胞内,可能与DNA形成稳定的复合物,干扰DNA聚合酶或RNA聚合酶的作用,阻碍了DNA或RNA的合成,从而抑制了细菌的繁殖。壳聚糖浓度对抗菌作用的影响:以革兰氏阳性菌St.aureus和革兰氏阴性菌E.coli作为试验菌种,发现随着壳聚糖浓度的增加,壳聚糖的抗菌效果逐渐增强。壳聚糖脱乙酰度对抗菌作用的影响:选择大肠杆菌为试验菌种,发现随着壳聚糖脱乙酰化度的增高,细菌培养液的浊度减小,表明壳聚糖抗大肠杆菌活性随着其脱乙酰化度的提高而增强。壳聚糖分子量对抗菌作用的影响:对革兰氏阴性菌E.coli来说,随着分子量的减少,抗菌作用逐渐增强,分子量小于5000的样品在0·25%的浓度下即可显著抑制细菌的生长,而对革兰氏阳性菌St.aureus来讲,随着分子量的减少抗菌作用逐渐减弱,当分子量为30.5万时,壳聚糖的浓度很低,抗菌作用也较明显。对St.aureus和E.coli两类细菌,分子量对抗菌作用的机理是不同的。壳聚糖的抗菌作用主要有两种作用机理(如前所述),对于St.aureus,前一种作用机理起主导作用,而对于E.coli来讲,后一种作用机理起主导作用[20]。蒋玉燕等通过电镜观察到细菌受壳聚糖作用后,革兰氏阳性菌St.aureus细胞壁变薄及破损;革兰氏阴性菌E.coli细胞质浓缩、空隙明显扩大,这也说明壳聚糖对革兰氏阳性菌和阴性菌的抗菌机理不同。以大肠杆菌为试验菌种,发现壳聚糖抗菌活性随分子量的增长呈现先增强而后略有下降的趋势,其转变区间是MW=9.16×104前后,这可能是由于在转变区间抗菌机理发生了转变。环境pH值对抗菌作用的影响:壳聚糖是一种弱碱性聚电解质,其分子中—NH+3的pKa=6.2,高于此pH值时,壳聚糖的溶解性较差,并且—NH+3上的质子被中和,消毒因子减少,抗菌效果减弱;而低于此pH值时,消毒因子的总量不变,但溶液中的大量H+与—NH+3;在细菌表面产生竞争性吸附,同样造成抗菌性下降[21]。 3.5 可食性与安全性
基于人体安全性和生态环保的考虑,毒性较大的抗菌剂已被逐渐淘汰,壳聚糖以其良好的生体安全性和广谱抗菌性已引起人们极大的关注。高分子量的壳聚糖通过—NH+3与微生物细胞壁的唾液酸磷脂等阴离子的相互吸引作束缚微生物的自由度,从而阻碍微生物代谢和繁殖。对壳聚糖进行化学修饰,增加结构单元抗菌因子—NH+3的密度,可以合成出具有良好人体安全性和抗菌性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖与生物体具有良好的亲和相容性,对人体具有一定的生理保健功能,为可食性物质。
4. 壳聚糖防腐保鲜作用机理
引起果品贮藏品质下降的主要原因是呼吸作用、水分蒸发和病原微生物的侵染，所以壳聚糖防腐保鲜作用机理可从以下几方面进行探讨。 4.1 减少水分蒸发
水分是保证细胞正常生理机能和保持果实新鲜品质的前提，壳聚糖涂膜客观上增加了果皮厚度并堵塞了一部分皮孔，在一定程度上减少了果实内水分蒸腾，使果实保持较多的水分，延长正常生理活动状态的时间[22]。 4.2 调节果实内外环境条件
