的食品安全包装领域上，也应用于智能响应装置、生物传感、摩擦纳米发电机、农业生产、文物保护等技术领域中11。4 果蔬保鲜功能纸的制备方法 目前果蔬保鲜纸主要通过纤维原料改性和浆内添加具有保鲜功能的助剂、填料或者涂布保鲜剂等方式制备。表 1 为几种基于纤维改性的果蔬保鲜纸制备方法。表 1 几种基于纤维改性的果蔬保鲜纸制备方法 制备方法 产品形式 保鲜效果 碳二亚胺介导的偶联反应和自由基介导的接枝反应12 酚酸-壳聚糖保鲜纸（205）、40%60%湿度条件下水蜜桃可保存 8 d 原位合成法13 多功能银基金属-有机骨架材料羧甲基滤纸（Ag-MOFs CMFP）复合纸 室温下李子和蓝莓可保存 12 d 原位负载法、表面喷涂 1-MCP/虫胶 混合溶液14 AgNPs/1-MCP抗菌保鲜纸 室温下樱桃 可保存 9 d 此外 Ag-MOFs CMFP 复合纸可以通过检测湿度的变化来反映果实的品质，这在其他地方还未见报道13。林广智制备的保鲜纸不仅可以降低纸张李易蔚等：果蔬保鲜功能纸的应用研究进展 93 包覆的水果对乙烯气体的吸收，还起到一定的抗菌作用14。大部分保鲜纸的研究基于浆内添加或表面涂布。肖贵华等在成纸过程中分别在纸浆中添加吸附性强、比表面积大的多孔性辅料硅藻土、分子筛、活性炭，抄造成乙烯吸附纸15。制备的乙烯吸附纸能吸收微生物、易臭分子、乙烯气体，使草莓可达到 120 h 保鲜，还满足轻型印刷的特性和实际生产操作性16。同样有学者将沸石与硅藻土均匀混合后高温煅烧，再浸渍于高锰酸钾饱和溶液，用作抄造可以吸附并氧化乙烯的保鲜纸填料17。不同植物上的树枝、茎部和果实的粗提取物是天然抗菌剂，这些天然植物粗提取物包含如酚类、生物碱、单宁类、萜类等复杂有机分子18。几十年来天然绿色植物粗提取物被应用在抗微生物方面的跨领域研究中。研究者利用植物精油、羧甲基壳聚糖等良好的抗菌性和成膜性，为果蔬保鲜材料提供基础条件。赵芳研制出一种中草药保鲜纸，将中草药粉末涂布在纸张表面，25 天后水果的失重率差别不大19。沈继曾等将焦亚硫酸盐或重亚硫酸盐与中草药抗菌剂、粘合剂混合，涂刷在两层纸基材之间制备成保鲜纸，使葡萄在 32实验室条件下可保鲜 11 天20。肖生苓使用亚硫酸钠喷涂纸基 A 表面，酒石酸喷涂纸基 B表面，以过氧化淀粉胶连通纸基 AB 制备成二氧化氯缓释包装纸。水果的呼吸作用产生的水蒸气和二氧化碳对亚硫酸钠释放二氧化氯起到活化促进的作用。保鲜液和活化液的配比以及纸张纤维结构的不同可以制备出释放规律不同的二氧化氯缓释包装纸21。氯化钙中的钙离子有利于细胞的稳定性，常常也被调至不同浓度制备复合保鲜垫纸22。CHEN Xiaodong 等使用嵌入牛至精油和茶多酚的保鲜纸提高新鲜草莓的保质期和质量23。使用马尾松精油-环糊精包和物与聚乙烯醇混合涂布与纸张上，制备出增强阳光玫瑰葡萄耐贮性的保鲜纸24。涂膜制备的保鲜纸可以增强果蔬产品细胞膜的保护能力，降低细胞膜脂的过氧化程度。涂布在纸张上的抗氧化剂如抗坏血酸、海藻酸钠可以达到延长水蜜桃货架期的效果25。将纸分别浸泡在 8 000 mg/L 纳他霉素、聚赖氨酸溶液中制备的保鲜纸，可大大降低火龙果的果实衰老程度、鳞片黄化率、呼吸强度和失重率26。用抗坏血酸浸渍出的保鲜纸可以延长水蜜桃保存期 4 天27。1-甲基环丙烯（1-MCP）作为一种乙烯抑制剂，与包装材料简单结合可以提高果蔬品对温湿度、氧气的稳定性，因此适用于果蔬产品的新型缓释包装材料研究如火如荼。科学研究表明，空气中的水分子被 1-MCP 缓释包装纸吸收后，会导致包覆 1-MCP 的环糊精表面破裂，从而改变 1-MCP 的结构，诱发 1-MCP 的缓释。有学者研究出可以通过改变涂料中吸水剂的比例来控制 1-MCP 缓释包装纸对水分的吸收，从而控制 1-MCP 的释放速率28。5 结语 目前国内外虽已有许多关于果蔬保鲜的成熟技术，但成本低廉、环保安全、满足大量生产的保鲜技术依然是保鲜行业的研究难点。纸基功能材料的跨行业研究推动果蔬保鲜纸的快速发展。纸张的多孔结构有利于浆内添加或表面涂布保鲜剂、乙烯稀释剂、乙烯氧化吸附剂等，有利于从抗微生物、缓释 1-MCP、氧化乙烯等角度制备出多种类型的果蔬保鲜纸。相信在未来果蔬保鲜盒运输领域中，果蔬保鲜纸作为一种安全的保鲜技术会发挥至关重要的作用。参考文献：1 胡友,陈昕,祁春节.中国水果产业布局演变及其影响效应研究基于农村劳动力价格变化视角J.世界地理研究,2023,32(9):93-108.2 SNEH B P,MONICA T,FATIH O,et al.Recent developments in cold plasma-based enzyme activity(browning,cell wall degradation,and antioxidant)in fruits and vegetablesJ.Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,2022,21(2):1958-1978.3 黄成运,刘宏宇,桂阳,等.5 种不同处理对鲜红托竹荪贮藏保鲜品质的影响J.