竹葉抗氧化物/酪蛋白酸鈉/乳清分離蛋白可食膜的制備和性能分析

汪 敏，陳潔瑩，徐 磊,,*，蔣希芝，馮 敏

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，江蘇 南京 210014；2.江蘇銀寶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院有限公司，江蘇 鹽城 224014）

可食膜是以天然生物大分子為基材，添加增塑劑等輔助成分制成的一種可食用、綠色環(huán)保、具有保鮮功能的包裝材料?？墒衬ぶ饕ㄟ^(guò)阻礙水分、氣體和溶質(zhì)等的遷移來(lái)防止食品變質(zhì)和微生物污染，延長(zhǎng)食品貨架期[1]?；趯?duì)環(huán)境資源保護(hù)和食品安全性等問(wèn)題的考量，近年來(lái)可食膜的制備和應(yīng)用逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[2-3]。

乳清分離蛋白是奶酪加工工業(yè)中的一種副產(chǎn)物，具備可食用、阻隔性優(yōu)、可生物降解等優(yōu)良性能[4]，同時(shí)具備較佳的成膜能力，可以制備成透明度高、柔韌性好的高分子膜[5]。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于乳清蛋白膜制備和應(yīng)用的報(bào)道較多。Osés等[6]用乳清蛋白可食膜保護(hù)富含多不飽和脂肪酸的食品；Silva等[7]將果膠添加至乳清分離蛋白中以改善可食膜的性能。蛋白膜的成膜機(jī)理是蛋白質(zhì)分子在加熱條件下三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，內(nèi)部基團(tuán)暴露出來(lái)，在干燥過(guò)程中蛋白分子間生成新的二硫鍵，得到結(jié)構(gòu)致密的膜[8]。而多種蛋白分子同時(shí)加熱變性，干燥過(guò)程中蛋白鏈間發(fā)生更強(qiáng)烈的交聯(lián)，所形成膜性質(zhì)更優(yōu)[9]。酪蛋白酸鈉具有較好的熱穩(wěn)定性，分子中含有疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)，具有良好的成膜性、阻氣性和乳化性[10]。雷橋[11]將乳清分離蛋白與酪蛋白酸鈉結(jié)合制備成復(fù)合蛋白膜，其可作為一種綠色環(huán)保的可食性包裝材料。

食品在貯藏過(guò)程中易受微生物的侵害，而蛋白膜自身營(yíng)養(yǎng)豐富，在食品保鮮應(yīng)用中存在抗菌性能不足的劣勢(shì)[12]。在蛋白溶液中添加抗氧化劑、抗菌劑等所制備的復(fù)合膜對(duì)食品的保鮮可能具有更好的效果[13-14]。Ramos等[15]將乳酸、低聚殼聚糖等添加至乳清分離蛋白中以提高可食膜的抗菌性能。竹葉抗氧化物是從一至兩年生的竹葉中提取的抗氧化物質(zhì)，有效成分包括黃酮類、酚酸類和內(nèi)酯類化合物，具有較強(qiáng)的抗氧化和抑菌作用[16]。鑒于其理化性質(zhì)較穩(wěn)定、安全性高、天然營(yíng)養(yǎng)、可生物降解等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已初步應(yīng)用于各類食品中[17-18]。目前鮮見將竹葉抗氧化物添加至乳清蛋白成膜液中以增強(qiáng)可食膜的抗菌、抗氧化性的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以乳清分離蛋白為成膜基材，添加竹葉抗氧化物、酪蛋白酸鈉以甘油為增塑劑，采用延流成膜法制備竹葉抗氧化物/酪蛋白酸鈉/乳清分離蛋白復(fù)合可食膜（antioxidant of bamboo leaves/sodium caseinate/whey protein isolate composite film，ASWF）。分析各成膜因素（成膜材料質(zhì)量比、pH值、甘油質(zhì)量濃度）對(duì)可食膜性能的影響，并對(duì)可食膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及保鮮效果測(cè)定，以期為竹葉抗氧化物的應(yīng)用及可食膜的制備提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乳清分離蛋白（蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于90%） 美國(guó)Hilmar公司；酪蛋白酸鈉（食品級(jí)） 上海麥克林生化科技有限公司；甘油（食品級(jí)） 濟(jì)南雙萍化工科技有限公司；水溶性竹葉抗氧化物（黃色或棕黃色的粉末，無(wú)異味；總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于30%） 上海夢(mèng)荷生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)單用型螺旋測(cè)微器（0.001 mm） 東莞晶研儀器科技有限公司；FA2004電子分析天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；85-2恒溫磁力攪拌器 常州國(guó)華電器有限公司；S20臺(tái)式pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州智博瑞儀器制造有限公司；SD恒溫恒濕箱 天津塞得利斯實(shí)驗(yàn)分析儀器制造廠；GZX-9070數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；HY-0580電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī) 上海衡翼精密儀器有限公司；UV-3200PC紫外-可見分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司；Nicolet iS-50傅里葉變換紅外光譜儀 美國(guó)Thermo Scientific公司；EVO-LS10掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM） 德國(guó)Zeiss公司。

