茶多酚對(duì)脫脂豆粕膜性能 及抗氧化性的影響

孫琳琳,田 波,岳 瑩,王一瀟,管勇佳,陳曉梅,王 婷

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

近年來,合成薄膜帶來的全球性白色污染日益顯著,綠色環(huán)保、易于降解的包裝膜得到廣泛的關(guān)注與研究。生產(chǎn)可食性包裝膜的主要材料是天然的可食性生物大分子,按成膜材料種類的不同可以將可食性包裝膜分為蛋白類、碳水化合物類、脂類和復(fù)合類,其中,蛋白質(zhì)類膜在食品領(lǐng)域應(yīng)用較多。蛋白質(zhì)是通過非共價(jià)鍵結(jié)合的,具有無定形三維結(jié)構(gòu)的天然聚合物。玉米蛋白、小麥蛋白、大豆蛋白和花生蛋白等植物的蛋白都可用于生產(chǎn)可食性包裝膜[1]。其中,大豆蛋白中存在大量的氫鍵、疏水相互作用、離子鍵等,使其具有很好的成膜性,因此大豆蛋白膜在食品包裝及可降解生物材料領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力[2]。

在中國(guó),大豆是一種種植廣泛,產(chǎn)量高,價(jià)格低的農(nóng)產(chǎn)品,主要用途是榨取油脂,榨油后的副產(chǎn)物為脫脂豆粕。脫脂豆粕加工成的大部分產(chǎn)品均可用作制備可食性膜的原料,常見的有以大豆分離蛋白為原料制備的可食性蛋白膜,還有一些是以大豆?jié)饪s蛋白為原料制備的濃縮蛋白膜以及以豆渣為原料的豆渣膜等。本文選擇以脫脂豆粕為原料制備可食性豆粕膜省略了繁瑣的蛋白提取工藝過程,更重要的是降低了原材料的成本與能源消耗。石云嬌[3]通過對(duì)大豆蛋白基明膠復(fù)合膜穩(wěn)定性的研究,得出戊二醛交聯(lián)更適合采用蒸汽而不是配制成戊二醛溶液。董增[4]以大豆分離蛋白為基本材料制備蛋白膜,對(duì)成膜配方進(jìn)行優(yōu)化。

大豆蛋白在世界范圍內(nèi)食物消費(fèi)中起著重要的作用,既具有高營(yíng)養(yǎng)性,可以為人類提供優(yōu)質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)和健康,又具有優(yōu)良的功能性。大豆分離蛋白具有成膜性好、阻氧性高、阻油性好等優(yōu)點(diǎn),但膜脆性大、柔韌性低、阻濕和機(jī)械性能較差[5]。因此,需要通過改性劑來提升性能。傳統(tǒng)的改性劑存在安全隱患,天然多酚類改性劑優(yōu)勢(shì)更為明顯。茶多酚是從茶葉中提取的一種天然的抗菌、抗氧化劑,已于1991年被列入食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[6],其抗氧化作用主要由于兒茶素分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基,能中止脂肪酸自動(dòng)氧化過程中的連鎖反應(yīng)[7]。同時(shí),茶多酚具有穩(wěn)定氫鍵結(jié)構(gòu)的能力,可以改變聚合物結(jié)構(gòu),使大豆蛋白穩(wěn)定性提高[8]。于林[9]研究茶多酚改性后的膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜對(duì)冷藏斜帶石斑魚的保鮮效果,結(jié)果證明茶多酚可有效延緩斜帶石斑魚的腐敗。添加抗氧化劑的可食性膜,可以更有效地抑制鮮切果蔬的軟化和霉變[10]。由于果蔬中維生素等微量營(yíng)養(yǎng)素含量低,通過可食性膜滲入此類營(yíng)養(yǎng)物,可以提高一些果蔬的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[11]。茶多酚同色素的氧化可使食物的顏色發(fā)生改變,茶多酚具有強(qiáng)還原性,可防止天然色素(如胡蘿卜素、葉綠素、紅花黃、維生素B2和胭脂紅等)受光氧化作用而褪色,對(duì)色素的穩(wěn)定有一定的功效[12]。