壳聚糖涂膜类似于打蜡处理，通过在果实表面形成一层薄膜，调节果实内外的气体交换，使果实内形成一个低氧气高二氧化碳浓度的环境，抑制呼吸作用，减少果实内物质转化和呼吸基质的消耗[23]并使果实呼吸作用途径发生了改变，使果实贮藏过程中糖酵解 - 三羧酸循环（EMP-TCA）途径在总呼吸中所占的比例降低，磷酸戊糖（HMP）途径所占比例升高，次生代谢产物积累[24]，另一方面减少氧气进入果实，从而减少活性氧的形成，使膜脂过氧化作用减弱，缓解细胞膜的损伤，延迟细胞衰老死亡[25]。LOX参与果实成熟衰老过程中膜脂过氧化作用和乙烯的生物合成。采后果实组织中SOD活性下降，自由基积累，活化了LOX。LOX的活化启动了膜脂过氧化作用，导致膜脂质的过氛化和膜磷脂的水解，产生更多的游离脂肪酸，这些脂肪酸又可成为LOX的反应底物，诱发LOX的进一步活化，进而加剧了膜脂过氧化作用，其过氧化物参与了ACC向乙烯的转化而加速了乙烯的合成。壳聚糖处理的果实其SOD保持在较高水平，有利于清除果实贮藏衰老过程中产生的自由基，使果实LOX活性显著降低，从而降低了果实的膜脂过氧化作用，抑制了乙烯的生成，并延缓了果实衰老[26][27]。 4.3 抑制膜脂过氧化作用
壳聚糖涂膜后在一定程度上还能改变Ca在细胞内存在的状态，结合态Ca增多，可溶性Ca减少[28]。果肉结合Ca含量的提高，维持了细胞壁和细胞膜的稳定并抑制了果实成熟衰老过程中细胞壁和细胞膜的解体，从而延长了果实贮藏期。Ca是一种酸性的、小分子量的单肽链调节蛋白，CaM与Ca2+形成Ca-CaM;复合体，该复合体激活磷脂酶A2,后者可释放膜脂中的多元不饱和脂肪酸，而多元不饱和脂肪酸可被LOX氧化生成氢过氧化物，氢过氧化物可使更多的Ca进
入细胞，结合更多的CaM，从而活化更多的磷脂酶A2,如此反复进行，使膜脂迅分解、衰老加速[25],所以壳聚糖通过增加细胞内结合态Ca增强细胞壁和细胞膜的稳定性和减少细胞内可溶性Ca减弱与Ca结合为Ca-CaM;，来抑制一系列膜脂过氧化作用，保持细胞膜的完整性，延缓果实的衰老。 4.4 减少病害发生
果品贮藏病害大部分是由潜伏病菌引起，这些病菌在果实生长期潜伏于果实表面，贮藏中会沿伤口和皮孔侵入果肉组织而引起病害。壳聚糖涂膜处理减少病害的发生主要有3个途径：一是使伤口木栓化，堵塞皮孔和增强HMP途径等作用，从而减少真菌侵染，增强果实抗病菌能力[29]。二是对一些腐败真菌起到直接的抑制或杀灭作用。ElGhaouth等（1992）以灰霉病菌和软腐病菌为试材，李红叶等（1997）以软腐病菌和褐腐病菌为试材，在离体培养条件下，壳聚糖对病菌孢子的萌发、菌丝的生长有抑制作用，并影响菌体的形态，使菌变粗、扭曲，甚至发生质壁分离。经损伤接踵细链格孢的兰州大接杏用壳聚糖涂膜处理后，可明显降低接种兰州大接杏黑斑病发病率，抑制病斑的扩展速度[30]。对梨轮纹病菌、瓜炭疽病菌、柑橘青霉病菌、草莓灰霉病菌等进行离体培养，小分子量（1700）的抗菌效果最佳[31]。这可能是因为低分子量壳聚糖易于进入到病原菌的细胞核中，干扰DNA的复制与转录，从抑制真菌生长。三是壳聚糖诱导植物产生一系列防御反应而增强自身抗病性，包括提高几丁质酶β-1,3-葡聚糖酶和PAL和POD活性[32]，从而激发苯丙烷类代谢，产生酚类和异黄酮类植保素等，以及木质素加厚细胞壁，在植物抗病中起化学屏障作用和植物抗毒素作用。 5.壳聚糖保鲜果品的应用研究
壳聚糖对食品的保鲜作用实际上是以上保鲜机制协同作用的结果。至今壳聚糖对多种食品的保鲜效果已进行了研究。
5.1对水果类食品的保鲜研究结果证实：应用壳聚糖保鲜膜可较好地控制桃子、梨、苹果、猕猴桃、草毒、甜瓜、哈密瓜、龙眼、芒果、杨梅、树莓、四季柚、南果梨、石榴、布林、葡萄等多种水果的腐烂变质，延长贮存时间和货架寿命。同时，对壳聚糖处理的水果的硬度、失重率及一些营养成分与未处理的对照样品进行了比较，得出相应的结论。以壳聚糖为涂膜剂对南果梨进行常温保鲜实验，结果表明，以1.5%浓度壳聚糖涂膜的南果梨其硬度、VC含量与新鲜南果梨接近。
