殼聚糖復合涂膜研究現狀及其在果蔬保鮮中的應用

彭俊森，董曉慶*，田歡，羅登燦，班成均，黃世安，朱守亮

(1.貴州大學 農學院，貴州 貴陽 550025； 2.貴州省果樹工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025;3.貴州省果樹蔬菜工作站，貴州 貴陽 550025)

涂膜技術是將涂膜劑以包裹和涂布等方式，在果蔬表面形成一層均勻透氣并具有阻擋性能的薄膜。涂膜可以減少樣品表面與空氣之間的接觸面積，降低果蔬的酶促氧化和褐化程度，減少外部細菌的侵入，通過控制果蔬的呼吸強度，可以保持其新鮮度。這種新型的技術具有良好的保鮮效果，可提高產品商品率，具有操作簡單，易于商品生產自動化生產等優點[1]。涂膜類型主要包括纖維素膜、海藻酸鈉膜、魔芋葡甘聚糖、淀粉類物質、蛋白膜、脂類膜和殼聚糖等[2]。目前，研究和應用較多的是殼聚糖。

殼聚糖(chitosan，CTS)又稱脫乙酰甲殼素，是葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺通過β-1,4-糖苷鍵連接而形成的支鏈多糖，是自然界的一種高分子材料甲殼素(chitin)的重要衍生物，在自然界的分布非常廣泛[3]。作為一種天然的氨基多糖，其無毒無害的特性受到研究者的關注；但是單一的殼聚糖有缺點，成膜性、透氣性和阻水性效果都不理想。因此，發展保鮮效果更佳的殼聚糖復合涂膜是該領域研究的熱點和創新方向。殼聚糖復合涂膜是指由2～3種以上成膜物質經加工處理對殼聚糖進行改良而制成的膜[4]；它結合了各成分的優點，又克服了單一殼聚糖膜的不足，具有廣泛的應用市場。

1 殼聚糖復合涂膜保鮮類型

使用抑菌基因、成膜劑、天然防腐劑等對殼聚糖進行改良是殼聚糖復合膜的主要方法，讓其具有更好的成膜性、潤濕性、抗菌性等特性，這對果蔬保鮮大有好處。根據李喜宏等[5]和張洪等[6]的研究，本文從以下幾個部分總結殼聚糖復合涂膜技術的保鮮效果。

1.1 殼聚糖-酸類復合涂膜

近年來，眾多學者熱衷于把殼聚糖-酸復合物涂層用于園藝產品特別是水果和蔬菜的保鮮，并取得實質性進展。研究證實，在使用抗壞血酸聯合殼聚糖之后，李子在貯藏過程中表現為多酚氧化酶活性降低，過氧化氫酶和過氧化物酶活性增加[7]。Pushkala等[8]報道，檸檬酸殼聚糖涂層膜對降低胡蘿卜的失重具有良好的成效，并且在控制呼吸速率、保持感官質量和抑制微生物生長中發揮著重要作用。Zhang等[9]的研究表明，水楊酸殼聚糖膜比起單一殼聚糖膜更能有效地抑制黃瓜的受冷害程度，并保持其外觀質量，增加抗氧化酶的活性等。據報道，以臺灣青棗為試材，用抗壞血酸-殼聚糖復合涂膜的處理能減緩青棗的衰老，提高抗氧化能力，降低腐爛率，從而延長貨架期[10]。葉青青等[11]證實，聚賴氨酸+殼聚糖復合涂膜能有效防止柑橘果實糖分和維生素C(VC)的損失，同時能提高果實的抗菌性能。于有偉等[12]研究發現，殼聚糖/植酸復合涂膜比起單一的涂膜對鮮切蓮藕的保鮮效果更好，顯著降低了蓮藕的丙二醛含量，抑制了褐變的發生。殼聚糖和草酸或者蘋果酸涂膜可以降低石榴的冷害發生，其效果優于單一因素處理[13]。

