姜黃素對雞皮明膠膜的性能及結(jié)構(gòu)的影響

呂妍霄，薛偉

（東北林業(yè)大學工程技術(shù)學院，黑龍江哈爾濱 150040）

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于食品包裝的選擇更注重安全和環(huán)保，因此可食性包裝膜是目前包裝材料領(lǐng)域國內(nèi)外學者的研究熱點。明膠由于其具有良好的流動性和成膜性等，已成為生物可降解包裝膜的主要材料[1,2]，其多由動物的皮、骨等經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化提取制得。雞肉作為低脂肪和高蛋白的優(yōu)質(zhì)食材備受人們青睞，據(jù)統(tǒng)計，我國平均每年消耗近1350萬t雞肉，雞皮作為副產(chǎn)物，價格低廉、易獲取且蛋白質(zhì)含量高，若不能合理利用則會造成資源浪費和環(huán)境污染。研究發(fā)現(xiàn)將雞皮作為明膠提取的來源材料，擁有比豬皮、牛皮更好的凝膠性和流動性，且雞皮明膠膜的水蒸氣透過率（WVP）比水產(chǎn)明膠膜低且力學性能更強[3]。

新鮮食品的腐爛多是由于脂質(zhì)的氧化，烷基自由基和過氧化物等反應(yīng)性物質(zhì)會形成氫過氧化物，這些化合物則會改變食品的營養(yǎng)成分[4]?？寡趸瘎┠軌蝾A(yù)防或抑制這些自由基的破壞性作用，將抗氧化劑加入到成膜材料中可以改善食品脂質(zhì)氧化，是目前食品保鮮領(lǐng)域研究的新方向，其中植物提取物作為主要的天然抗氧化劑是國內(nèi)外學者的研究熱點。

Bodini[5]和Nú?ez[6]等發(fā)現(xiàn)，將天然提取物加入到明膠薄膜中可以提高明膠膜的機械性能，甚至還有一定抗氧化性和抗菌性。精油是一種常用的防腐抗菌劑，其有效抗菌成分為小分子的芳香類、烯萜類和脂類等物質(zhì)，一般從植物的根莖等部位提取，是添加劑的首要選擇。

Kalemba等[7]參考已有的研究總結(jié)了精油功能基團抗菌活性的強弱，發(fā)現(xiàn)酚類>醇類>醛類>碳氫化合物類。姜黃素是一種天然食用色素，屬于酸性多酚類化合物，無污染、可降解且能夠表現(xiàn)出良好的抗氧化性和抗菌性[8]。王躍猛等[9]通過將姜精油添加到明膠、碳酸鈣中制成復(fù)合膜，結(jié)果表明添加姜精油后復(fù)合膜的抑菌活性提高，水溶性、WVP等降低且對冷鮮肉有一定的保鮮效果。Bitencourt等[10]將不同梯度的姜黃素添加到明膠膜中，發(fā)現(xiàn)姜黃素含量為2%時自由基清除率達到最大，且有一定的抗菌效果。

因此在包裝膜中添加姜黃素能夠有效改善基膜的機械性能，同時提高了膜抑菌和抗氧化的能力，能夠有效延長食品的保質(zhì)期。目前現(xiàn)有的研究主要是針對姜黃素對商業(yè)明膠（豬、牛的皮或骨中提?。┑挠绊?，而姜黃素對于雞皮明膠膜的作用及機理沒有深入的研究。

本文通過提取雞皮明膠后，將姜黃素添加到雞皮明膠膜中以提高膜的性能，考察復(fù)合膜的阻隔性能、透光率、力學性能、抑菌性、抗氧化性和熱穩(wěn)定性，并用紅外光譜表征膜微觀結(jié)構(gòu)的變化，旨在研發(fā)出一種新型的天然活性包裝。

1 實驗材料與方法

1.1 原料與試劑

新鮮肉雞的雞腿皮購置于北大荒養(yǎng)殖場；鹽酸，西隴科學股份有限公司；氫氧化鈉，天津市天力化學試劑有限公司；氯化鈉，天津市科密化學試劑有限公司；甘油，天津市福晨化學試劑廠；姜黃素，天津市天新精細化工開發(fā)中心；