腐烂率和失重率也非常小。失重率、保鲜效果明显优于对照组。经1.5%浓度壳聚糖涂膜处理的南果梨在常温下可贮存50d以上[33]。草莓常温下货架期不到一天，且果皮柔嫩，极易破裂，这就给鲜果运输造成诸多的困难。草莓经1.25%壳聚糖液涂膜处理后，在室温(25～30℃)下贮藏2d，果实品质与鲜果几乎无差别。贮藏5d，好果率仍为85.2%。草莓经壳聚糖涂膜处理后，果实表面形成透明薄膜，不影响果实的观感，却增强了草莓果实的抗机械损伤、抗病菌侵染和保水能力，保持了果实一定的品质。从而降低了草莓运输过程中因机械破坏和腐烂造成的损耗，克服了转运中的不便[34]。苹果经壳聚糖涂膜处理后，常温下贮藏5个月，果实保持绿色，有光泽无皱缩，好果率达9 8%，含水量和VC含量高于对照，并能有效防止虎皮病的发生[35]。l%壳聚糖涂膜可降低杨梅果实呼吸速率，保持果肉硬度，延缓总酸和总糖含量的下降以及还原糖的上升，贮藏16d后仍然具有较高的商品价值[36]。以鲜切红地球葡萄粒为试材，分别用壳聚糖、海藻酸钠和羧甲基纤维素可食性膜处理，都可抑制鲜切葡萄粒的呼吸代谢，延缓可溶性固形物和可滴定酸的降解，保持硬度，减少褐变，降低腐烂。其中壳聚糖可食性膜处理组保鲜效果比其他处理更为显著，贮藏75d，商品率达到88.1%，较对照提高25.1%[37]。
5.2对蔬菜类食品的保鲜
壳聚糖对蔬菜类食品的保鲜作用已在多种蔬菜如黄瓜、辣椒、竹笋、香菇、番茄、青椒、羊角椒、油豆角、莴苣等的保鲜实验中得到了验证。利用壳聚糖涂膜保鲜甜椒和黄瓜，有明显的保鲜效果，可以减少水分和叶绿素损失，蔬菜萎蔫程度小，腐烂率低。利用1.5%壳聚糖涂膜，在10℃下贮存10d两种蔬菜的腐烂率小于l0%[38]。用1.5%浓度壳聚糖作为涂膜剂，于50～60℃下涂膜处理带壳竹笋可获得较好的成膜效果，并可明显抑制其失重和纤维素含量的增加[39]。1.0%和1.5%壳聚糖处理可显著降低豆荚的呼吸强度、蒸腾失水、多酚氧化酶(PPO)及过氧化物酶(POD)活性，保持较低的膜透性、丙二醛(M D A)含量和较高的叶绿素、V C及还原糖含量，提高豆荚的苯丙氨酸解氨酶(P A L)活性和促进木质素合成，减少豆荚腐烂发生，从而延长贮藏期[40]。使用浓度为0.5%的壳聚糖溶液对羊角椒进行一次涂膜保鲜处理，可获得最佳的保鲜效果[41]。用壳聚糖作为番茄保鲜剂进行试验。研究结果显示，2%壳聚糖涂膜番茄的总酸度、总糖、维生
素C与新鲜番茄最接近，果实较硬，失水较小，具有较好的保鲜效果[42]。 6.发展前景与存在的问题
壳聚糖来源丰富、结构独特、成膜简单、保鲜性能优越,作为果蔬等食品的保鲜剂,很有发展潜力。开展壳聚糖领域的研究和应用,存在深远的意义,会带来很好的经济效益。但目前壳聚糖保鲜膜在应用中还存在一定的缺点:如涂膜效率低、难干燥,制膜存在强度差等问题。作者在2%的壳聚糖溶液中加入微量的戊二醛交联剂,充分反应后,可有效改善壳聚糖膜的机械强度。此外,已有的涂膜保鲜研究大多偏重于杀菌防霉剂的选择以及与涂膜剂的配伍等方面,对壳聚糖膜的结构与性能在贮藏保鲜过程变化特性的研究报道几乎没有,而这些材料特性的变化会直接影响保鲜的效果[43]。这些问题都有待科研工作者作进一步的研究。
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