本文將天然抗氧化劑茶多酚加入脫脂豆粕制備可食性膜,研究茶多酚對(duì)脫脂豆粕膜阻隔性能和抗拉強(qiáng)度的影響,并將制得的成膜液涂抹于蘋果切片表面,對(duì)其護(hù)色效果進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),為其在表面易被氧化的食品護(hù)色方面的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脫脂豆粕 蛋白含量為48.9%,水分13%,粗纖維3.6%,脂肪0.9%,灰分5.8%,山東禹王食品有限公司;茶多酚(以兒茶素95%計(jì)) 鄭州中成食品添加劑有限公司;丙三醇、氫氧化鉀 天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司;亞硫酸鈉 天津市紅巖化學(xué)試劑廠;無水氯化鈣、溴化鉀 中國(guó)天津市巴斯夫化工有限公司;富士蘋果 市售。

PVC磨砂塑料板 規(guī)格16 cm×24 cm×1 cm,自制模具;TA-XTplus型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro System公司;HPG-9245型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司;HH-4型數(shù)顯恒溫?cái)嚢杷″?江蘇金壇區(qū)西城新瑞儀器廠;AL204電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;Sartorius PB-10酸度計(jì) 德國(guó)賽多利斯;Ⅱ型電子數(shù)顯卡尺(0～150 mm) 哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司;DC-P3型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì) 北京市興光測(cè)色儀器公司。

1.2 含茶多酚脫脂豆粕可食性膜的制備

參照并改進(jìn)郭叢珊[13]方法制備茶多酚脫脂豆粕膜。將脫脂豆粕粉碎過100目篩,稱取8 g脫脂豆粕粉加入100 mL蒸餾水中混合均勻,緩慢加入4 g甘油,0.1 g Na2SO3,磁力攪拌20 min,使其混合均勻。調(diào)節(jié)溶液的pH至8.0,在85 ℃水浴鍋中反應(yīng)25 min,冷卻至室溫,分別向其中加入0、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%和0.35%茶多酚,磁力攪拌20 min,使其充分溶解并反應(yīng)。排除氣泡,量取成膜液75 mL,均勻流延鋪滿整個(gè)PVC模板,在60 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘6 h。取出模具,在室溫下回軟30 min,小心揭膜,室溫保存48 h后進(jìn)行性能測(cè)試。

1.3 膜性能測(cè)定

1.3.1 膜厚度 用千分尺對(duì)膜厚度進(jìn)行測(cè)量,隨機(jī)選擇膜上的八個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果取其平均值。

1.3.2 透光率 將成品膜裁剪成長(zhǎng)50 mm,寬10 mm的長(zhǎng)條,使其貼于紫外分光光度計(jì)的比色皿的一側(cè)表面。設(shè)定檢測(cè)波長(zhǎng)為600 nm,測(cè)定其吸光度。每組樣品取3個(gè)平行試樣測(cè)定,最終取平均值。以空比色皿作為空白對(duì)照,其透光率為:

式中:A為膜在600 nm波長(zhǎng)下的吸光度;FT為膜的厚度(mm)。

1.3.3 CO2透過率 根據(jù)肖志剛[14]的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),稱取5 mL蒸餾水于50 mL錐形瓶中,向錐形瓶中不斷加入氫氧化鉀攪拌溶解直至飽和。錐形瓶口用膜覆蓋,扎緊稱重后置于空氣中,每天稱重二次并記錄稱重時(shí)間,持續(xù)2 d,通過錐形瓶重量的增加量來計(jì)算二氧化碳的透過率,每組取三個(gè)膜樣品進(jìn)行測(cè)定。