热带作物学报,2023,44(8):1713-1722.4 LANTE A N,TINELLO F,NICOLETTO M.UV-a light treatment for controlling enzymatic browning of fresh-cut fruitsJ.Innovative Food Science&Emerging Technologies,2016,34:141-147.5 叶青.高压静电场保鲜装置改进及对几种呼吸跃变型果实的影响D.北京:中国农业大学,2004.6 赵海云,邵林,李涛,等.鲜切果蔬保鲜技术的研究进展J.农产品加工,2023(10):81-90.7 BU Y B,SHEN T Y,YANG W K,et al.Ultrasensitive strain sensor based on superhydrophobic microcracked conductive Ti3C2Tx MXene/paper for human-motion monitoring and E-skinJ.Science Bulletin,2021,66(18):1849-1857.8 韩一玫.功能型食品纸包装发展概览与创新分析J.现代食品,2023,29(8):30-32.94 纤维素科学与技术 第32卷第1期（2024年3月）9 张妞妞,刘旭彤,马晓军,等.基于g-C3N4光催化型抗菌包装纸的制备及其抗菌性研究J.包装工程,2023,44(13):35-42.10 冯柳,王彬潘,陈鸣,等.纸基功能材料的生物传感技术助推即时检测“加速度”J.国际检验医学杂志,2022,43(12):1413-1419.11 李俊伟,程正柏,刘利琴,等.超疏水纸基功能材料的应用研究进展J.中国造纸,2023,42(5):162-172.12 MOU L Y,ZHANG J,LU Y,et al.Preservative paper containing phenolic acidgrafted on chitosan for post-harvest peach preservationJ.Food Bioscience,2023,55:102925-102925.13 ZHANG Y C,LI H,YUAN Y,et al.Multifunctional flexible Ag-MOFsCMFP composite paper for fruit preservation and real-time wireless monitoring of fruit quality during storage and transportationJ.Food Chemistry,2022,395:133614-133614.14 林广智.水果保鲜纸基材料的结构与性能研究D.齐鲁工业大学,2023.15 肖贵华,孟凡锦,刘群华,等.具有乙烯吸附功能的果蔬保鲜纸的研究C/中国造纸学会.中国造纸学会第十九届学术年会论文集.中国造纸学会,2020:6.16 佚名.“土造纸”包装让水果延长一周寿命J.绿色包装,2016(7):21-21.17 李治强,宁语萍,卢冬岩,等.硅藻土-沸石-高锰酸钾复合填料及果蔬保鲜包装纸的制备J.中国造纸,2023,42(12):1-8.18 BOONE S A,IJAZ M K,BRIGHT K R,et al.Antiviral natural products,their mechanisms of action and potential applications as sanitizers and disinfectantsJ.Food Environ Virol,2023,15:265-280.19 赵芳.一种中药保鲜纸的研制J.甘肃科技,2020,36(2):9-10,8.20 沈继曾,吐 尔地,靳涛.速效葡 萄保 鲜纸:CN 99110063P.CN 1279021 A,2023-12-24.21 肖生苓,刘银鑫,李琛,等.二氧化氯缓释保鲜纸保鲜涂液配方优化J.食品科学,2016,37(8):248-254.22 阙斐,叶素丹,黄涵年.氯化钙复合保鲜垫纸对蓝莓采后贮藏品质的影响J.保鲜与加工,2022,22(5):17-21.23 CHEN X,LI T,ZHU C,et al.Improving fresh strawberry shelf life and quality by using the fresh-keeping paper embedded with oregano essential oil and tea polyphenolsJ.International Journal of Food Science&Technology,2023,58(11):6100-6112.24 陆滢,管维良,陈山乔,等.马尾松-虎耳草复合精油保鲜处理对阳光玫瑰葡萄贮藏期内品质的影响J.食品工业科技,2023,44(3):346-355.25 张瑞娟,朱亚珠.复合处理对水蜜桃保鲜效果的研 究J.农产品加工,2022(10):26-30.26 黄顺官,黄月婷,唐杰,等.保鲜纸处理改善采后火龙果贮藏 品质 的研究 J.食 品安全 导刊,2023(5):109-112.27 莫琳怡,尚怡,徐昊天,等.水蜜桃保鲜纸的制备及应用效果J.