1.2 殼聚糖-生物源復合涂膜

1.2.1 殼聚糖-植物香辛料提取物復合涂膜

復合殼聚糖-各類提取物涂膜也是學者研究的重要方向。據報道，殼聚糖-薄荷復合涂料可防止在人工接種條件下番茄果實微生物繁殖，并在貯藏過程中避免被微生物大規模感染[14]。劉開華等[15]用殼聚糖復配茶多酚進行黃瓜保鮮試驗發現，最佳配方為在該保鮮劑中加入0.3%茶多酚，該處理能顯著降低黃瓜失重率，延長黃瓜的保鮮期。陶永元等[16]將丁香、八角和肉桂乙醇提取物與殼聚糖復配，在草莓上表現出較好的保鮮成效。舒康云等[17]報道，采用1.25%/1.5%甘草提取物與殼聚糖的搭配能延長草莓的貨架期至3 d，比起單一的處理效果更加顯著。研究證實，0.1 g·mL-1牛蒡提取物、0.02 g·mL-1殼聚糖、體積分數為0.5%甘油、0.03 g·mL-1明膠對圣女果的綜合保鮮效果最優，不僅保持了較好的感官品質，也延緩了果實硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，抑制了VC的降解并降低了果實的丙二醛(MDA)含量，延緩了果實的膜脂過氧化程度[18]。孫玉霞等[19]報道，葡萄枝條提取物+殼聚糖復合涂膜處理對控制葡萄的失水率、含酸量等有顯著效果。

單一的植物提取物會讓微生物產生抗藥性。但添加殼聚糖后的提取液在減少每一種成分的濃度時，加上不同的提取過程，為混合膜的抗菌協調機制提供了較為可行的新途徑[20]。

1.2.2 殼聚糖-植物精油復合涂膜

殼聚糖-精油混合涂料能夠控制微生物的生長，減少果蔬營養成分的丟失。Mohammadi等[21]論證，用殼聚糖-肉桂精油混合涂層可以改善10 ℃下黃瓜貯藏過程中的生理狀況，并將貨架期延長至21 d。用殼聚糖-姜精油復合液對甜椒進行涂膜處理，研究結果表明，0.1%復合液配方可以降低樣品失重率，保持較高的葉綠素含量和VC含量[22]。孟金明等[23]將殼聚糖與木姜子精油、乳清蛋白進行復配，該復合膜可抑制枇杷的水分損失速率，減少MDA的積累，延長果實的貨架期。王磊明等[24]研究證實，以藍莓為試材，0.4%～0.8%肉桂精油-殼聚糖復合膜比起單一殼聚糖膜的保鮮效果更顯著，此復合膜在物理性能上表現出抗拉強度和阻水率的增強。彭湘蓮等[25]研究山蒼子精油殼聚糖復合涂膜對金柑的保鮮效果，結果表明，該處理下果實的失重率低于對照組，而可溶性固形物、可滴定酸含量均優于對照組，山蒼子精油殼聚糖復合涂膜防止了金柑果實營養物質的流失。李遠頌等[26]研究表明，1%羧化殼聚糖、0.5%吐溫-80、1.5%無水乙醇、0.049%茶樹精油復配的組合，可減少圣女果的腐爛率，延長貨架期。

植物精油能提供給果蔬香味、除異味，以及帶來丁香酚、香芹酚等抗菌和抗病毒功效[20]；但單一精油的復配不能很好地控制果實表面多種致病菌的生長。因此開發出多種精油混合涂膜或許是一種理想的方法。