式中:PCO2為二氧化碳透過率(g/h);Δm為錐形瓶的增加量(g);S為膜的面積(m2);T為測(cè)定時(shí)間間隔(h)。

1.3.4 抗拉強(qiáng)度(Tensile Strength,TS) 利用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)復(fù)合膜樣品的拉伸強(qiáng)度(TS)進(jìn)行測(cè)定。將膜剪成100 mm×10 mm的長(zhǎng)條狀,將膜固定在質(zhì)構(gòu)儀的探頭上,設(shè)置其最小感應(yīng)力值為5 g,拉伸速度為50 mm/min。探頭將復(fù)合膜緩慢向上拉起,直至復(fù)合膜發(fā)生斷裂。根據(jù)ASTM[15],計(jì)算膜的拉伸強(qiáng)度,每組取三個(gè)平行樣品測(cè)定。

式中:TS為拉伸強(qiáng)度,MPa;F為膜樣品斷裂時(shí)承受的最大應(yīng)力,N;FT為膜的厚度,mm;B為膜的寬度,mm。

1.3.5 水蒸氣透過系數(shù)(Water Vapour Permeability,WVP) 按葉保平[16]的方法并進(jìn)行改良,稱取4 g無水氯化鈣(使用前磨成粉,105 ℃烘箱中干燥2 h)于稱量瓶中,將膜裁剪成略大于瓶口的膜形狀,扎緊瓶口對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格密封并稱重,將其放到相對(duì)濕度為81%的干燥器中,濕度環(huán)境用飽和溴化鉀溶液控制,每12 h稱一次稱量瓶的質(zhì)量,持續(xù)2 d。水蒸氣透過系數(shù)按下式計(jì)算:

式中:WVP為水蒸氣透過系數(shù),g·mm/(m2d·kPa);Δm為T時(shí)間內(nèi)稱量瓶質(zhì)量變化量,g;FT為膜的厚度,mm;S為膜的有效面積,m2;ΔP為膜兩側(cè)的水蒸氣壓差,kPa。

純水25 ℃時(shí)的飽和水蒸汽壓為3.1671 kPa,KBr飽和溶液的水蒸汽壓為純水的81%。

1.4 涂膜液抗氧化能力測(cè)定

1.4.1 1,1-二苯基-2,3硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力 采用Xue等的方法[17]測(cè)定,取0.1 mol/L的DPPH乙醇溶液2.9 mL,加入0.1 mL的成膜液,混勻后室溫下避光反應(yīng)30 min,以無水乙醇為空白在波長(zhǎng)為517 nm的紫外分光光度計(jì)中測(cè)定吸光值A(chǔ)0。同時(shí)做空白對(duì)照,相同條件下,測(cè)定0.1 mL蒸餾水和2.9 mL DPPH溶液的吸光值A(chǔ)1;測(cè)定0.1 mL的成膜液和2.9 mL乙醇溶液的吸光度A2,結(jié)果按下式計(jì)算:

式中:A0為樣品的吸光度;A1為樣品空白的吸光度;A2為試劑空白的吸光度。

1.4.2 鐵還原抗氧化能力(Ferric reducing antioxidant power,FRAP) 采用Oyaizu[18]方法進(jìn)行鐵還原抗氧化能力實(shí)驗(yàn),量取0.1 mL成膜液與0.4 mL 0.2 mol/L磷酸緩沖液(pH6.6)和0.5 mL 0.1%(W/V)鐵氰化鉀溶液,混合均勻。將混合物在50 ℃下反應(yīng)20 min,然后將0.5 mL 10%(W/V)三氯乙酸添加到混合物中,并以3000 r/min離心10 min。取上層溶液0.5 mL與0.5 mL的蒸餾水和0.1 mL 0.1%(W/V)氯化鐵混合,在700 nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí),以相同體積的蒸餾水代替成膜液做空白對(duì)照,吸光度越大表示還原能力越強(qiáng)。

