综述：基于壳聚糖的涂层和薄膜：在芒果采后保鲜中的机制与应用

《Food Packaging and Shelf Life》：Chitosan-based coatings and films: Mechanisms and applications in postharvest preservation of mangoes

芒果因乙烯敏感、冷害及真菌感染导致严重采后损耗，壳聚糖涂层/薄膜通过物理屏障、抗菌、激活系统抗性及抗氧化延缓衰老，复合配方（如与精油、纳米颗粒等结合）可增强性能，但需解决规模化生产、添加剂浓度优化及法规合规等挑战。

　　芒果是一种在全球范围内具有重要经济价值的热带水果，富含维生素（A、C、E）、多酚类物质和膳食纤维，因此不仅适合鲜食，也广泛用于加工产品，如果汁、干果片和果泥。然而，由于其在采摘后的高敏感性，芒果面临着严重的损耗问题。这些损耗主要来源于乙烯敏感性、低温伤害以及真菌感染等因素。为了解决这些问题，基于壳聚糖的涂层和薄膜技术逐渐成为一种可持续的解决方案。本文将系统地探讨壳聚糖在芒果保鲜中的作用机制、应用现状以及未来发展方向。

首先，乙烯是水果成熟过程中关键的植物激素，其浓度在采摘后会显著升高，导致芒果的快速成熟和衰老。这一过程不仅缩短了芒果的货架期，还影响其外观和口感，使其在市场上的竞争力下降。因此，抑制乙烯的活性成为芒果保鲜的重要目标之一。壳聚糖作为一种天然多糖，具有良好的成膜性能和生物相容性，能够通过形成半渗透性屏障来调节气体交换和水分流失。这种屏障不仅能够减缓芒果的呼吸和蒸腾作用，还能有效阻止微生物的侵入，从而延长其保鲜时间。

其次，低温伤害是芒果在冷藏过程中常见的问题。当储存温度低于13℃时，芒果细胞膜的结构和功能会受到破坏，导致果肉出现凹陷、成熟不均和褐变等现象，严重影响其商品价值。壳聚糖通过其分子结构和物理特性，能够在一定程度上缓解低温对芒果的影响。例如，壳聚糖的正电荷特性可以干扰真菌细胞壁的合成过程，从而抑制其生长。此外，壳聚糖还能通过调节芒果内部的代谢活动，减少由于乙烯积累而导致的成熟加速。

再者，真菌感染是芒果采摘后的主要病害之一。尤其是炭疽菌（Colletotrichum spp.）等病原菌，其在芒果表面的生长会导致果肉腐烂，造成巨大的经济损失。壳聚糖通过其抗菌特性，能够有效抑制这些真菌的生长。研究发现，壳聚糖不仅能破坏真菌细胞膜的完整性，还能通过螯合营养物质和金属离子，剥夺病原菌的生存条件。此外，壳聚糖的分子结构与真菌的细胞壁成分相似，这种相似性可以激发芒果自身的防御机制，增强其对病原菌的抵抗能力。

在实际应用中，壳聚糖的成膜性能虽然优异，但其在商业应用中仍存在一些限制。例如，纯壳聚糖涂层和薄膜的机械强度和气体阻隔性能可能不足以满足长期保鲜的需求。因此，研究人员通过引入功能性添加剂，如植物提取物、精油、纳米颗粒和复合体系，来优化壳聚糖的性能。这些添加剂能够增强壳聚糖的物理性能，提高其抗菌和抗氧化能力，同时减少对芒果的毒副作用。例如，一项研究发现，将1%-4%（体积/体积）的桉树精油添加到壳聚糖薄膜中，能够显著提高其拉伸性能，并有效降低水蒸气透过率，从而延长芒果的保鲜时间。

此外，壳聚糖的抗氧化性能也是其在芒果保鲜中的重要优势之一。在采摘后，芒果会经历氧化衰老过程，这一过程会导致果肉颜色变暗、风味变差以及营养成分的流失。壳聚糖能够通过清除活性氧物质，延缓这一过程，从而保持芒果的新鲜度和营养价值。研究表明，壳聚糖能够激活与防御相关的酶类，如β-1,3-葡聚糖酶和几丁酶，这些酶类能够分解病原菌的细胞壁，增强芒果的抗病能力。同时，壳聚糖还能通过调节芒果内部的代谢途径，如苯丙烷类代谢途径，促进酚类化合物和木质素的积累，从而增强其抗氧化能力。

尽管壳聚糖在芒果保鲜方面表现出色，但其在大规模生产中的应用仍面临一些挑战。例如，如何优化添加剂的浓度，以在保持抗菌效果的同时，避免对芒果造成毒副作用，是当前研究的重点之一。此外，如何提高壳聚糖薄膜的机械强度和气体阻隔性能，以满足不同芒果品种的需求，也是需要进一步探索的方向。同时，壳聚糖在食品接触材料中的应用还需要符合相关法规，以确保其安全性和合规性。

为了应对这些挑战，近年来的研究主要集中在复合配方的开发上。通过将壳聚糖与其他生物材料结合，如多糖、蛋白质、纳米颗粒和植物提取物，可以显著提高其性能。例如，壳聚糖与壳聚糖衍生物、纤维素衍生物等多糖材料的复合可以增强其气体阻隔性能，提高其在不同环境下的稳定性。此外，壳聚糖与蛋白质材料的结合，如酪蛋白、玉米醇溶蛋白等，可以增强其机械强度，提高其在实际应用中的耐用性。纳米颗粒的引入则可以增强壳聚糖的抗菌和抗氧化性能，同时减少其对芒果的毒副作用。

值得注意的是，壳聚糖在芒果保鲜中的应用不仅限于其物理和化学特性，还涉及到其生物活性。通过激活芒果自身的防御机制，壳聚糖能够诱导系统性抗性，从而增强其对病原菌的抵抗能力。例如，壳聚糖涂层与水杨酸处理相结合，能够激活芒果中的病程相关蛋白（PR蛋白），如β-1,3-葡聚糖酶和几丁酶，这些蛋白能够分解病原菌的细胞壁，从而抑制其生长。此外，壳聚糖还能通过调节芒果内部的代谢途径，如苯丙烷类代谢途径，促进酚类化合物和木质素的积累，从而增强其抗氧化能力。

综上所述，壳聚糖作为一种天然多糖，在芒果保鲜方面展现出巨大的潜力。通过形成半渗透性屏障、抑制真菌生长、激活防御机制以及增强抗氧化能力，壳聚糖能够有效延长芒果的货架期，保持其品质。然而，其在实际应用中仍存在一些挑战，如如何优化添加剂的浓度、提高机械强度和气体阻隔性能，以及确保其在食品接触材料中的合规性。未来的研究应重点关注这些方面，以推动壳聚糖在芒果保鲜中的广泛应用。同时，壳聚糖的复合配方和改性技术的发展，也将为芒果的可持续保鲜提供新的思路和方法。