DPPH（1,1-二苯基-2-苦基肼），南京奧多福尼生物科技有限公司；瓊脂、牛肉膏和蛋白胨，北京奧博星生物技術(shù)有限公司；大腸桿菌、金黃色葡萄球菌購置于黑龍江省科學院微生物研究所；以上試劑均為分析純。

1.2 設(shè)備與儀器

HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，鎮(zhèn)江市科密儀器儀表有限公司；85-2A恒溫磁力攪拌器，常州市凱航儀器有限公司；RE-201D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，鄭州特爾儀器設(shè)備有限公司；恒溫干燥箱和生化培養(yǎng)箱，天津市泰斯特儀器有限公司；高速離心機，上海安亭科學儀器廠；SHZ-88A水浴恒溫振蕩器，蘇州市培英實驗設(shè)備有限公司；WGT-S透光率/霧度測定儀，上海儀電物理光學儀器有限公司；壓差法氣體滲透儀，濟南蘭光機電技術(shù)有限公司；力學拉伸實驗儀，長春市月明小型試驗機有限責任公司；7230G可見分光光度計，上海精密儀器有限公司；Frontier傅里葉紅外光譜儀，珀金埃爾默企業(yè)管理有限公司；SDT-Q600綜合熱分析儀，美國TA公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 雞皮明膠的提取

雞皮明膠制備參考謝苗等[11]采用的方法，具體做法是：秤取新鮮雞皮500 g，清洗后切成均勻的小塊，浸入濃度為3.5%的HCl溶液中浸泡2 d。取出后加入0.2 mol/L的NaOH溶液，雞皮pH為4～5后沖洗至中性，以液料比為1:4放入水浴鍋，溫度為65 ℃時提膠，6 h后將混合溶液靜置并去除上層的油脂，紗布粗過濾后的膠液離心20 min，取上層清液于烘箱烘干。

1.3.2 明膠膜制備方法

參考涂宗財?shù)萚12]的方法制備明膠膜，稱取3 g明膠，加入質(zhì)量為明膠質(zhì)量20%的甘油，添加100 mL去離子水成為明膠溶液，姜黃素分別以明膠質(zhì)量0.5%、1%、2%和3%的比例加入明膠溶液中，在恒溫磁力攪拌器中溫度設(shè)為65 ℃攪拌3 h，超聲波震蕩10 min后取60 mL溶液，用流延法涂布在聚四氟乙烯板上，之后放置于溫度為37 ℃、濕度55%的恒溫恒濕箱中，靜置24 h后取出揭膜。

1.4 性能測試

測定前先將樣品放置于溫度為25 ℃、濕度為55%的干燥器中平衡48 h，每種類型膜隨機抽取5個樣品，并在樣品中取6個不同的測試點，測試結(jié)果取平均值。

1.4.1 水蒸氣透過率和水溶性測定

根據(jù)GB 1037-88，并按照ASTM[13]和王坤等[14]提供的杯式法測定膜的水蒸氣透過率。

水溶性測定參照Wang等[15]的方法，稱量完全干燥的膜質(zhì)量，將膜浸泡于蒸餾水24 h后取出烘干稱取膜質(zhì)量，按照公式計算水溶性。

1.4.2 抗拉強度和斷裂伸長率的測定

根據(jù)GB 13022-1991，將完好無損的膜剪切成100 mm×15 mm的長條，用力學拉伸儀測量膜的機械性能。

稱取充分干燥的膜3 mg放入坩堝中，以空坩堝為對比，用氮氣保護，溫度設(shè)定為10～600 ℃，升溫速率為20 ℃/min[19]。

1.4.3 透光率和霧度測定

1.5 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)GB/T 2410-2008，利用透光率/霧度測定儀測量，將膜緊貼在透光口處進行測試其透光度和霧度。

