香芹酚對(duì)花生蛋白膜理化性能及抑菌效果影響研究

常南 梁月 鐘天辰

摘要：以花生分離蛋白（PPI）為成膜基質(zhì)，添加具有抑菌作用的香芹酚制備抑菌膜，研究香芹酚對(duì)花生蛋白膜物理性能和抑菌性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)香芹酚體積分?jǐn)?shù)為0～2.0%時(shí)，隨著體積分?jǐn)?shù)增加，蛋白膜的抗拉伸強(qiáng)度先增大后減小，斷裂伸長(zhǎng)率和亮度逐漸降低，水蒸氣透過率和不透明度逐漸增加；對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制能力明顯增強(qiáng)；香芹酚與PPI結(jié)合并未產(chǎn)生新的化學(xué)鍵。

關(guān)鍵詞：香芹酚；花生蛋白膜；理化性能；抑菌

中圖分類號(hào)：TS206.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）02-0026-04

近年來由于包裝材料引起的環(huán)境污染問題日益加劇，蛋白類可食性膜以其獨(dú)特的原料天然、安全、營養(yǎng)、無污染等特點(diǎn)逐漸成為研究的熱點(diǎn)?；ㄉ墒腔ㄉビ偷母碑a(chǎn)物，其中蛋白質(zhì)含量高，但目前主要用作飼料，造成資源極大浪費(fèi)。從花生粕中提取花生分離蛋白制備蛋白膜，可大大提高花生粕的利用價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用中，由于蛋白膜本身營養(yǎng)較豐富而易滋生微生物，可通過強(qiáng)化膜的抑菌性來保證食品的品質(zhì)。香芹酚是牛至精油和百里香精油的主要成分之一，具有較強(qiáng)的抑菌效果，被廣泛用作天然抗菌劑等。研究表明，將香芹酚加入到殼聚糖膜、淀粉膜和甲基纖維素膜中可提高膜的抑菌性，同時(shí)可降低膜的機(jī)械性能和阻隔性。本課題以花生分離蛋白為成膜基質(zhì)，添加香芹酚制備抑菌膜，研究香芹酚對(duì)蛋白膜理化性能及抗菌性能的影響，為花生蛋白抑菌膜的開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低變性花生粕：青島長(zhǎng)壽食品有限公司；香芹酚（純度98%）：美國Sigma公司；谷氨酰轉(zhuǎn)移酶：泰興市東圣食品科技有限公司；甘油：國藥試劑公司；其他試劑均為分析純；金黃色葡萄球菌和大腸桿菌：菌種保藏中心；營養(yǎng)肉湯和瓊脂培養(yǎng)基、MRS肉湯和瓊脂培養(yǎng)基：國藥試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司；FT-IR200傅里葉變紅外光譜分析儀：Thermo Nicolet公司；電子拉力試驗(yàn)機(jī)：廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司；色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)有限公司；掃描電子顯微鏡：日本日立公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 花生分離蛋白的制備 花生分離蛋白參照Narendra Reddy等人的堿溶酸沉方法制備。

1.3.2 香芹酚花生蛋白膜的制備 參照張春紅等人的方法（略有修改）配制8%（W/V）PPI溶液，用1 mol/L NaOH將pH值調(diào)至9.0，于70 ℃加熱60 min后冷卻至室溫，向蛋白液中加入TG，加酶量為5 μ/g PPI，于50 ℃加熱30 min，冷卻后加入15%（g/g蛋白）甘油，然后加入一定體積分?jǐn)?shù)的香芹酚，用均質(zhì)機(jī)將溶液均質(zhì)4 min，放入真空脫氣機(jī)中脫氣3次，將膜液涂布于自制的玻璃板上，于65 ℃干燥3 h，在25 ℃，RH 50%的環(huán)境中平衡48 h后揭膜。

1.3.3 花生蛋白膜理化性能的測(cè)定

1） 機(jī)械性能的測(cè)定：參照GB/T 1040.3—2006《塑料 拉伸性能的測(cè)試》中的方法。

2） 水蒸氣透過率的測(cè)定：參照 GB 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 杯式法》中的方法。

3） 顏色和不透明度的測(cè)定：參照Narendra等人的方法。

1.3.4 花生蛋白膜抑菌性的測(cè)定 參照鐘天辰等人的方法，選取大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為試驗(yàn)菌株。