1.2.3 殼聚糖-動物類天然防腐劑復合涂膜

某些動物蛋白比植物蛋白的成膜性、抗菌性和阻水性更具優勢[20]，例如峰蠟富含有機酸、黃酮類等物質，具有抑菌、抑病毒等特性還有溶菌酶、魚精蛋白、乳清蛋白和抗菌肽等。周林宗等[27]用1.0%殼聚糖、0.07%溶菌酶和1.0%的海藻酸鈉復合膜對油桃涂膜，結果表明，該處理下油桃果實的腐爛率大大降低，同時也抑制了果實失重率的上升。曾祥燕等[28]將殼聚糖+溶菌酶+柑橘精油+氯化鈣配制成復合膜，以雪峰蜜橘為試材，結果表眀，2%殼聚糖、0.075%溶菌酶、3%柑橘精油和2%氯化鈣處理下雪峰蜜橘的失重率、呼吸強度都得到顯著降低，且保持果實本身的營養價值。鄧云等[29]用殼聚糖-蜂蠟蛋白復合涂膜對冷凍黃桃進行保鮮試驗，結果表明，該復合膜對果實的褐變、VC的流失等起到了有效抑制作用。劉怡康等[30]采用不同濃度的水溶性蜂膠+殼聚糖+氯化鈣進行復配涂膜，其中0.75%蜂膠處理組對鮮切蘋果的褐變抑制程度和VC的降解抑制作用顯著，同時也減少了蘋果果實表面菌落數。陳悅等[31]研究發現，殼聚糖+乳清蛋白+TiO2復合膜對鮮切雷竹筍在貯藏期間的失重率、MDA含量和苯丙氨酸解氨酶活性均有所抑制，對微生物的生長速率也有所限制。張承等[32]制備的殼聚糖-鈣鹽-糊精-抗菌肽復合涂膜劑，可增強貴長獼猴桃的抗病能力和抗氧化酶活性，降低MDA含量，改善獼猴桃的感官品質，防止營養物質的流失。

1.2.4 殼聚糖-微生物類天然防腐劑的復合

微生物類防腐劑種類廣泛，有聚賴氨酸、乳酸菌和納他霉素等。張新[33]研究表明，1.0%殼聚糖+納他霉素復合涂膜大大提高了杏的耐貯藏性，減小了果實腐爛的發生。宋遵陽[34]研究發現，1%的殼聚糖+乳酸鏈球菌素+ε-聚賴氨酸抑制胡蘿卜表面細菌生長的效果最為明顯，貯藏9 d微生物量保持在安全和控制的限度內。杜連超[35]研究結果表明，殼聚糖-可得然多糖-羧甲基纖維素復合涂膜溶液顯著抑制了草莓果實的呼吸強度，改變了草莓失重率、電導率、還原糖等變化趨勢。李亞娜等[36]發現，將10%殼聚糖-ε-聚賴氨酸復合涂膜用于龍眼，可防止龍眼的失重率和果實褐變程度上升，保持較高的果實營養價值。趙春燕等[37]報道，2.0 g·L-1殼聚糖、0.4 g·kg-1乳酸鏈球菌素和1.5%乙酸處理可以讓采后杏鮑菇的貨架期延長至7 d。Hao等[38]探究了殼聚糖-納他霉素復合涂膜對毛酸漿果在生理代謝方面的作用，發現復合膜既能減少毛酸漿果微生物的數量，又能提高其貨架期，從而綜合提高其保鮮期。