1.3 方法

1.3.1 可食膜的制備

圖1為ASWF的制備流程。稱取乳清分離蛋白10 g，于100 mL常溫去離子水中攪拌溶解；稱取適量酪蛋白酸鈉，分散于去離子水中；稱取適量竹葉抗氧化物，分散于去離子水中。將上述3 種溶液混合，加入適量甘油，調(diào)節(jié)pH值，磁力攪拌，充分混合后將其于85 ℃恒溫水浴中加熱30 min，使蛋白質(zhì)變性，制備成復(fù)合蛋白膜溶液。將成膜溶液真空脫氣（0.09 MPa、2 h），平板延流，55 ℃恒溫鼓風(fēng)干燥成膜。將干燥后的膜樣品置于恒溫恒濕箱（23 ℃、相對(duì)濕度50%）中平衡48 h，然后進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)定。

圖1 可食膜制備工藝流程Fig.1 Flow chart of the preparation process of edible films

1.3.2 膜性能指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 厚度

在可食膜樣品上隨機(jī)均勻選取5 個(gè)測(cè)量點(diǎn)（中間1 個(gè)、周圍4 個(gè)），采用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度，計(jì)算平均值，單位mm。

1.3.2.2 機(jī)械性能

參考GB/T 1040.1—2018《塑料 拉伸性能的測(cè)定第1部分：總則》[19]和GB/T 1040.3—2006《塑料 拉伸性能的測(cè)定 第3部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》[20]，采用電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定可食膜的斷裂拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率。將樣品膜裁剪成150 mm×20 mm的矩形，固定在儀器夾具上，實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度為100 mm，測(cè)試速率為300 mm/min，每個(gè)樣品平行測(cè)10 組，計(jì)算平均值。斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別按公式（1）、（2）計(jì)算。

式中：F為試樣發(fā)生斷裂時(shí)對(duì)應(yīng)負(fù)荷/N；b為試樣寬度/mm；h為試樣厚度/mm；D為試樣斷裂時(shí)的標(biāo)距/mm；L為試樣測(cè)量初始標(biāo)距/mm。

1.3.2.3 水蒸氣透過(guò)量

膜的水蒸氣透過(guò)量的測(cè)定參照GB/T 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 杯式法》[21]，將提前烘干的無(wú)水CaCl2放入量杯中，表面鋪平至杯口3 mm位置。將可食膜樣品水平緊密固定于杯口，稱質(zhì)量后將量杯放入恒溫恒濕箱中（38 ℃、相對(duì)濕度90%），每隔一定時(shí)間稱量量杯的質(zhì)量。每個(gè)樣品平行測(cè)3 組，水蒸氣透過(guò)量按公式（3）計(jì)算。

式中：Δm為t時(shí)間內(nèi)試樣增加的質(zhì)量/g；A為樣品透水蒸氣的面積/m2；t為質(zhì)量增量穩(wěn)定后的2 次時(shí)間間隔/h。

1.3.2.4 透光率

參照GB/T 2410—2008《透明塑料透光率和霧度的測(cè)定》[22]分光光度計(jì)法測(cè)定透光率，采用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定可食膜的透光率。將可食膜剪成合適的大小，放置在比色皿內(nèi)，使入射光束垂直通過(guò)樣品，在560 nm波長(zhǎng)處讀取透光率。以不放置樣品時(shí)透光率為100%作為對(duì)照，每個(gè)樣品平行測(cè)3 組，取平均值。

1.3.3 可食膜制備單因素試驗(yàn)