造纸科学与技术,2019,38(6):18-22.28 周嘉佳,吴艳明,张文乐,等.1-MCP 可控缓释包装纸对杏果实贮藏品质的影响J.食品工业科技,2022,43(2):248-254.Research Progress on the Application of Fruit and Vegetable Preservation Functional Paper LI Yiwei,LIU Ye,DONG Hui,HONG Run（Xuancheng Product Quality Supervision and Inspection Institute,Xuancheng 242000,China）Abstract:Analyzed the mechanism of enzymatic browning,ripening,and oxidation in fruits and vegetables,briefly described the physical and chemical preservation methods for fruits and vegetables in recent years,and introduced the types of functional paper currently available.This article summarizes the research status of fruit and vegetable preservation functional paper from the perspective of preparation methods,and summarizes the cellulose modification method,pulp addition method,and surface coating method.The fruit and vegetable fresh-keeping paper prepared by adding ethylene adsorbent,ethylene oxidant,surface coating of plant essential oil,and ethylene inhibitor to the pulp has excellent fresh-keeping effect.The use of green and environmentally friendly fruit and vegetable preservation paper is a future development direction,which has certain reference value for researching fruit and vegetable preservation paper with low cost,good folding resistance,high breathability,and light weight Key words:preservative paper;fruit and vegetable;preservation technology;functional paper;ethylene TOC 纤维素科学与技术 2024,32(1)细菌纤维素基水凝胶的制备及传感器应用进展 康昊林，鲁南 纤维素科学与技术,2024,32(1):58-65.细菌纤维素基水凝胶可以通过图式三种方法来实现功能化。功能化后的细菌纤维素基水凝胶可作为柔性传感器满足更多的应用场景。其他研究报告 天然高分子材料对卷烟包灰性能的影响 许春平，吴 攀，刘远上，苏海洋，薛 芳，贾学伟，代玉祥，施丰成*纤维素科学与技术,2024,32(1):66-72.实验发现不同浓度、种类的天然高分子材料可以在不同程度上改善卷烟包灰性能。往卷烟纸添加 15 L 1.0%CNFs 能使卷烟包灰性能明显改善。多釜连续溶解加料计算模型用于调控醋酸纤维素浆液固形分浓度 张广瑜，邹英亮，赵 凯 纤维素科学与技术,2024,32(1):73-76.掌握主要原料关键指标，在设定浆液目标指标后，通过计算模型控制各组分加料量，实现连续加料、制备浓度稳定的浆液。其他综述评论 纳米纤维素在柔性电子器件的应用进展 王春芬，胡香玉，庄晓莎*纤维素科学与技术,2024,32(1):77-83.纳米纤维素基柔性材料具有降解性优、机械强度高、印刷性好、离子传输性优和透明性好等性能优势，已广泛应用于电池电极、隔膜、电解质和电容器等柔性储能器件以及应变、生物、化学等柔性传感器中，是一种极具潜力的制备绿色电子设备的柔性材料。纤维素复合催化剂在降解水中污染物中的应用 廉守尚，路 妍 纤维素科学与技术,2024,32(1):84-90.纤维素基复合催化剂由于其大比表面积和丰富的官能团等，提高了催化剂的化学稳定性和催化活性，在污水降解领域中得到了广泛应用。果蔬保鲜功能纸的应用研究进展 李易蔚，柳 叶，董 慧，洪 润 纤维素科学与技术,2024,32(1):91-94.简述物理和化学两种果蔬品保鲜方法。从制备角度概述了果蔬保鲜功能纸的研究现状，综述了纤维素改性法、浆内添加法和表面涂布法。