1.3 納米殼聚糖復合涂膜

復合殼聚糖納米涂料是最近幾年園藝產品保鮮研究中最有熱度的研究領域之一。肖丹等[39]報道，使用殼聚糖納米聯合碳亮子點、檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈣涂料能顯著抑制細菌繁殖和杧果果實的被氧化，降低果實的腐爛率、失水速率，還減弱了貯藏期的呼吸強度，提高了杧果的保鮮期，并延長其壽命。張洪等[40]用殼聚糖-納米SiOx復方涂膜液對艷紅桃果實進行試驗，結果表明，涂膜處理可以提高果實的抗氧化酶活性，降低果實的腐爛損失，提高艷紅桃的貯藏壽命。Shi等[41]的研究表明，用殼聚糖涂覆的納米硅酸鹽可大大降低龍眼果實質量損失、褐變率、MDA含量和多酚氧化酶活性，并延緩可滴定酸含量的降低速率。楊華等[42]報道，以芒杧果為試材，在最佳的貯藏溫度13 ℃下，殼聚糖-TiO2復合涂膜處理，保持了杧果較高的硬度和細胞活性。周峰靜等[43]用納米殼聚糖對鮮切茭白進行保鮮試驗，可顯著抑制茭白褐變率，并維持茭白較好的品質。陳镠等[44]研究證實，0.8%殼聚糖-0.1%納米氧化鋅復合涂膜處理下甜櫻桃的感官品質表現良好，降低了果實的呼吸強度。

近幾年，殼聚糖在納米化學涂層方面取得了重大進展，常用的納米粒子包括Si、TiO2和ZnO等，上述研究表明，添加納米粒子后的復合涂膜，抗拉強度、抗菌性能和阻隔水透性明顯增強，而這些表現的提升無疑對果蔬的貯藏品質大有用處[20]。

1.4 其他類型殼聚糖復合膜

許多學者對其他類型的殼聚糖涂層復合材料也進行了研究。蔣紅英等[45]的研究表明，用殼聚糖、橡膠、蔗糖脂、甘油與苯甲酸鈉混合處理夏黑葡萄，在0.5 ℃下，貯藏期可達75 d。而鐘志敏等[46]通過研究發現，在1.5%的殼聚糖、0.55%的丁香、0.05%的吐溫20處理下，李子貯藏16 d后硬度與可溶性固形物含量變化最小，且無微生物侵染。祝美云等[47]研究發現，0.2% CMC-Na、0.6%殼聚糖、0.4%抗壞血酸組成的復合膜不僅能保持鮮切李子的硬度，降低呼吸強度和失重率，抑制其褐變，還能減少可溶性固形物和可滴定酸的損失。李宇等[48]研究表明，1.2%的海藻酸鈉、1.5%氯化鈣、1.0%殼聚糖、0.3%抗壞血酸組成的復合涂膜，可有效延緩鮮切胭脂蘿卜的失重率和白度值的下降，維持優良的感官品質。唐文彥等[49]研究表明，2%氯化鈣、1%抗壞血酸、3%殼聚糖組成的涂膜組合能高效地降低果實失重率，減少可滴定酸的損耗，抑制總糖量，且低溫冷藏能維持蘋果的營養成分，減少水分的散失。許青蓮等[50]報道，用1.23%殼聚糖+0.10%丁香精油+0.30%氯化鈣+0.10%蔗糖脂肪酸脂復配的涂膜處理鮮切檸檬，其褐變率、色差值、相對標準偏差值均優于預測值。

殼聚糖復合涂膜抑制果實腐敗，維持營養品質和商品率的關鍵因子是其抗菌成分，針對不同果蔬品種，精準研制富含抗菌成分且安全程度高、保鮮效果優質的復合涂膜也是未來研究的方向[5]。

1.5 改性殼聚糖衍生物的應用

殼聚糖的抗菌性可作為該研究的重點方向，國內外許多研究者對殼聚糖的改性也有較為細致的研究。根據殼聚糖的分子結構可將其化學改性方法分為接枝反應、酯化反應、?；磻蜌ぞ厶羌句@鹽反應。

1.5.1 接枝反應

殼聚糖上含有豐富的氨基和羥基，在殼聚糖分子中，通過化學鍵將結構不同和功能各異的側鏈基團進行接枝，可以大大優化殼聚糖的抗菌性能。Dasagrandhi等[51]發現，阿魏酸接枝殼聚糖對單核增生李斯特菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌和抗菌生物膜的能力。Vaz等[52]將把殼聚糖接枝在聚四氟乙烯表面，抗菌性能明顯提高。任冬寅等[53]將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯接枝到CTS分子結構中，獲得改性產物CTS-g-DMAEMA，其穩定乳液的能力較突出。陳淑花等[54]把羥丙甲纖維素鄰苯二甲酸酯(HPMCP)接枝在CS上的共聚物CS-g-HPMCP，并通過不同工藝制取Col/CS-g-HPMCP復合海綿狀敷料；結果顯示，隨著該共聚物含量的上升，敷料的溶脹率有增加，溶失率下降。