取適量乳清分離蛋白、竹葉抗氧化物、酪蛋白酸鈉，按1.3.1節(jié)步驟制備可食膜。考察成膜材料質(zhì)量比、pH值、甘油質(zhì)量濃度等因素對(duì)可食膜性能指標(biāo)的影響。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)因素水平（表1）。對(duì)某一因素進(jìn)行考察時(shí)，其他因素均選取水平3的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，取平均值。

表1 單因素試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and their coded and actual levels used for single factor experiments

1.3.4 可食膜傅里葉變換紅外光譜分析

采用Nicolet iS-50傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定可食膜的紅外吸收光譜，光譜范圍525～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32，分辨率4.000 cm-1。

1.3.5 可食膜SEM觀察

采用SEM觀察可食膜的表面和截面形貌。利用導(dǎo)電膠帶將適量可食膜樣品黏至樣品臺(tái)，用離子濺射儀在樣品表面鍍厚度10 nm的金膜，然后放入顯微鏡腔室中進(jìn)行掃描?？墒衬さ谋砻嫘蚊埠徒孛嫘蚊卜謩e在放大1 000 倍和500 倍條件下觀察。

1.3.6 可食膜的保鮮實(shí)驗(yàn)

以未經(jīng)消毒滅菌處理的魷魚干樣品為試樣，進(jìn)行可食膜對(duì)實(shí)際樣品的保鮮實(shí)驗(yàn)。

不添加竹葉抗氧化物，其他條件選擇制備ASWF的最優(yōu)水平，制備乳清蛋白膜，比較乳清分離蛋白膜與ASWF對(duì)魷魚干的保鮮效果。以未經(jīng)滅菌處理的魷魚干為試樣，對(duì)照組直接用普通聚乙烯（polyethylene，PE）膜進(jìn)行包裝，實(shí)驗(yàn)組分別用乳清分離蛋白膜和ASWF進(jìn)行內(nèi)包裝后再用普通PE膜進(jìn)行包裝。包裝好的樣品于室溫（（25±2）℃）下存放7 d后，從與包裝袋直接接觸的魷魚干表層取樣檢測(cè)菌落總數(shù)和過(guò)氧化值，每組設(shè)置3 個(gè)平行，取平均值。菌落總數(shù)、過(guò)氧化值的測(cè)定分別參考GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[23]、GB 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》[24]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性分析采用Duncan’s法，采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 可食膜的厚度

膜材料的厚度會(huì)影響其機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性。在可食膜的制備過(guò)程中，對(duì)其厚度影響較大的因素是成膜材料的質(zhì)量比[25]。如表2所示，隨著成膜材料質(zhì)量比的變化，膜的厚度沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，在0.056～0.064 mm之間，且各厚度之間沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）。Mostafavi等[26]研究表明，成膜過(guò)程中每單位平板面積的薄膜溶液干質(zhì)量是保持不變的。因此可推測(cè)，在薄膜性能指標(biāo)的測(cè)定分析中，任何差異都不是由于厚度不同造成的。

表2 成膜材料質(zhì)量比對(duì)可食膜厚度的影響Table 2 Effect of film-forming material composition on thickness of edible films

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 成膜材料質(zhì)量比的影響

表3為成膜材料質(zhì)量比對(duì)可食膜斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量和透光率的影響。隨著竹葉抗氧化物含量的增加，斷裂拉伸強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)m（竹葉抗氧化物）∶m（酪蛋白酸鈉）∶m（乳清分離蛋白）為1∶1∶10時(shí)，斷裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值（17.10 MPa）。這是因?yàn)樵诩訜釛l件下，乳清分離蛋白和酪蛋白酸鈉兩者的蛋白分子變性，分子內(nèi)部的部分二硫鍵、巰基和疏水基團(tuán)暴露出來(lái)，在干燥過(guò)程中，蛋白鏈間發(fā)生更強(qiáng)烈的反應(yīng)，形成分子間的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[27-28]。而竹葉抗氧化物的小顆粒有效分布在乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，形成了更加致密的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致斷裂拉伸強(qiáng)度增大。而繼續(xù)增多的竹葉抗氧化物可能會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，使其在乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中分布不均，一定程度上破壞了可食膜均勻致密的結(jié)構(gòu)，因此斷裂拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)下降現(xiàn)象。同時(shí)，竹葉抗氧化物中含有的小顆粒物質(zhì)會(huì)帶來(lái)一定的分子內(nèi)作用力，減小了膜的拉伸柔韌性，因此斷裂伸長(zhǎng)率下降。