1.5 茶多酚脫脂豆粕膜結(jié)構(gòu)表征

1.5.1 紅外光譜分析 對(duì)茶多酚脫脂豆粕膜配方進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)添加0.15%的茶多酚脫脂豆粕膜進(jìn)行紅外光譜測(cè)定,膜經(jīng)干燥后,與溴化鉀按(1∶100)研磨混勻,經(jīng)壓片機(jī)上壓制成透明的薄膜后。采用紅外分光光譜儀,接收4000～400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)膜的紅外吸收光譜圖。以不添加茶多酚的脫脂豆粕膜做對(duì)照。

1.5.2 掃描電鏡分析 制備最優(yōu)配方的茶多酚脫脂豆粕膜,將待測(cè)的膜試樣制成1 cm×1 cm的正方形,并使用鋒利刀片切取膜的截面,將膜樣品按實(shí)驗(yàn)觀察順序,粘貼到圓形樣品臺(tái)上,并對(duì)其表面和截面進(jìn)行噴金鍍膜處理,利用掃描電鏡對(duì)膜樣品進(jìn)行拍照觀察。樣品處理后,放入掃描電鏡觀察室,并抽真空,施加5.0 kV電壓,調(diào)整尺寸,將焦距調(diào)節(jié)清晰后,對(duì)試樣表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。掃描電鏡的放大倍數(shù)選擇500倍和1500倍,拍攝膜表面和斷面圖像。以不添加茶多酚的脫脂豆粕膜做對(duì)照。

1.6 涂膜液對(duì)蘋果切片顏色的影響

選用易褐變的蘋果切片為研究對(duì)象,將富士蘋果,切成直徑為40 mm,高度為6 mm的圓片。按照1.2的方法制備含茶多酚的脫脂豆粕可食性涂膜液。將新鮮剛切片的蘋果隨機(jī)分組,放入涂膜液中浸泡1 min,撈出后室溫下平放在桌面上自然晾干。實(shí)驗(yàn)分為三組,分別為涂膜空白組、茶多酚空白組以及含不同濃度的茶多酚涂膜組。

用色差計(jì)對(duì)蘋果切片進(jìn)行顏色的測(cè)定,標(biāo)準(zhǔn)白板灰板對(duì)儀器背景值進(jìn)行校準(zhǔn)。每組樣品做兩次平行,測(cè)定膜的L*、a*和b*值[19]。蘋果褐變指數(shù)(BI)按下式計(jì)算:

1.7 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用Excel、SPSS 17.0等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行方差分析,數(shù)據(jù)用X±SE表示,p<0.05表示顯著,p>0.05表示不顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 茶多酚濃度對(duì)膜厚度和透光率的影響

由表1可知,茶多酚添加量對(duì)膜厚度的影響不顯著,添加茶多酚對(duì)膜透光率的影響不顯著,茶多酚不是影響膜厚度和透光率的主要因素。

表1 茶多酚濃度對(duì)膜厚度和透光率的影響Table 1 Effects of tea polyphenols on the thickness and transmittance of composite films

注:同列中字母不同表示差異顯著(p<0.05)。

2.2 茶多酚對(duì)脫脂豆粕膜CO2透過率的影響

由圖1可知,隨著茶多酚濃度的增大,膜的CO2透過率先減小后增大。當(dāng)茶多酚濃度為0.20%時(shí),CO2透過率最小為0.33 g/h·m2,相比未添加茶多酚的脫脂豆粕膜降低了43.10%。這是因?yàn)椴瓒喾优c蛋白質(zhì)之間反應(yīng),通過疏水作用交聯(lián)形成更加致密的結(jié)構(gòu),減小了膜內(nèi)分子的空隙,阻礙CO2的透過?？苷20]認(rèn)為,茶多酚與蛋白之間的作用是動(dòng)態(tài)平衡。Siebert Karl Joseph[21]認(rèn)為,只有當(dāng)茶多酚和蛋白質(zhì)兩者的濃度比適中,結(jié)合位點(diǎn)的總數(shù)大體相等時(shí),形成的絡(luò)合物最多。此時(shí)形成的茶多酚脫脂豆粕膜的CO2透過率最小,當(dāng)茶多酚濃度超過0.20%時(shí),CO2透過率略增大。