1.5.2 酯化反應

通過Chitosan分子上的羥基與一些含氧無機酸或其酸酐發生酯化反應，改善殼聚糖衍生物的抗菌性能。Qin等[55]制備了氨基磷酸酯殼聚糖衍生物，該衍生物有廣譜抗真菌活性。李小芳等[56]制備了對氯苯氧乙酰改性殼聚糖，該衍生物對陰溝腸桿菌和枯草芽孢菌的抗菌性能比殼聚糖本身更強。史姣霞等[57]以巖藻聚糖硫酸酯為交聯劑，制備了殼聚糖-巖藻聚糖硫酸酯納米微粒(CS-FucNPs),該衍生物性能頗具特點，適合發展為新型的口服藥物運送載體。

1.5.3 ?；磻?/p>

殼聚糖能與各種有機酸衍生物發生乙?；磻?，進而引入不同分子量的脂肪族或芳香族?；?，改性的衍生物也更易溶于有機溶劑。Cheng等[58]用殼聚糖、3,4-二羥基肉桂酸為試料，經酰氯反應生成酯鍵，制備了水溶性兒茶酚功能化殼聚糖(CACS)，將其用于Ti基板制備聚合物涂層，結果發現，經過AgNPs/CACS包覆的Ti表面具有較強的抗菌性能，能有效抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的表面黏附。Feng等[59]用殼聚糖和富馬酸制備了一種新型水溶性殼聚糖衍生物O-富馬酰殼聚糖(OFCS)，它對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的抗菌活性顯著強于殼聚糖。鄭德銘等[60]設計用3-二甲氨基丙基碳二亞胺鹽酸鹽為結合劑，以殼聚糖和丙烯酸為原材料進行改性，合成了丙烯酰化交聯殼聚糖，該產物可以制成一系列的控制釋放體系。王先津等[61]通過一系列的反應將殼聚糖制備成了有核殼結構的SC-g-PHB納米微球，它可作一種新型的靶向藥物載體。

1.5.4 季銨鹽反應

季銨鹽反應是改善抗菌性能的一個有效途徑，它由殼聚糖上的氨基在堿性條件下直接與季銨鹽合成。影響季銨鹽反應的因素有很多，如殼聚糖濃度、分子量、季銨化試劑烷基鏈長的引入、官能團與位置、DS、pH值等。Cheah等[62]將殼聚糖改性膜與季銨鹽合成，制備了季銨鹽殼聚糖納米纖維膜，其對大腸埃希菌的抗菌活性明顯優于殼聚糖改性膜。李翠萍等[63]發現，在殼聚糖季銨鹽中加入丁香和甘草提取液能大大抑制藍莓的失重和抗壞血酸含量的減少。黃自蘇等[64]研究殼聚糖季銨鹽/皂土對黑莓果酒澄清機理發現，用0.3 g·L-1HACC、0.1 g·L-1皂土處理3 d，果酒中的總酚、可溶性固形物含量變化顯著。張楠等[65]選取殼聚糖復配十二烷基叔胺，通過季銨化并氧化形成了衍生物HDCC-CD，該抑菌防腐劑效果良好，抑菌率可達79.6%。