隨著竹葉抗氧化物比例的增加，膜的水蒸氣透過(guò)量呈減小趨勢(shì)。這是因?yàn)橹袢~抗氧化物中黃酮、酚酸、內(nèi)酯等活性物質(zhì)的小尺寸效應(yīng)一定程度增加了可食膜的比表面積，其含有的—OH基團(tuán)暴露出來(lái)，與乳清分離蛋白形成氫鍵，使水分子通過(guò)膜的路徑更為曲折。同時(shí)，黃酮、酚酸、內(nèi)酯等小分子的加入使薄膜的透光率整體呈緩慢下降趨勢(shì)。隋思瑤等[29]在乳清蛋白膜中添加山梨醇，薄膜的透濕性和透光率也出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。

綜合考慮復(fù)合膜的斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量、透光率等，選擇成膜材料質(zhì)量比m（竹葉抗氧化物）∶m（酪蛋白酸鈉）∶m（乳清分離蛋白）＝1∶1∶10較為合適。

表3 成膜材料質(zhì)量比對(duì)可食膜性能的影響Table 3 Effect of film-forming material composition on performance of edible films

2.2.2 pH值的影響

圖2 pH值對(duì)可食膜性能的影響Fig.2 Effect of film-forming solution pH on performance of edible films

圖2 為p H 值對(duì)可食膜斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量和透光率的影響。隨著pH值的增大，可食膜的斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率呈先增大后減小趨勢(shì)，pH值為8～9時(shí)，斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較高。分析原因可能為酪蛋白酸鈉在堿性條件下乳化能力較強(qiáng)，乳清分離蛋白在pH值達(dá)到9時(shí)黏度大幅增加[30]。因此在pH 8～9范圍內(nèi)，乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉分子結(jié)構(gòu)融合性好，也促進(jìn)了竹葉抗氧化物在乳清分離蛋白/酪蛋白酸鈉分子結(jié)構(gòu)中的分布，導(dǎo)致膜的結(jié)構(gòu)致密，所以斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率增大。而當(dāng)pH值繼續(xù)增大，蛋白分子開始發(fā)生堿水解，膜結(jié)構(gòu)被破壞，因此斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均出現(xiàn)下降[31-32]。同理，可食膜的水蒸氣透過(guò)量在pH值為8～9時(shí)較低，此時(shí)膜的結(jié)構(gòu)較為致密，阻礙水蒸氣的通過(guò)。pH 6～10范圍內(nèi)，膜的透光率呈緩慢上升趨勢(shì)，整體變化不明顯。

綜合考慮復(fù)合膜的斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量、透光率等，選擇pH值為8～9較為合適。

2.2.3 甘油質(zhì)量濃度的影響

圖3 甘油質(zhì)量濃度對(duì)可食膜性能的影響Fig.3 Effect of glycerol concentration on performance of edible films

圖3為甘油質(zhì)量濃度對(duì)可食膜斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量和透光率的影響。隨著甘油質(zhì)量濃度由0.02 g/mL上升至0.06 g/mL，膜的斷裂拉伸強(qiáng)度由21.0 MPa下降至16.1 MPa，而膜的斷裂伸長(zhǎng)率由26.5%上升至37.4%。這是因?yàn)樘砑痈视秃?，甘油進(jìn)入到膜的大分子鏈間，破壞原來(lái)的分子結(jié)構(gòu)，使分子間作用力減弱，所以斷裂拉伸強(qiáng)度減小。此外，甘油能增加膜溶液中的黏稠度，增強(qiáng)分子鏈流動(dòng)性，使制得的復(fù)合膜柔韌性更強(qiáng)，所以斷裂伸長(zhǎng)率增大[33]。隨著含油量的增大，復(fù)合膜的機(jī)械阻力減弱，拉伸性能增強(qiáng)，該結(jié)果與Galus等[34]的研究結(jié)果一致。