圖1 茶多酚濃度對(duì)膜CO2透過率的影響Fig.1 Effect of tea polyphenol content on membrane CO2 permeation rate注:不同字母表示差異顯著(p<0.05)。圖2、圖3同。

2.3 茶多酚對(duì)豆粕膜抗拉強(qiáng)度的影響

由圖2可知,添加茶多酚可以使脫脂豆粕成膜液抗拉強(qiáng)度(TS)呈先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)茶多酚添加量為0.20%時(shí),膜的TS由原來的5.61 MPa增加為6.49 MPa,抗拉強(qiáng)度增加了15.69%。Strauss等[22]推測(cè),蛋白成膜過程中酚類物質(zhì)及其氧化產(chǎn)物(醌類物質(zhì))可能與蛋白多肽鏈上的氨基和巰基側(cè)鏈交聯(lián)生成C-N或C-S非還原性共價(jià)鍵,形成高分子共價(jià)聚合物,從而使蛋白膜剛性增強(qiáng),柔韌度減弱。T Sivarooban[23]認(rèn)為,含葡萄籽提取物的大豆分離蛋白膜抗拉強(qiáng)度的增大,是由于葡萄籽提取物中的酚類物質(zhì),大豆蛋白分子與酚類物質(zhì)通過氫鍵交聯(lián)。酚類物質(zhì)可以增加成膜液分子間的交聯(lián),促進(jìn)蛋白鏈間相互作用,穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)和降低增塑劑的影響。當(dāng)茶多酚濃度大于0.20%時(shí),茶多酚與脫脂豆粕蛋白生成的氫鍵數(shù)目飽和,茶多酚濃度的繼續(xù)增大對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響不大。

圖2 茶多酚濃度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of tea polyphenol content on tensile strength

2.4 茶多酚對(duì)水蒸氣透過系數(shù)(WVP)的影響

由圖3可知,茶多酚可以使脫脂豆粕膜的水蒸氣透過系數(shù)降低。結(jié)果表明茶多酚的濃度為0.20%時(shí),水蒸氣透過系數(shù)最小。比未添加茶多酚的脫脂豆粕膜水蒸氣透過系數(shù)降低了18.49%。膜的水蒸氣透過系數(shù)隨茶多酚添加量的增大逐漸減小。這可能是由于茶多酚中的大分子酚羥基與脫脂豆粕蛋白質(zhì)分子中的氨基或羧基通過氫鍵結(jié)合,從而加強(qiáng)成膜液中分子之間的交聯(lián)作用,使阻水性增強(qiáng)[24]。Bodini[25]等人認(rèn)為,如果茶多酚與蛋白側(cè)鏈的極性集團(tuán)結(jié)合,蛋白中的極性集團(tuán)就不會(huì)和水分子結(jié)合,既減少了膜的水分含量,也減小了水分穿過基質(zhì)的轉(zhuǎn)移速率。

圖3 茶多酚濃度對(duì)水蒸氣透過系數(shù)的影響Fig.3 Effect of tea polyphenol content on membrane water vapor permeability

