基于长茎蕨藻的海藻涂层对果蔬理化特性及保鲜期的创新研究

本研究针对果蔬采后易腐损和全球食物浪费问题，探索了以长茎蕨藻（Caulerpa lentillifera）为基础的可食用涂层技术。研究人员开发了含有柠檬精油（LEO）的SE涂层配方，通过系统评估发现，2% SE + LEO涂层能有效抑制果蔬失重、保持硬度、延缓维生素C（Ascorbic Acid）降解并调节可溶性固形物（TSS）含量，显著延长了番茄、辣椒等果蔬的货架期。该研究为开发可持续的天然保鲜方案提供了重要依据。

　　

在全球食物浪费的严峻挑战下，果蔬采后损失尤为突出。这些易腐农产品在储存和运输过程中，由于呼吸作用、水分蒸发、微生物侵染和营养成分降解等因素，迅速失去商品价值和食用品质。传统的保鲜方法如冷藏、化学处理等，虽有一定效果，但存在成本高、潜在健康风险和环境污染等问题。因此，开发天然、可生物降解且环保的替代方案，已成为食品科学领域的重要研究方向。其中，可食用涂层（Edible Coatings）技术因其能形成可食用的保护膜，调节果蔬采后生理代谢，而显示出巨大潜力。

在这一背景下，富含多糖、蛋白质和生物活性物质的海藻，特别是长茎蕨藻（Caulerpa lentillifera），因其资源丰富、可生物降解和独特的生化组成，引起了研究人员的浓厚兴趣。长茎蕨藻，俗称海葡萄或绿鱼子酱，不仅营养丰富，其含有的多糖组分还具有成膜性、抗氧化和抗菌特性，是制备生物基涂层的理想材料。为了探索这种海洋资源在食品保鲜中的应用价值，来自马来西亚沙巴大学食品科学与营养学院的研究团队Nuraqilah Syamimi Mat Jauilah、Kobun Rovina、Wahidatul Husna Zuldin、Sarifah Supri、Patricia Matanjun和Luh Suriati，在《Journal of Polymer Materials》上发表了他们的研究成果，系统评估了长茎蕨藻提取物（SE）结合柠檬精油（LEO）制备的可食用涂层对多种果蔬理化特性和保鲜效果的影响。

为了开展这项研究，研究人员首先从马来西亚沙巴大学婆罗洲海洋研究所获取长茎蕨藻，经过清洗、干燥、粉碎成细粉后，采用热水提取法获得海藻提取物。他们制备了不同浓度的SE涂层溶液（1%和2%， w/v），并分别添加了1% (v/v) 的柠檬精油（LEO），形成了包括未涂层对照组在内的多个处理组。选用的果蔬样本为当地超市采购的番茄、红辣椒、茄子和胡萝卜，这些样本在涂层前经过严格筛选、清洗和表面消毒。涂层通过浸渍法施加，样品随后在可控条件（10±1°C, 85–90%相对湿度）下储存12天，并定期检测各项指标。

研究团队运用了一系列关键技术方法来评估涂层和保鲜效果。他们对涂层溶液本身进行了理化表征，包括测量pH值、总酚含量（TPC, Total Phenolic Content）、总黄酮含量（TFC, Total Flavonoid Content）以及DPPH自由基清除能力（评估抗氧化活性）。在果蔬样品上，他们系统监测了储存期间的关键质量指标：通过称重法计算失重率（Weight Loss）；通过视觉观察和记录评估物理外观和硬度（Firmness）变化；采用烘箱干燥法测定水分含量（Moisture Content）；利用折射仪测量总可溶性固形物（TSS, Total Soluble Solids）含量；以及通过2,6-二氯靛酚滴定法测定抗坏血酸（Ascorbic Acid，即维生素C）含量。所有数据均进行了一式三份的重复实验，并采用IBM SPSS软件进行统计学分析，以评估不同处理组间的显著性差异。

3.1. 海藻基涂层的理化特性

研究人员首先对涂层溶液本身的性质进行了分析。结果显示，含有LEO的涂层溶液其pH值在6.17至6.58之间，处于微酸性范围，有助于抑制某些微生物的生长。更重要的是，涂层溶液表现出显著的生物活性。总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）的测定表明，2% SE + LEO涂层的TPC和TFC值均高于1% SE + LEO涂层，说明更高浓度的海藻提取物带来了更多的抗氧化物质。与此一致，DPPH自由基清除实验证实，2% SE + LEO涂层具有更强的抗氧化能力（83.21%），显著高于1% SE + LEO涂层（76.51%）。这些结果表明，海藻提取物与柠檬精油之间存在协同效应，共同增强了涂层的抗氧化潜力，为其在延缓果蔬氧化变质方面的应用奠定了理论基础。