膜的水蒸氣透過(guò)量隨著甘油質(zhì)量濃度的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)。甘油作為增塑劑，含有親水基團(tuán)，具有較強(qiáng)極性。甘油的加入可與成膜大分子間形成氫鍵等化學(xué)鍵，一定程度上阻礙了水分子的通過(guò)，因此水蒸氣透過(guò)量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。而當(dāng)甘油的用量繼續(xù)增加，其與成膜大分子間形成的氫鍵鍵合力已經(jīng)大于各分子內(nèi)的氫鍵鍵合力，導(dǎo)致膜的分子結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生空隙[35]。同時(shí)甘油會(huì)在膜的表面吸附水蒸氣，加快水蒸氣通過(guò)膜的擴(kuò)張速率，從而提高膜的水蒸氣透過(guò)性能[36]。李帥等[37]在大豆分離蛋白可食膜工藝優(yōu)化中也發(fā)現(xiàn)隨著甘油質(zhì)量濃度的增加，可食膜透濕性呈先減小后增大的趨勢(shì)。隨著甘油質(zhì)量濃度的增加，薄膜透光率逐漸增大。食品包裝材料具備較低的透濕率和透光率，有利于阻止水分和光照對(duì)食品品質(zhì)的損壞。

綜合考慮復(fù)合膜的斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)量、透光率等，選擇甘油質(zhì)量濃度為0.04 g/mL較為合適。在此條件下，制備的ASWF斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為18.4 MPa、32.8%，水蒸氣透過(guò)量和透光率分別為10.86 g/（m2·d）、90.2%。

2.3 可食膜傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果

圖4為成膜材料（乳清分離蛋白）和可食膜ASWF在波數(shù)525～4 000 cm-1處的傅里葉變換紅外光譜圖。其中乳清分離蛋白的特征吸收峰主要有3 277 cm-1附近出現(xiàn)的N—H伸縮振動(dòng)峰、2 927 cm-1和2 853 cm-1附近的C—H鍵伸縮振動(dòng)峰。1 635 cm-1附近為酰胺I帶C—O伸縮振動(dòng)峰，1 526 cm-1和1 389 cm-1附近分別為酰胺II帶N—H彎曲振動(dòng)吸收峰和酰胺III帶N—H變形峰及C—N伸縮振動(dòng)峰。竹葉抗氧化物的特征吸收峰主要有3 264 cm-1附近的酚羥基吸收峰、2 981 cm-1和2 885 cm-1附近的飽和C—H伸縮振動(dòng)特征吸收峰；羰基的伸縮振動(dòng)區(qū)域在1 900～1 500 cm-1，1 680 cm-1和1 604 cm-1附近為黃酮羰基吸收峰；1 442 cm-1附近為苯環(huán)骨架振動(dòng)峰，885 cm-1附近為C—H的彎曲振動(dòng)吸收峰。這些吸收峰與前人研究所得黃酮類化合物吸收峰[38-39]一致。

將ASWF的吸收峰與乳清分離蛋白和竹葉抗氧化物的吸收峰對(duì)比，發(fā)現(xiàn)ASWF在乳清分離蛋白的基礎(chǔ)上增加了1 442 cm-1附近的苯環(huán)骨架振動(dòng)峰、885 cm-1附近C—H的彎曲振動(dòng)峰，均為竹葉黃酮的特征峰。同時(shí)，其酰胺I帶、酰胺II帶和酰胺III帶的吸收峰出現(xiàn)位置分別在波數(shù)1 617、1 511 cm-1和1 405 cm-1處。和乳清分離蛋白相比，ASWF的酰胺I帶和酰胺II帶向低波數(shù)方向移動(dòng)，酰胺III帶向高波數(shù)方向移動(dòng)，說(shuō)明在成膜過(guò)程中，各組分間形成了新的共價(jià)鍵或者氫鍵，使ASWF分子整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化，宏觀上表現(xiàn)為ASWF具有良好的抗拉強(qiáng)度，微觀上表現(xiàn)為ASWF內(nèi)部結(jié)構(gòu)乳化致密。