1.4.4 透氧性測定

用Origin 9.1數(shù)據(jù)處理軟件繪圖，用SPSS 21進行分析，方差采用ANOVA進行顯著性差異分析（p<0.05），數(shù)據(jù)用平均值±標準偏差體現(xiàn)。

根據(jù)GB 1038-1970塑料薄膜透氣性試驗方法，將膜裁成直徑為80 mm的圓形，膜放入工作臺，邊緣用硅油密封好，氧流量設(shè)定為1500 mL/min通氧5 min，記錄數(shù)據(jù)[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水蒸氣透過率和水溶性分析

1.4.5 紅外光譜掃描

用傅里葉紅外光譜儀（600～4000 cm-1）進行全反射掃描得到數(shù)據(jù)。

1.4.6 抗氧化能力測定

明膠膜的抗氧化能力采用羥基自由基清除率的方法進行測定[17]，配置羥基自由基（DPPH）溶液，不同梯度樣品膜放在55 ℃水浴鍋溶解，之后取1 mL膜溶液放于10 mL試管中，再加入2.5 mL的DPPH自由基溶液，用無水乙醇作為空白對照，以同樣比例1:2.5將無水乙醇溶液與自由基溶液、膜溶液與無水乙醇溶液分別加入兩支試管，避光反應(yīng)2 h，用分光光度計在517 nm處測量吸光度，按照公式計算自由基清除率。

1.4.7 抗菌性試驗

配置營養(yǎng)肉湯，取營養(yǎng)肉湯分別放入大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，水浴震蕩12 h保證細菌活化。配置營養(yǎng)瓊脂，吸取活化好的細菌稀釋，從稀釋細菌液中吸取1 mL加入到營養(yǎng)瓊脂中。將膜放入含菌瓊脂培養(yǎng)皿中，生化培養(yǎng)箱溫度設(shè)定37 ℃培養(yǎng)24 h后測量抑菌圈的大小[18]。

1.4.8 熱穩(wěn)定性測定

表1表示了姜黃素的濃度對雞皮明膠膜性能指標的影響，由表1可知，姜黃素濃度在2%以下時，雞皮明膠復(fù)合膜的水蒸氣透過率明顯下降，由原來的2.24×10-8g/(m·s·Pa)變?yōu)?.72×10-8g/(m·s·Pa)，當姜黃素濃度超過2%時水蒸氣透過率有所提高。姜黃素是一種酚類化合物，酚類化合物可跟明膠發(fā)生共混反應(yīng)或產(chǎn)生交聯(lián)，能夠與蛋白質(zhì)側(cè)鏈間形成氫鍵，使得有效的親水基團下降并且增加了膜的致密性，減小分子間的空隙，使得水分子難以在膜中擴散，提高了阻隔性。水蒸汽透過率是影響膜保鮮性能的主要因素，姜黃素的添加可以改善雞皮明膠膜的性能。

此外，由表1也可分析出隨著姜黃素濃度增加，復(fù)合膜的水溶性逐漸降低，其中姜黃素濃度為3%時水溶性為70.22%達到最低，相比姜黃色濃度為0%的膜（以下簡稱對照膜）降低了9.88%。明膠屬于親水性物質(zhì)，在水中極易溶解，溶解度的降低是因為姜黃素中含有一定的疏水物質(zhì)，能夠有效降低明膠膜的水溶性，且姜黃素中具有多酚羥基結(jié)構(gòu)，能與蛋白質(zhì)側(cè)鏈間形成氫鍵，減少了蛋白質(zhì)側(cè)鏈與水發(fā)生反應(yīng)，隨著姜黃素濃度的增加，蛋白質(zhì)側(cè)鏈與水分子的反應(yīng)更少，疏水性物質(zhì)更多。

表1 不同濃度姜黃素對雞皮明膠膜各項性能的影響Table 1 Effects of the curcumin loadings on the properties of chicken skin gelatin films