3.2. 果蔬理化特性及保鲜期分析

3.2.1. 失重分析

失重是衡量果蔬保鲜效果的关键指标，主要反映水分的散失。研究发现，在整个12天的储存期内，所有涂层处理的果蔬失重率均显著低于未涂层的对照组。其中，2% SE + LEO涂层的效果最为突出。例如，到第12天，未涂层番茄的失重率达到10.76%，而2% SE + LEO处理的番茄失重率仅为8.70%。类似的趋势在红辣椒、茄子和胡萝卜中均被观察到。这表明海藻基涂层有效形成了一层半透性屏障，减少了水分的蒸发和蒸腾作用，从而更好地保持了果蔬的饱满度。

3.2.2. 物理外观和硬度

外观和硬度直接关系到产品的商品价值。视觉评估结果显示，未涂层的果蔬在储存后期出现了明显的萎蔫、皱缩、变色甚至霉变。相比之下，涂层处理的样品，特别是2% SE + LEO组，能更好地保持其原有的颜色、光泽和形态。在硬度方面，涂层处理也显著延缓了果蔬的软化过程。2% SE + LEO涂层处理的样品在储存结束时仍能保持相对较高的硬度，这表明涂层有助于减缓细胞壁的降解和组织的软化，维持了果蔬的质地。

3.2.3. 水分含量

水分含量的变化与失重结果相互印证。所有果蔬的水分含量随储存时间延长而下降，但未涂层样品的下降速度远快于涂层样品。例如，胡萝卜在储存12天后，未涂层组水分含量降至76.2%，而2% SE + LEO涂层组仍能保持在84.2%。这进一步证实了涂层在减少水分流失方面的有效性，对于维持果蔬的鲜嫩口感至关重要。

3.2.4. 抗坏血酸含量

抗坏血酸（维生素C）是果蔬中重要的营养成分，但极易在储存中损失。本研究显示，涂层处理，特别是2% SE + LEO，能显著减缓抗坏血酸的降解。在储存末期，涂层样品中的抗坏血酸保留率远高于未涂层样品。这归因于涂层形成的物理屏障减少了氧气和光照的接触，同时涂层本身的抗氧化成分也可能帮助稳定了维生素C，减少了氧化损失，更好地保留了果蔬的营养价值。

3.2.5. 总可溶性固形物

总可溶性固形物（TSS）的变化反映了果蔬的成熟度和内部物质的转化。通常，随着成熟和衰老，TSS会因淀粉等物质转化为糖而先升高后可能因呼吸消耗而降低。本研究中，所有样品的TSS在初期均有所上升，但涂层处理组（尤其是2% SE + LEO）的上升幅度小于未涂层组。这表明涂层通过调节内部气体环境（如降低氧气浓度、提高二氧化碳浓度），减缓了果蔬的呼吸速率和代谢活动，从而延缓了成熟衰老进程，有助于维持果蔬在较长时间内处于较佳食用状态。

综上所述，该项研究通过严谨的实验设计证实，以长茎蕨藻提取物为基础，辅以柠檬精油制成的可食用涂层，能够作为一种高效、可持续的果蔬保鲜策略。其作用机制主要体现在形成选择性屏障，调控水分和气体交换，降低呼吸强度和酶促反应，同时凭借其自身的抗氧化和抗菌活性，从物理和生化两方面协同作用，有效延缓了果蔬的腐败变质。最优化的2% SE + LEO涂层配方在减少重量损失、维持外观硬度、保存营养成分（如维生素C）以及延缓成熟方面均表现出最佳效果。这项研究不仅为利用海洋资源开发新型生物聚合物涂层提供了科学证据，也为减少采后损失、推动可持续农业和食品包装技术的发展提供了有前景的解决方案。尽管本研究取得了积极成果，作者也指出其局限性，例如缺乏单独海藻提取物或单独柠檬精油的对照组，难以精确解析各成分的独立贡献，这为未来更深入的机制研究指明了方向。总体而言，这项发表于《Journal of Polymer Materials》的工作，展示了天然海藻材料在食品保鲜领域的巨大应用潜力。