2.5 茶多酚對(duì)脫脂豆粕成膜液抗氧化性質(zhì)的影響

DPPH自由基清除能力是評(píng)價(jià)物質(zhì)抗氧化能力的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。由圖4可知,茶多酚的加入使成膜液的DPPH自由基清除能力和三價(jià)鐵還原能力得到了顯著提高。成膜液DPPH自由基清除能力由5.00%提高到33.29%。當(dāng)茶多酚添加量增加至0.15%后,成膜液DPPH自由基清除能力趨于平緩,上升速度變慢,當(dāng)茶多酚濃度達(dá)到0.35%時(shí),DPPH清除能力再次升高，最高可達(dá)到33.29%。成膜液中不添加茶多酚時(shí),同樣具有DPPH自由基清除能力和三價(jià)鐵還原能力。這可能是由于脫脂豆粕中富含高濃度的異黃酮,而異黃酮具有抗氧化性。此外其他研究者的報(bào)道也有相同的結(jié)果。胡湘蜀[26]研究發(fā)現(xiàn),疏水鍵是多酚-蛋白質(zhì)結(jié)合的主要形式,疏水結(jié)合廣泛發(fā)生在多酚分子的苯環(huán)及蛋白質(zhì)分子的疏水部分之間。茶多酚與蛋白質(zhì)分子疏水部分結(jié)合后,茶多酚添加量的增多使成膜液中酚羥基的數(shù)目逐漸增多,DPPH自由基清除率不斷增加。Kang[27]等提出,大豆蛋白中某些氨基酸,如半胱氨酸、酪氨酸、色氨酸和組氨酸是強(qiáng)力的自由基清除劑,表現(xiàn)出抗氧化性。

隨著茶多酚濃度增大,吸光度增大,說明成膜液還原力增大。當(dāng)茶多酚濃度為0.15%時(shí),隨茶多酚濃度增加,吸光度保持平緩,可能是由于茶多酚中活性抗氧化基團(tuán)與蛋白結(jié)合。Giménez[28]認(rèn)為,如果茶多酚的活性基團(tuán)與蛋白質(zhì)結(jié)合,形成的多酚-蛋白復(fù)合物會(huì)抑制抗氧化活性。

圖4 茶多酚濃度對(duì)成膜液抗氧化性質(zhì)的影響Fig.4 Effects of tea polyphenols on the antioxidant properties of film forming solution

2.6 茶多酚脫脂豆粕膜結(jié)構(gòu)表征

2.6.1 紅外光譜測(cè)定 紅外光譜中蛋白質(zhì)典型酰胺條帶在3400 cm-1處,主要是O-H伸縮振動(dòng)引起的吸收峰;在1700～1600 cm-1范圍內(nèi),該特征峰的產(chǎn)生主要是由于C=O伸縮振動(dòng),該峰對(duì)蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)相當(dāng)敏感;在1600～1500 cm-1范圍內(nèi),吸收峰主要是C-N伸縮振動(dòng)和N-H彎曲振動(dòng)引起的[29]。由圖5可以看出,紅外圖譜在1386、1530.89、1641.46、3308 cm-1處有明顯的典型蛋白酰胺峰吸收。但添加茶多酚的膜與未添加茶多酚的脫脂豆粕膜在波長(zhǎng)為4000～500 cm-1范圍內(nèi)吸收峰位置沒有發(fā)生明顯的位移,說明沒有生成新的官能團(tuán),但峰強(qiáng)卻有大幅度增加,說明茶多酚的加入增加了肽鏈中羥基的數(shù)量,同時(shí)引入多個(gè)C=O鍵,造成吸收峰強(qiáng)度的增加。特征條帶峰強(qiáng)的增加表明茶多酚的加入使分子間的作用力增強(qiáng),沒有峰移現(xiàn)象說明蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變。

圖5 紅外光譜圖Fig.5 Infrared spectrogram

2.6.2 掃描電鏡觀察結(jié)果 由圖6A、圖6B可以觀察出,添加茶多酚的膜表面比脫脂豆粕膜表面更加光滑。圖6C、圖6D顯示,茶多酚脫脂豆粕膜的結(jié)構(gòu)更為緊密有序。從截面圖中能夠直觀清晰的觀察膜內(nèi)部的結(jié)合情況。由圖6E和圖6F能夠看出,脫脂豆粕膜截面存在大的孔隙,空隙直徑全部在100 μm以上,最大可達(dá)180 μm,蛋白質(zhì)分子間的排列無規(guī)律;而添加茶多酚的膜,在放大同樣倍數(shù)后,膜中仍存在一些孔隙,但孔隙分布均勻,空隙直徑小于30 μm,空隙明顯小于未添加茶多酚的脫脂豆粕膜,且膜分子內(nèi)部結(jié)合的很緊密。通過對(duì)脫脂豆粕膜和添加了茶多酚的脫脂豆粕膜掃描電鏡的觀察,能夠?qū)⒛?nèi)部分子交聯(lián)的情況更加直觀的展示,為茶多酚脫脂豆粕膜在分子阻隔性能方面優(yōu)于脫脂豆粕膜提供依據(jù)。