2.2 力學性能分析

抗拉強度和斷裂伸長率是衡量包裝材料力學性能主要的參考因素，良好的保鮮膜應(yīng)具有較大的抗拉強度和斷裂伸長率，防止在運輸過程中由于野蠻裝卸等造成包裝膜破損。由表1可知，隨著姜黃素的添加使抗拉強度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當姜黃素濃度在0.5%和1%時變化不大，在2%時顯著增加（p<0.05），抗拉強度達到32.87 MPa。因為姜黃素的加入破壞了原始的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，共價交聯(lián)形成了更加緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低了蛋白質(zhì)分子鏈之間的滑動。當姜黃素濃度為3%時，復(fù)合膜的抗拉強度反而下降，過多的姜黃素在成膜液中不易溶解，導致存在姜黃素顆粒阻礙了與明膠相互作用和蛋白質(zhì)間肽鏈的結(jié)合，同時使膜的結(jié)構(gòu)不完整，導致了明膠膜的抗拉強度下降。

斷裂伸長率反應(yīng)明膠膜的柔韌性及延展性，由表1亦可知隨著姜黃素濃度的增加斷裂伸長率呈下降趨勢，當姜黃素濃度為0.5%時與對照膜顯著性差異不大，但當姜黃素濃度為3%時斷裂伸長率達到3.64%，相比對照膜下降了0.47%。由于添加姜黃素后增加了復(fù)合膜的厚度，降低了膜的延展性，當濃度過高時姜黃素與雞皮明膠的相容性變差，姜黃素顆粒會覆蓋在膜表面，導致膜的質(zhì)地變硬、變脆。

圖1 不同濃度姜黃素對雞皮明膠膜外觀的影響Fig.1 Effects of the curcumin loadings on the appearance of chicken skin gelatin film

2.3 透光率和霧度分析

包裝膜的透光率和霧度直接影響著包裝產(chǎn)品的保鮮效果及外觀。由表2可觀察到復(fù)合膜透光率隨著姜黃素量增加而下降，濃度低于1%以下時稍有降低，當濃度在2%以上時透光率顯著下降（p<0.05），其中濃度為3%時為81.23%透光率最低，與對照膜相比下降了10.12%。由于姜黃素自身為黃色且屬于芳香族化合物，具有吸收紫外線的能力，且將姜黃素添加到雞皮明膠膜中，與明膠分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)破壞了原有排列結(jié)構(gòu)，形成高分子聚合物，使光難以穿過薄膜。姜黃素-雞皮明膠膜具有良好的阻隔效果，應(yīng)用于食品包裝中能夠減少紫外線對食品的影響。

從表2數(shù)據(jù)還可以看出，隨著姜黃素的添加，復(fù)合膜的霧度逐漸上升，如圖1所示，與對照膜（a）相比，添加姜黃素后復(fù)合膜（b～e）顏色有明顯變化，隨著姜黃素濃度的增加，雞皮明膠膜的顏色由無色變?yōu)辄S色且質(zhì)地變得醇厚，當姜黃素濃度為3%時復(fù)合膜（e）顏色明顯加深且不溶性顆粒增多。姜黃素濃度為1%以下時膜外觀表現(xiàn)出光滑、無裂痕且均勻，霧度相對較小，濃度為1～3%時霧度明顯上升，其中在3%時霧度為53%達到最大，幾乎完全不透明。過多的姜黃素不能與明膠完全相容，使膜的密度降低，粒子的粒度變大且分布不均勻，顆粒物阻擋了光線的通過導致霧度調(diào)高。

表2 不同濃度姜黃素對雞皮明膠膜的阻隔性能的影響Table 2 Effects of the curcumin loadings on the barrier properties of chicken skin gelatin films