圖4 可食膜傅里葉變換紅外光譜圖Fig.4 FTIR spectra of edible films

2.4 可食膜SEM圖觀察結(jié)果

圖5 為最優(yōu)工藝條件制備得到的乳清分離蛋白和ASWF表面和截面的SEM圖，可清晰地觀察到可食膜體系內(nèi)部結(jié)合情況。通過(guò)觀察可知，乳清分離蛋白膜表面形貌平整光滑、成膜均勻；ASWF表面比較平整，大部分區(qū)域成膜均勻，小部分區(qū)域分布有顆粒狀物質(zhì)團(tuán)聚。古麗巴哈爾·卡吾力等[40]在對(duì)枸杞黃酮的研究中發(fā)現(xiàn)，SEM比例尺100 μm條件下觀察到枸杞黃酮存在聚集態(tài)，因此推測(cè)圖5A2中10 μm比例尺下觀察到的ASWF中顆粒狀物質(zhì)可能為竹葉提取物中黃酮等小分子的聚集物。圖5B1和圖5B2中膜的截面形貌均呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布，無(wú)分層現(xiàn)象。但乳清分離蛋白膜中有少許孔洞出現(xiàn)，ASWF呈現(xiàn)出更為致密的結(jié)構(gòu)。這說(shuō)明加入竹葉抗氧化物后，成膜液中蛋白分子與黃酮、酚酸等小分子物質(zhì)分散更加均勻，相容性更好，分子間各基團(tuán)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生較強(qiáng)的吸引力，促進(jìn)了各分子間的交聯(lián)。類似研究發(fā)現(xiàn)，多酚化合物與大豆蛋白之間的相互作用導(dǎo)致蛋白膜鏈間空間減少，結(jié)構(gòu)更緊密[41-42]。

圖5 乳清分離蛋白和ASWF SEM圖Fig.5 SEM images of WPI and ASWF edible films

2.5 可食膜對(duì)魷魚干的保鮮效果

魷魚干營(yíng)養(yǎng)豐富，適合微生物生存，脂肪含量較高、容易氧化，商品價(jià)值易受到影響。表4為各組魷魚干在室溫下貯藏7 d后菌落總數(shù)和過(guò)氧化值的測(cè)定結(jié)果。經(jīng)檢驗(yàn)，魷魚干樣品的初始菌落總數(shù)為7.53×104CFU/g，初始過(guò)氧化值為0.216%。存放7 d后，普通PE膜和乳清分離蛋白膜包裝的魷魚干菌落總數(shù)分別為3.12×105、2.86×105CFU/g，過(guò)氧化值分別為0.285%、0.276%。A S W F 包裝的魷魚干菌落總數(shù)和過(guò)氧化值分別為7.84×104CFU/g、0.224%?？梢姡榍宸蛛x蛋白膜對(duì)抑制魷魚干微生物繁殖和脂肪氧化有一定的效果，而添加竹葉抗氧化物后制得的ASWF對(duì)魷魚干貯藏保鮮有更明顯的作用。有研究表明，竹葉提取物中的黃酮類物質(zhì)[43]、酚類物質(zhì)[44]具有良好的抑菌效果，因此ASWF能夠抑制魷魚干中微生物增長(zhǎng)。同時(shí)，竹葉抗氧化物中含有的黃酮、多酚、多糖等活性物質(zhì)具有抗氧化作用，能夠抑制魷魚干脂肪氧化。樓鼎鼎等[45]的研究也表明，添加竹葉抗氧化物提高了中式香腸的抗氧化性能。

表4 貯藏7 d可食膜對(duì)魷魚干的保鮮效果Table 4 Effect of edible films on preservation of dried squid after preservation of 7-day

3 結(jié) 論

通過(guò)單因素試驗(yàn)考察可食膜的性能指標(biāo)，得到ASWF的最佳制備條件：成膜材料m（竹葉抗氧化物）∶m（酪蛋白酸鈉）∶m（乳清分離蛋白）為1∶1∶10，pH值為8～9，甘油質(zhì)量濃度為0.04 g/mL。在此條件下，得到的可食膜斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別達(dá)18.4 MPa和32.8%，水蒸氣透過(guò)量為10.86 g/（m2·d），透光率為90.2%，具備良好的物理性能。傅里葉變換紅外光譜和SEM表征結(jié)果顯示成膜材料之間具有良好的相容性。保鮮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，貯存7 d后，ASWF包裝的魷魚干菌落總數(shù)和過(guò)氧化值分別為7.84×104CFU/g、0.224%，明顯低于普通PE膜（3.12×105CFU/g、0.285%）。添加竹葉抗氧化物提高了可食膜對(duì)魷魚干的保鮮效果，ASWF具備良好的微生物抑制作用和抗氧化作用。

本實(shí)驗(yàn)以竹葉抗氧化物、酪蛋白酸鈉和乳清分離蛋白為原材料制備可食膜，拓寬了竹葉抗氧化物的應(yīng)用范圍，在可降解保鮮包裝領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。