1.3.5 紅外光譜的分析 紅外光譜的掃描范圍為

4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)32次，分辨率4 cm-1。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，利用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和Ducan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 香芹酚對(duì)花生蛋白膜機(jī)械性能的影響

香芹酚添加量對(duì)花生蛋白膜抗拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響情況如圖1所示。

由圖1A可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的抗拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；當(dāng)香芹酚添加量為1.0%時(shí)，抗拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值2.37 MPa，與對(duì)照膜（未添加香芹酚）相比差異顯著（P<0.05）；當(dāng)香芹酚添加量為1.0%～2.0%時(shí)，拉伸強(qiáng)度顯著減?。≒<0.05）。由圖1B可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)；對(duì)照膜的斷裂伸長(zhǎng)率為82.8%；隨著香芹酚體積分?jǐn)?shù)的增加，膜的斷裂伸長(zhǎng)率降低到38.7%。

2.2 香芹酚對(duì)花生蛋白膜水蒸氣透過率的影響

香芹酚添加量對(duì)花生蛋白膜水蒸氣透過率的影響情況如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，水蒸氣透過率顯著升高（P<0.05）；對(duì)照膜的水蒸氣透過系數(shù)為5.96 g·mm/（m2·d·kPa）；當(dāng)添加香芹酚添加量為0.5%時(shí)，蛋白膜的水蒸氣透過率為

6.19 g·mm/（m2·d·kPa）。

2.3 香芹酚對(duì)花生蛋白膜顏色和不透明度的影響

香芹酚添加量對(duì)花生蛋白膜顏色和不透明度的影響情況見表1。

色度是膜表觀顏色的表征，其中L*越大，膜越亮；a*值越大，膜越紅；b*越大，膜越黃。由表1可知：當(dāng)香芹酚添加量為0.5%～1.5%時(shí)，膜的色度與對(duì)照膜相比差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)香芹酚添加量為2.0%時(shí)，膜的L*值從77.68減小到72.08，a*值從4.19減小到2.19，b*值從21.47增加到26.65。說明添加2.0%香芹酚的蛋白膜與對(duì)照膜相比偏暗、顏色偏黃，分析原因，認(rèn)為由于香芹酚是淡黃色液體，膜的色澤主要受香芹酚本身顏色的影響。

由表1可知：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的不透明度逐漸增大；當(dāng)香芹酚添加量為0.5%時(shí)，蛋白膜與對(duì)照膜相比差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)香芹酚添加量為1.0%～2.0%時(shí)，隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的透明程度顯著減?。≒<0.05）。

2.4 香芹酚對(duì)花生蛋白膜抑菌性的影響

香芹酚添加量對(duì)花生蛋白膜抑菌效果的影響情況見表2。

由表2可知：對(duì)照膜對(duì)供試菌株無抑制作用。當(dāng)香芹酚添加量超過0.5%時(shí)，蛋白膜對(duì)2種菌株均有抑制效果，且隨著香芹酚添加量的增加，抑菌圈直徑逐漸增大。添加香芹酚后，蛋白膜對(duì)革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）的抑制效果優(yōu)于革蘭氏陰性菌（大腸桿菌），這可能是因?yàn)楦锾m氏陰性菌的外膜富含脂多糖，限制了活性成分到達(dá)細(xì)胞質(zhì)膜，導(dǎo)致革蘭氏陰性菌對(duì)香芹酚不敏感。

2.5 香芹酚對(duì)花生蛋白膜紅外光譜的影響

香芹酚花生蛋白膜的紅外圖譜如圖3所示。

由圖3可以看出：對(duì)照膜與抑菌膜峰形基本相同；在3 650～3 200 cm-1的吸收峰為O—H的伸縮振動(dòng)，抑菌膜的吸收峰從對(duì)照膜的3 385 cm-1移至

3 360 cm-1。說明添加香芹酚并未出現(xiàn)新的峰，分析原因，認(rèn)為盡管香芹酚的加入引入了羥基，但蛋白質(zhì)本身含有羥基基團(tuán)，因此在對(duì)照膜中添加香芹酚并未顯著改變改性PPI的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)可知：隨著香芹酚添加量的增大，花生蛋白膜的抗拉伸強(qiáng)度先增大后減小，斷裂伸長(zhǎng)率和亮度逐漸降低，水蒸氣透過率和不透明度逐漸升高，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑制能力顯著增強(qiáng)，紅外光譜分析表明香芹酚與改性花生蛋白結(jié)合并未產(chǎn)生新的化學(xué)鍵。

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