2.4 透氧性分析

氧氣透過率是衡量保鮮膜對外界空氣的阻隔性，良好的食品保鮮膜能夠有效阻止氧氣及二氧化碳進入到包裝中，平衡包裝內(nèi)部氣體環(huán)境，抑制細菌、霉菌滋生延長保質(zhì)期。表2中發(fā)現(xiàn)隨著姜黃素的增加，復(fù)合膜的透氧性呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，其中在姜黃素濃度為2%時氧氣透過值最小為6759.26 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)。姜黃素自身具有一定的抗氧化能力，一定條件下能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)，導致想要透過的氧氣量大大減少，同時當姜黃素濃度在2%以下時，姜黃素的加入使得雞皮明膠分子結(jié)構(gòu)排列密度變大，使得氧氣分子難以穿過。當姜黃素濃度為3%時，氧氣透過率為7104.69 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)，對比2%稍有上升，但相對空白對照膜是降低的。未容的姜黃素顆粒會覆蓋在明膠膜表面，使膜表面變得不平滑，內(nèi)部分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)階梯狀形成孔隙，導致氧氣穿過孔隙進而造成氧氣透過率上升。

2.5 紅外掃描分析

圖2 不同濃度姜黃素雞皮明膠膜的紅外光譜圖Fig.2 FT-IR spectra of chicken skin gelatin films with different concentrations of curcumin

圖2為添加不同濃度的姜黃素制成的雞皮明膠復(fù)合膜的紅外光譜圖，由圖2可以看出所有的明膠膜都有5個明顯的特征峰。其中在3200～3300 cm-1處為酰胺A帶的吸收峰，表示N-H鍵的伸縮振動，隨著姜黃素濃度的增加，波數(shù)呈現(xiàn)先右移后左移的變化，其中在姜黃素含量為2%時波數(shù)最小為3278.34 cm-1。姜黃素與雞皮明膠相容，其中酚羥基分子成為了電子供體，與蛋白質(zhì)側(cè)鏈中的N-H基團發(fā)生反應(yīng)形成氫鍵，使得電子云密度平均化，降低了伸縮振動頻率導致波數(shù)右移。酰胺Ⅱ帶的吸收峰表示N-H鍵的彎曲振動，在1530～1550 cm-1處，隨著姜黃素濃度變化波數(shù)也發(fā)生變化，說明姜黃素與雞皮明膠相容較好。酰胺Ⅲ帶的吸收峰在1230～1240 cm-1處，表示C-N鍵的伸縮振動，可看出波數(shù)發(fā)生輕微右移，說明膜內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)逐漸由有序變?yōu)闊o序的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。1020～1030 cm-1處為甘油吸收峰，隨著姜黃素濃度的增加特征峰出現(xiàn)右移，姜黃素的添加促進了明膠與甘油反應(yīng)，且分子間形成的相互作用力較強，增塑效果更好。酰胺I帶的吸收峰在1600～1700 cm-1處，主要為C=O鍵的伸縮振動，是表征蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的特征峰，隨著姜黃素濃度的增加，酰胺I帶譜峰向低波級移動，從原有的1240.57 cm-1移至1233.23 cm-1，說明姜黃素的添加能夠改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)。酰胺I帶是由多個氨基酸基團重疊而成的峰，需要對其做分峰處理[20]，本研究中對酰胺I帶進行基線校準、去卷積、二階導數(shù)和高斯擬合，經(jīng)多次擬合之后保證殘差最小，得到主要結(jié)構(gòu)的定量信息。圖3中的a～e分別表示了姜黃素濃度從0%至3%的雞皮明膠膜的二階導數(shù)擬合子峰譜圖，表3為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)定量信息，所有樣品的RMS均小于0.005。

圖3 不同濃度姜黃素雞皮明膠膜二階導數(shù)擬合子峰譜圖Fig.3 Second derivative of fitting subpeak spectrum of chicken skin gelatin films with different curcumin loadings

表3 不同濃度姜黃素雞皮明膠膜的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)定量Table 3 Protein secondary structure compositions of chicken skin gelatin films with different curcumin loadings