圖6 不同倍數(shù)下脫脂豆粕膜掃描電鏡圖Fig.6 Scanning electron microscope picture contain注:A:脫脂豆粕膜表面圖×500倍;B:茶多酚脫脂豆粕膜表面圖×500倍;C:脫脂豆粕膜表面圖×1500倍;D:茶多酚脫脂豆粕膜表面圖×1500倍;E:脫脂豆粕膜截面圖×1500倍;F:茶多酚脫脂豆粕膜截面圖×1500倍。

2.7 蘋果切片的涂膜保鮮效果

圖7 蘋果切片褐變指數(shù)與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系Fig.7 Relationship between browning index and reaction time

各組蘋果切片貯藏不同時(shí)間,褐變度的變化如圖7。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),所有蘋果切片顏色均逐漸加深。涂膜處理后的蘋果切片褐變度上升速度明顯緩于涂膜空白組,對(duì)蘋果切片進(jìn)行涂膜處理可以有效抑制褐變,其中添加茶多酚的涂膜處理組效果尤其明顯。當(dāng)茶多酚濃度在0.15%時(shí),效果最好,此時(shí)的褐變指數(shù)最小,蘋果切片的顏色變化相對(duì)較小。涂膜劑中添加茶多酚可增強(qiáng)涂膜保鮮效果,脫脂豆粕中添加茶多酚能使蘋果切片保持較低褐變度,達(dá)到抗氧化護(hù)色的目的。由掃描電鏡結(jié)果可以看出,茶多酚可以明顯減小膜的孔徑,使其對(duì)空氣阻隔能力得到提高。劉開華[30]研究了含茶多酚的大豆分離蛋白涂膜對(duì)紅富士蘋果的影響,認(rèn)為茶多酚具有良好的抗氧化作用,可降低蘋果環(huán)境的氧濃度,并能在一定程度上防止細(xì)胞膜的氧化損傷,更好地保護(hù)細(xì)胞完整性。

3 結(jié)論

向脫脂豆粕膜中加入具有天然抗氧化性的茶多酚,可以通過蛋白質(zhì)與多酚形成致密的結(jié)構(gòu)從而減小膜的孔隙,提高脫脂豆粕膜的機(jī)械性能和阻隔性能。同時(shí)增加涂膜液的抗氧化性和還原力,拓寬其應(yīng)用范圍。在蘋果表面涂抹茶多酚-脫脂豆粕涂膜液,可以有效抑制褐變。添加了0.20%茶多酚所制得的膜拉伸強(qiáng)度提高15.69%,CO2透過率降低43.10%,水蒸氣透過系數(shù)減小了18.49%。和脫脂豆粕涂膜相比,加入茶多酚使脫脂豆粕可食性膜抗氧化能力得到提高。含茶多酚的脫脂豆粕膜無論從阻隔性還是抗氧化性上都更有益于應(yīng)用在易發(fā)生褐變的水果的涂膜保鮮中。

[1]王翀,張春紅,趙前程,等. 大豆蛋白膜的研究進(jìn)展[J]. 糧食加工,2008,33(3):61.

[2]隋春霞,于國(guó)萍. 大豆蛋白非食品應(yīng)用研究[J]. 價(jià)值工程,2011,21(30):308-309.

[3]石云嬌,張華江,李昂,等. 大豆蛋白基明膠復(fù)合膜性能穩(wěn)定性分析[J]. 食品科學(xué),2017,38(1):128-135.

[4]董增,孫朋朋,王海潮,等. 可食性大豆分離蛋白膜制備與性質(zhì)[J]. 食品與機(jī)械,2016,32(9):187-191.