2 殼聚糖復合涂膜的保鮮機理

殼聚糖復合涂膜材料的綜合保鮮效果主要歸于殼聚糖成膜載體的呼吸調節作用及其抗菌劑協作產生的抗菌活性。如圖1所示，殼聚糖復合涂膜材料的抗菌成分依附于殼聚糖載體上，載體經涂膜或浸泡等方法在果實表面形成一層薄膜。它上面的活性物質(如精油)一部分可釋放到包裝袋內，形成活性氣氛，起到抑制空間微生物的效果，附著在果蔬表皮的殺菌劑可以殺死果實表面的微生物。另一方面，活性物質還可以通過滲透或遷移到其果實內部組織起到一定的保鮮效果或傷害效果，這需要進一步研究[5]。

圖1 殼聚糖復合涂膜材料的保鮮效果

殼聚糖復合涂膜的抗菌性主要歸于殼聚糖與所載成分的抗菌性，以及他們之間的協同作用。一種學說是由閆巖等[66]提出的殼聚糖把細菌細胞膜作為作用靶的機理：殼聚糖的抗菌活性是由于其本身攜帶正電的氨基(—NH)基團與細菌細胞膜表面帶負電的羧酸根(—COO—)基團之間的相互作用；這種電化學結合可能導致細胞膜的減弱和破壞，從而殺死微生物。Li等[67]報道，大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的細胞會被相對分子質量高的殼聚糖大分子鏈包裹與融合，最后在殼聚糖的控制下逐漸裂解。Raafat等[68]發現，微生物細胞壁中的磷酸壁與殼聚糖的交融可能是致使細菌破壁死亡的原因之一。另一種學說是聶柳慧等[69]提出的以細菌分子中DNA為作用靶的機理：殼聚糖分子降解產物可以通過多層交聯的胞璧達到細胞內部，作用于微生物的DNA，抑制mRNA和蛋白質合成，從而導致關鍵酶活性與基因表達的變化，影響微生物生長。殼聚糖涂層材料的敏感性對不同細菌的表達可能因結構特性、材料構成、膜厚度和膜電化學特性的不同而不同?？咕煞质菤ぞ厶菑团洳牧弦志钚运蕾嚨闹匾M分。研究表明，肉桂精油能殺滅多數細菌。肉桂精油的抑菌作用主要在于肉桂醛，這是長鏈和雙鏈納米材料在肉桂醛和納米二鈦環中的光催化作用，可通過破壞表面結構或滲入活性物質氧化所造成損害的內部結構來消除活體細菌。研究表明，殼聚糖復合涂料可抑制水果質量的下降，控制呼吸；殼聚糖與活性材料合作，可防止微生物入侵，減少分解，保護水果和蔬菜中的生物多樣性，有良好的保鮮作用[5]。

3 影響殼聚糖復合涂膜的因素

殼聚糖復合涂膜保鮮效果好壞取決于2個方面，一是殼聚糖制備工藝的水平，二是與之復配的各類提取物、天然防腐劑等通過怎樣的搭配和干燥方式聚合在一起，這需要進一步研究。殼聚糖制備的好壞包括相對分子質量、脫乙酰度、濃度、黏度等[70]。

3.1 相對分子質量

殼聚糖是甲殼素脫乙酰產物，相對分子質量通常高達100萬以上[71]。相對分子質量影響它的結晶性和超微結構，越是高分子的殼聚糖，分子鏈越長，它們在成膜時互相環繞，不規整，結晶的效果就比較差，透光性雖好，但生物降解性、滲透性和透氣性不理想，且導致殼聚糖的濕態機械強度差，韌性不夠，涂膜容易破碎[72]。濕潤角(θ)是判斷濕潤程度的重要依據，θ<90°能濕潤，θ>90°不能濕潤[72]。有研究證實，殼聚糖溶液與涂膜玻片的接觸角為105°(>90°)時，濕潤性很差。所以需要適當添加濕潤劑來優化殼聚糖的濕潤性[66]。相反，低分子的殼聚糖分子鏈短，規整性好，所以透光性差；但結晶程度高，生物降解性、滲透和透氣性較好[70]；除此外，其對水蒸氣的阻礙效果甚佳，可以防止水分的轉移[71]。