由圖3可以看出，對酰胺I帶做完去卷積和二階導之后可以分離出不同的子峰，其中主要的特征峰分布在1620、1635、1646、1652和1668 cm-1附近。根據(jù)已有研究成果[21,22]，本文對子峰做如下歸屬：1615～1637 cm-1和1682～1700 cm-1為β-折疊結(jié)構(gòu)，1637～1645 cm-1、1646～1664 cm-1和1664～1681 cm-1分別為無規(guī)則卷曲、α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。從表3可以看出β-折疊在4種結(jié)構(gòu)中含量最多，且隨著姜黃素濃度的增加，β-折疊呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，由于姜黃素分子與明膠內(nèi)蛋白質(zhì)分子有很強的氫鍵作用導致變化幅度較大，其中姜黃素濃度為2%時，β-折疊含量達到最大為57.95%。α-螺旋含量則呈現(xiàn)相反的變化趨勢，說明姜黃素的添加使得蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出由螺旋向折疊化轉(zhuǎn)變的趨勢。無規(guī)卷曲與β-轉(zhuǎn)角含量的比值可以表示出明膠膜的特性，無規(guī)則卷曲含量的減少及β-轉(zhuǎn)角含量的增加反應(yīng)了蛋白質(zhì)分子構(gòu)象由有序向無序排列轉(zhuǎn)變，形成穩(wěn)定的三股螺旋結(jié)構(gòu)，進一步說明了姜黃素添加能夠提高雞皮明膠成膜性能，且濃度2%時雞皮明膠膜能表現(xiàn)較好力學性能及阻隔性能。

2.6 抗氧化性分析

表4通過DPPH清除率反應(yīng)了姜黃素的添加量對雞皮明膠膜抗氧化性的影響，由表4可知，凡是添加了姜黃素的雞皮明膠膜都會有具有一定的抗氧化能力，隨著姜黃素量增加，膜的抗氧化性顯著增加，當姜黃素濃度為0.5%時自由基清除率為20.38%，濃度3%時自由基清除率高達65.17%。姜黃素是一種典型的鏈斷型抗氧化劑，主要有酚羥基單元和β-二酮單元兩個活性部位，這兩個活性部位都能夠提供質(zhì)子阻氧化反應(yīng)[23]。β-二酮單元中的亞甲基提供質(zhì)子，C-H鍵斷裂后的不成對電子能夠在不相鄰的碳原子和氧原子之間離域，酚羥基中可提供H原子且O-H化學鍵裂解焓變值較低，能夠與羥基自由基發(fā)生還原反應(yīng)從而實現(xiàn)了抗氧化性。將姜黃素與雞皮明膠膜共混后，雞皮明膠作為功能載體能夠?qū)⒖寡趸肿庸潭ㄔ诿髂z分子結(jié)構(gòu)中，從而最大程度上發(fā)揮了復(fù)合膜的抗氧化性?？寡趸允欠从嘲b膜保鮮效果最直觀的體現(xiàn)方式，利用姜黃素改性后的雞皮明膠膜能夠應(yīng)用于新鮮食品包裝中。

表4 不同濃度姜黃素對雞皮明膠膜抗氧化及抗菌活性的影響Table 4 Effects of the curcumin loadings on antioxidation and antibacterial activities of chicken skin gelatin films

2.7 抗菌性分析

具有一定的抗菌效果的包裝材料不僅能起到保護作用，還能通過添加劑的緩慢釋放抑制或防止微生物的生長，有效延長食品保質(zhì)期。由表4可以看出對照膜沒有抑菌效果，添加姜黃素之后的復(fù)合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有一定的抑菌效果，且隨著姜黃素含量的增加，雞皮明膠膜對兩種菌的抑菌效果都有顯著性增加，其中對金黃色葡萄球菌的抑菌效果優(yōu)于大腸桿菌。姜黃素中的一種疏水性物質(zhì)能夠直接作用于微生物細胞膜，攻擊細胞膜上的磷脂，使細胞膜的結(jié)構(gòu)破壞以增加膜流動性，細胞膜內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸和內(nèi)容物會發(fā)生滲漏且微生物的酶系統(tǒng)發(fā)生損傷，最終導致微生物細胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)姜黃素等酚類化合物能夠?qū)Υ竽c桿菌中的鈉鉀-ATP酶、琥珀酸和蘋果酸脫氫酶活性表現(xiàn)出良好的抑制作用，從而抑制大腸桿菌發(fā)生氧化還原反應(yīng)[24]，但由于大腸桿菌細胞壁周圍覆蓋著脂多糖和蛋白對細胞具有一定的保護作用，能夠限制疏水性物質(zhì)通過脂多糖層擴散，因此對大腸桿菌的抑制作用較差。

