壳聚糖用于食品保存、封装与包装 由于其对一系列食品致病微生物的抗菌活性，壳聚糖可以作为天然防腐剂使 用。此外，壳聚糖还具有抗氧化活性。三种机制已被提出来解释壳聚糖及其衍生物抑制微生物生长： 首先，壳聚糖在阳离子形式与微生物细胞表面的阴离子基团相互作用，可能阻断必需物质向内部运输或导致细胞破裂； 其次，RNA合成和蛋白质合成的抑制允许渗透到细胞核中，引起可能导致细胞死亡的破坏； 第三，金属、微量元素和微生物生长所需的必需营养素的螯合，从而抑制毒素的产生。 其他解释抗菌机制的主要假说之一是壳聚糖吸附氧气的能力，因为氧气对于丝状真菌和醋酸杆菌至关重要。壳聚糖被应用于水果汁、葡萄酒和牛奶的防腐剂。然而，基质组成可能限制了壳聚糖的效率。例如，在苹果汁中观察到更高的性能，这可能是由于壳聚糖与乳蛋白之间的相互作用。 2.封装 壳聚糖作为一种前景广阔的聚合物，其在封装生物活性化合物方面展现出巨大潜力。它不仅能够防止氧化，还能提升益生菌在肠道内的生物利用度，使其 在功能性饮料领域具有显著的应用前景。壳聚糖对哺乳动物细胞无毒，且能被结肠细菌分解，同时它还具备乳化和粘附特性，这些特性增强了被封装化合物的生物利用度。以壳聚糖为基础的封装技术在饮料中的应用包括： 首先，保护易受饮料环境或胃肠道影响的不稳定化合物（例如萜烯、类胡萝卜素和花青素）以及益生菌； 其次，改善亲脂性化合物（如类胡萝卜素）的水溶性；最后，掩盖不愉快的口感，从而提高消费者的接受程度。 多层（LBL)静电沉积技术一直是一种封装策略，能够产生多油／水（M-O/W) 乳剂。它是基于静电带正电荷的壳聚糖和带负电荷的分子之间的相互作用，如表面活性剂，蛋白质，和多糖在乳状液滴周围形成多层界面膜。在酸性的 pH值中，正如在饮料和胃中观察到的那样，静电相互作用很强，增加了封装的 稳定性，阻止了化合物的释放。相反，这些相互作用在较高的pH值下就像在小 肠中观察到的那样减弱，加速了封装化合物的释放。此外，阴离子多糖可能提高封装的生物活性化合物的生物利用度，因为它们能够通过增加上皮细胞的渗透性来结合钙离子，如报道的壳聚糖和羧甲基壳聚糖包裹的花青素。 为了增强离子相互作用，包封系统使用了具有高度去乙酰化程度的壳聚糖（＞ 值为83%).此外，大多数壳聚糖基包封系统采用低分子量壳聚糖（22-103kDa), 随着分子量的减小，胶囊的尺寸减小，总表面积增加，这意味着包封效率的提高。这证明了Souza等人提出的基于纳米乳的递送系统的设计，平均尺寸为168 纳米和215纳米，用于封装黄酮类化合物。 3.包装 壳聚糖可由于制膜能力，生物降解性和可回收性，可用于包装，同时改善食 品保存。这种材料可以应对饮料行业的新进展，包括开发活性包装，增加保质期以减少化学防腐剂的使用，并减少废物，同时保持包装产品的质量。 油和蜡的掺入可提高壳聚糖薄膜的抗氧化活性，可作为活性包装材料。此外，与肉桂醛接枝的壳聚糖膜对牛奶中使用的革兰氏阴性或革兰氏阳性细菌都具有抗菌活性，具有牛奶芳构化的双重目的，具有抗菌特性。壳聚糖也可以作为包装中的生物活性成分。例如，当温度保持较低温度时（＜10℃)涂有壳聚糖或乳聚素和热塑性材料混合物的纸板被提出作为抗菌包装材料，抑制牛奶和酵母中需氧细菌的生长。 基于壳聚糖的设备可以作为传感器，用于监测在运输和储存过程中可能发生的 与食品变质有关的包装气氛变化。例如，开发了一种含有壳聚糖和2-氨基－2-甲基－1-丙醇（用于在溶液中浓缩二氧化碳的化合物）的悬浮液，用于检测食品包装中的二氧化碳，这是微生物生长的标志。 该悬浮液在中性pH下显示不透明，但在二氧化碳暴露下，由于壳聚糖在酸性介质中的溶解度，悬浮液变得透明。酸化是二氧化碳转化为碳酸的结果。该指 标被建议用于非碳酸饮料，如牛奶、桌酒和果汁。为了可视化牛奶腐败，还提出了将花青素作为pH传感器的壳聚糖薄膜，利用同共振提供的大范围的颜色。当接触到未变质的牛奶时，传感器会显示出深灰色，而变质的牛奶则会导致颜色变为深粉红色。 4.未来展望 pH变化产生的花青素结构的不壳聚糖及其衍生物在饮料行业中的应用，主要作为天然的防腐剂或活性包装材料。它们的抗菌和抗氧化特性，有助于延长产品的保质期，减少食品的浪费，从而实现环境和经济效益的双重提升。这些带有正电荷的多糖同样适用于饮料的澄清过程以及生物活性化合物的封装。尽管如此，壳聚糖及其衍生物在多数应用中的技术成熟度仍不足。 目前，饮料澄清是唯一在市场中得到广泛应用的领域，且主要采用的是真菌来源的壳聚糖。从海鲜中提取的壳聚糖受限于肌球蛋白的过敏原性，但这一问题可以通过与基因皮因的交联来解决。另一个挑战是，壳聚糖转化为热塑性材料以用于食品包装的能力不足。