3.2 脫乙?；潭?/h3>

有研究表明，脫乙酰化程度影響殼聚糖游離氨基酸和羥基的比例，而羥基與氨基的活潑性讓殼聚糖獲得優于幾丁質的特性。也有研究認為，殼聚糖的生物活性與功能是分子質量和乙?；潭纫黄饹Q定的[69]。一般脫乙?；瘸^55%的甲殼素就稱之為殼聚糖[66]。觀察它的分子結構發現，脫乙酰化能表明分子鏈上氨基數量的多少，越多則氨基與水分子作用力越明顯，這也是為什么殼聚糖溶液有較好濕潤性的原因，可防止水分散失，阻礙蒸騰作用，起到對果蔬的保鮮效果[70]。同時這也是影響其抗菌性的因素之一，氨基越多，帶電基團越多，抗菌性能也越強。

3.3 殼聚糖濃度

在一定條件下，膜的抗拉強度跟殼聚糖濃度有正相關聯系，濃度越大，單位體積內分子越多，分子內羥基作用更明顯，拉伸強度也越大[66]。大量的殼聚糖保鮮效果試驗都篩選了一個最適的殼聚糖濃度，因為不同濃度的殼聚糖成膜性有差異，抑制試材的呼吸作用不同，找出復配中各成分的最適濃度是關鍵。通常殼聚糖最適濃度在1%～2%[70]。濃度也跟殼聚糖的抗菌性能大有關系。研究證實，1.0%殼聚糖溶液在醬腌菜的抗菌活性方面表現最好，2.0%殼聚糖抗菌性稍有下降[73]。李亞娜等[36]研究發現，殼聚糖-ε-聚賴氨酸復合涂膜在龍眼的保鮮試驗上表現出優越的抑菌性能，且隨著濃度的增加而加強。廖愛琳等[74]證實了殼聚糖對金黃色葡萄球菌的抑制能力隨濃度升高而增強。

3.4 涂膜劑的選擇

不同果蔬的貯藏特性不同，因此，搭配不同的涂膜劑表現出來的效果也有差異。如選擇不當，會導致園藝產品品質進一步惡化，這就涉及果蔬本身的表皮結構、化學特性等[20]。因此，在加工和貯藏的過程中，一是注意保鮮價值的問題，二是減少保鮮成本。保證保鮮效果的同時，也要考慮經濟價值，針對不同的果蔬呼吸特點制備相應的涂膜劑是必然趨勢[20]。

3.5 干燥周期

通常人們在選擇涂膜劑特性時傾向于阻隔性能和光澤度較好的涂膜劑以滿足消費者心理。但因為這類涂膜劑干燥過程非常復雜，涵蓋了大量物理化學反應，致使其表面易受塵埃污染，降低了產品的外觀品質，使產品本身品質大打折扣；干燥條件取決于干燥速度，可通過適當改變溫度、濕度等來控制速度[20]。近年來在納米殼聚糖上的研究很好地解決了成膜干燥性等問題的困擾，也為以后殼聚糖的發展提供了很好的思路[20]。研究證實，當干燥溫度從45 ℃上升到55 ℃時，納米氧化石墨烯(GO)在聚羥基丁酸-羥基己酸酯(PHBH)中均勻分散，且復合膜的結晶度、斷面光滑、熱穩定性、力學和阻隔等綜合性能優于其他干燥溫度下的復合膜[76]。