2.8 熱穩(wěn)定性分析

圖4表示了姜黃素濃度對雞皮明膠膜熱穩(wěn)定性的影響，由圖4可知，全部樣品膜都表現(xiàn)出了3個質(zhì)量損失階段。第一階段主要為水分子及甘油等小分子物質(zhì)的揮發(fā)，失重速率隨溫度升高呈現(xiàn)拋物線狀，添加姜黃素的各膜失重速率溫度變大但顯著性不大，吸收峰出現(xiàn)輕微右移，失重率顯著上升，其中姜黃素濃度為2%時，與對照膜相比失重速率溫度由105.36 ℃升為112.47 ℃，失重率由9.8%變?yōu)?.1%。第二階段為劇烈失重階段，失重率達到了70%以上，主要是明膠肽鏈熱分解和破壞了姜黃素與明膠分子之間形成的氫鍵，復(fù)合膜失重速率溫度變大，是由于姜黃素與明膠分子發(fā)生鍵合作用，提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性。第三階段的樣品主要以炭殘渣形式存在，所有膜失重率變化緩慢，且失重速率幾乎一致，通過殘渣量發(fā)現(xiàn)姜黃素濃度為3%時殘渣量最多其次為2%，最少為對照膜且差異顯著，說明姜黃素與雞皮明膠膜有很好相容性。由此可見，添加姜黃素能明顯改善雞皮明膠膜熱穩(wěn)定性，尤其姜黃素濃度2%時能夠表現(xiàn)出良好熱穩(wěn)定性。

圖4 不同濃度姜黃素對雞皮明膠膜熱穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of the curcumin loadings on thermal stability of chicken skin gelatin films

3 結(jié)論

3.1 本文從雞皮中提取明膠，并將姜黃素添加到雞皮明膠液中流延制成膜，通過對復(fù)合膜宏觀特性測定和結(jié)構(gòu)表征分析發(fā)現(xiàn)：當姜黃素濃度在1%以下時對雞皮明膠膜的性能沒有顯著性影響，當姜黃素濃度在2%以上時雞皮明膠膜的抗拉強度、熱穩(wěn)定性、DPPH清除率和抑菌率顯著增強，水蒸氣透過率、透氧率和透光率顯著下降，但表面粗糙度增大且顏色加深透明度差。FT-IR圖譜表明姜黃素分子能夠與雞皮明膠分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成氫鍵且姜黃素分子中含有疏水鍵，這些相互作用使的雞皮明膠分子重新排列形成穩(wěn)定的三股螺旋結(jié)構(gòu)，有利于姜黃素在明膠膜中擴散，使姜黃素和雞皮明膠具有良好相容性。綜合表明，當姜黃素濃度為2%（基于雞皮明膠質(zhì)量）時，復(fù)合明膠膜的各項性能達到最優(yōu)，與Bitencourt[10]研究結(jié)果一致，表明姜黃素對提取的雞皮明膠與商業(yè)明膠作用相似。

3.2 研發(fā)的姜黃素-雞皮明膠膜屬于環(huán)境友好型和食品級保鮮膜，不僅擁有較好的阻隔性能和力學性能，且能夠有效抑制食品中脂質(zhì)的氧化和細菌滋生，用于食品包裝中可延長保質(zhì)期，具有很大的潛在應(yīng)用價值，為新型可食性包裝材料的研發(fā)提供一定的依據(jù)。但由于姜黃素自身顏色為黃色及其他理化性質(zhì)，增加了復(fù)合膜的粗糙度和不透明度，同時雞皮明膠膜的親水性沒有得到理想改善效果，因此在未來可嘗試再添入其他的添加劑制成三元復(fù)合膜，以便保證抗菌及抗氧化性的前提下進一步降低雞皮明膠膜的親水性，擴大姜黃素-雞皮明膠膜的應(yīng)用范圍。

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