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为解决巴西芒果约 28% 的采后损失问题,研究人员开展海藻基可食涂层保鲜研究。以藻酸钠和垫状帕氏藻(Padina pavonica)水提物制备涂层,发现其能抑制微生物、延缓成熟,质量损失 3.27%,且成本比巴西棕榈蜡低超 30%,具经济与应用潜力。
在全球粮食浪费与饥饿问题交织的背景下,水果采后损失成为亟待破解的难题。巴西作为全球第三大水果生产国,其芒果出口量位居前列,然而约 28% 的芒果在采后因腐烂变质被浪费,这不仅加剧了每年 13 亿吨的全球食物浪费危机,更意味着本可满足 7.95 亿饥饿人口营养需求的粮食被白白损耗。传统的冷藏、气调贮藏等保鲜技术虽能延缓果实衰老,但高昂的成本使其难以在供应链各环节普及,尤其对中小型农户和发展中国家而言,开发经济、可持续且兼具功能性的保鲜方案迫在眉睫。在此背景下,可食性涂层作为一种新型食品包装技术,以生物聚合物为基质,通过在果实表面形成超薄屏障(通常不超过 0.3 mm),实现对水分、氧气、微生物的阻隔,同时具备可降解、安全无毒的特性,成为学术界与产业界关注的焦点。
来自巴西的研究团队针对 "Tommy Atkins" 芒果的采后保鲜难题,开展了一项创新性研究。该团队将藻酸钠(sodium alginate)这一广泛应用的食品级生物聚合物,与垫状帕氏藻(Padina pavonica)水提物结合,开发出兼具抗氧化与抗菌功能的复合可食涂层,并探究其在 10°C 贮藏条件下对芒果品质的影响。这项研究成果发表在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》,为热带水果保鲜提供了新的技术路径。
研究采用的关键技术方法包括:① 海藻提取物制备:通过水提法获取垫状帕氏藻中的活性成分,测定其总酚(736.17 mg GAE/g)、总黄酮(27.40 mg QE/g)含量及抗氧化活性(1000 μg?mL-1时 DPPH 清除率达 98.20%);② 涂层配方优化:以藻酸钠为基质,添加甘油作为增塑剂,通过调节浓度形成均匀涂层;③ 微生物抑制试验:采用琼脂扩散法测定涂层对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、链格孢菌(Alternaria)、炭疽菌(Colletotrichum)的抑菌活性;④ 果实品质分析:定期测定芒果的质量损失率、果肉硬度、色泽及真菌病害发生率。
总酚与黄酮含量及抗氧化活性
垫状帕氏藻水提物展现出极高的酚类物质含量(736.17 mg GAE/g),显著高于土耳其等地同类海藻提取物。其抗氧化能力通过 DPPH 自由基清除实验得到验证,在 1000 μg?mL-1浓度下清除率接近 98.2%,表明该提取物富含酚酸、黄酮等抗氧化成分,可有效抑制果实氧化应激反应。
抗菌性能评估
涂层对多种食源性致病菌和真菌表现出广谱抑制作用。琼脂平板实验显示,含帕氏藻提取物的涂层能显著抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的菌落生长,同时对链格孢菌、炭疽菌的菌丝扩展形成明显抑菌圈,证实其通过多酚类物质破坏微生物细胞膜或抑制酶活性的双重机制发挥抗菌效应。
芒果保鲜效果
经涂层处理的芒果在 10°C 贮藏 20 天后,表现出显著的保鲜优势:① 质量损失率仅 3.27%,显著低于对照组(约 8%),表明涂层有效降低水分蒸发;② 果肉硬度维持在适合商业销售的水平(>15 N),而未处理果实已软化至<10 N;③ 果肉色泽鲜亮,无明显褐变,真菌病害发生率为 0,而对照组发病率达 40%。这些结果表明,复合涂层通过藻酸钠的物理屏障作用与帕氏藻提取物的生物活性,协同延缓了果实成熟进程并抑制微生物侵染。
技术经济分析
成本对比显示,该海藻基涂层的单位成本较传统巴西棕榈蜡降低超 30%,若规模化生产有望缩减至 50%。这一经济性源于帕氏藻的易获取性(可通过人工培养在封闭系统中规模化生产,如 100-500 升 PVC 水箱,控制盐度 32-38 PSU、温度 22-26°C 等参数)及藻酸钠的低成本特性,使其在中小型水果加工企业中具备推广潜力。
研究结论表明,藻酸钠 - 帕氏藻复合可食涂层通过抗氧化与抗菌功能的协同作用,显著延长了芒果的货架期并维持了果实品质,为解决热带水果采后损失问题提供了兼具环境友好性与经济可行性的方案。该技术不仅契合联合国可持续发展目标中 "零饥饿" 与 "负责任消费和生产" 的要求,更展现了海洋生物资源在食品保鲜领域的应用价值。值得注意的是,帕氏藻的人工培养体系已具备初步规模化条件,其与藻酸钠的复合配方可通过调整涂层厚度(如采用喷雾法控制在 0.1-0.3 mm)进一步优化屏障性能,避免因厚度不均导致的厌氧呼吸风险。未来研究可探索该涂层与紫外辐射、气调贮藏等技术的联用,以实现更高效的协同保鲜效应,推动其从实验室向产业化应用的转化。