4 殼聚糖復合涂膜存在的問題

殼聚糖復合膜雖然性能良好，但殼聚糖材料本身還有諸多問題：

普遍認可相對分子質量較低的殼聚糖具有良好的抗菌性，但具體多低分子質量的殼聚糖有較好的抗菌性能尚無結論；而且完全一樣的平均分子質量殼聚糖在相同的實驗條件下也可能得出不同的實驗結果[75]。殼聚糖的抗菌性能不隨著濃度的增加而無限增強。一般認為，殼聚糖的分子質量、pH都是在一定范圍內才會針對某種菌有最適抑制濃度，如果超過此濃度，抑菌效果很可能下降[76]。當前研究最廣泛的納米殼聚糖主要是以涂膜保鮮為主，制膜保鮮則較少，與傳統聚乙烯保鮮相比還有很多不足[77]。薄膜的滲透性沒有充分的選擇性和調節性，如透氧和透二氧化碳等性質，不同品種、不同采收期和不同呼吸強度的果蔬會出現較大差異，導致保鮮效果不同[6]。大量的殼聚糖復合涂膜應用研究通常由保鮮效果得出最佳配方，而不能通過建立數學模型來確定不同果蔬的表皮結構、水分濃度與殼聚糖復合膜結構和膜厚度等之間的關系[6]。大多數殼聚糖研究只集中于實驗室等小規模方面，制約了其發展空間[20]。

此外，涂膜本身涉及的問題，包括涂膜劑的選擇、涂膜方法的優化、成膜過程中的干燥時間過長、成本較高等。對于各種功能性改性劑之間的相互作用機制，沒有明確的科學解釋，也沒有對水果和蔬菜的保存和消費后的殼聚糖復合膜的代謝和毒理學過程進行深入研究[75]。殼聚糖衍生物的安全性也較低[6]。

5 殼聚糖復合涂膜應用前景

5.1 新型殼聚糖復合膜

研制以殼聚糖為主要原料的有效、安全和穩定的天然防腐劑，利用復配技術增強防腐劑對水果和蔬菜有害細菌的抑制作用，使用互補和增補的成分來產生令人滿意的殺菌效果是殼聚糖復合涂層的發展方向。今后的研究方向：(1)應該抓住脫乙?；潭?、pH等作為相對固定變量來分析殼聚糖濃度的抗菌規律；(2)納米殼聚糖與蛋白質、淀粉等形成新型涂膜來提高機械拉伸強度，也可能是納米殼聚糖復合涂膜的研究方向之一[78]；(3)最關鍵的是要控制殼聚糖復合涂膜的厚度，以及殼聚糖產業未來應向大規模自動化生產發展并制定生產工藝的統一標準，研制出低成本、性能穩定的載體殼聚糖是其廣泛應用于市場的基礎；(4)在涂膜改進上，一是要選用合適的主導涂膜劑，在保證保鮮效果的同時，考慮經濟效益；二是采用溶膠-凝膠法、插層復合法等新型復合方法代替原來簡單的共混法[20]；(5)研究殼聚糖復合涂料在微觀上的抗菌機制[5]。

目前對殼聚糖復合涂膜抗菌性能和保鮮效果的研究已趨于飽和，加強其構效關系和抗菌機制等基礎研究對于殼聚糖產業發展具有里程碑式的意義。

5.2 化學改性

殼聚糖復合涂膜的另一個重點研究方向是通過殼聚糖化學改性獲得不同的衍生物，或者通過添加功能改良劑，獲得更具生物相容性和抗菌性的復合涂膜。而通過分子生物學的方法從基因層面來探究衍生物的抑菌機制和安全性也是一個較好的手段。殼聚糖的化學改性在其他領域已有相關報道，通過對殼聚糖改性或與其他材料相結合，成為性能最佳的薄膜或微縮膠囊壁材[79]。近年來，用殼聚糖納米粒子或納米材料凈化飲用水、處理廢水中染料和重金屬離子引起了人們的關注[80]。殼聚糖衍生物制備成緩釋微球是止血材料的發展方向[81]。

隨著對殼聚糖復合涂膜機理研究的深入，以及在其應用方面取得的巨大進展可以看出，殼聚糖復合涂膜作為新的天然果蔬防腐劑在果蔬產品加工與貯藏保鮮方面有著廣泛的市場應用潛能。