[5]賈云芝,陳志周. 可食性大豆分離蛋白膜研究進(jìn)展[J]. 包裝學(xué)報(bào),2011,3(3):70-74.

[6]王佩華,趙大偉. 茶多酚在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(33):19075-19076.

[7]于春霞,王宇,王愛青.茶多酚的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].遼寧化工,2012,41(8):809-812.

[8]Zhang Lihua,Li Shunfeng,Dong Yu,et al. Tea polyphenols incorporated into aginate-based edible coating for quality maintenance of Chinese winter jujube under ambient temperature[J]. LWT-Food Science and Technology,2016,70:155-161.

[9]于林,陳舜勝,王娟娟.茶多酚改性膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜對(duì)冷藏斜帶石斑魚的保鮮效果[J].食品科學(xué),2017,38(3):220-226.

[10]池晨艷,王錫昌,謝晶.可食性膜保鮮技術(shù)的發(fā)展與展望[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2014,9(5):2929-2934.

[11]Rojas-Grau MA,Soliva-Fortuny R,Martin-Belloso O. Edible coatings to incorporate active ingredients to fresh-cut fruits:a review[J].Trends Food Sci Tech,2009,20(10):438-447.

[12]李學(xué)鳴,孟憲軍,彭杰. 茶多酚生物學(xué)功能及應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)釀造,2008,27(24):13-15.

[13]郭叢珊.含茶多酚大豆分離蛋白膜的制備及應(yīng)用研究[D].北京:北京化工大學(xué),2011.

[14]肖志剛,王娜,楊慶余,等. 大豆分離蛋白膜配方及性能研究[J]. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2013,31(4):476-481.

[15]Ghorpade VM,Li H,Gennadios A,et al.Chemically modified soy protein films[J]. Transactions of the ASAE,1995,38(6):1805-1808.

[16]葉保平,黃贛輝. 塑料膜膜透性測(cè)定技術(shù)研究[J]. 食品科學(xué),1994(10):52-56.

[17]Xuejuan Yang,Jun Chen,Chunxiao Zhang,et al. Evaluation of antioxidant activity of fermented soybean meal extract[J]. African Journal of Pharmacy and Pharmacology,2012,6(24):1774.

[18]Emiliano M Ciannamea,Pablo M Stefani,Roxana A Ruseckaite.Properties and antioxidant activity of soy protein concentrate films incorporated with red grape extract processed by casting and compression molding[J].LWT-Food Science and Technology,2016,7(74):353-362.

[19]王耀松. 共價(jià)交聯(lián)對(duì)乳清蛋白成膜的影響及作用機(jī)理[D]. 無錫:江南大學(xué),2012.

[20]寇正福,劉坐鎮(zhèn),鄔行彥. 單寧酸與麥膠蛋白結(jié)合反應(yīng)的研究[J]. 釀酒科技,2003(3):65-67.

[21]Siebert Karl Joseph,Lynn Penelope Y.Effect of protein-polyphenol ration the size of haze particles[J]. J Am Soc Brew Chem,2000,58(3):117-123.

[22]Strauss G,Gibson SM. Plant phenolics as cross-linkers of gelatin gels and gelatin-based coacervates for use as food ingredients[J]. Food Hydrocolloids,2004,18(1):81-89.

[23]T Sivarooban,N S Hettiarachchy,M G Johnson. Physical and antimicrobial properties of grape seed extract nisin and EDTA incorporated soy protein edible films[J]. Food Research International,2008,41(8):781-785.

[24]郭叢珊,張麗葉. 含茶多酚大豆分離蛋白抗菌膜的制備及其性能和保鮮效果[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011,38(4):104-109.

[25]Bodini,R B Sobral,P J A Favaro-Trindade. Propertits of gelatin-based films with added ethanol-propolis extract[J]. LWT-Food Science and Technology,2013,51(1):104-110.

[26]胡湘蜀. 茶多酚組分解析及其與大豆分離蛋白相互作用的研究[D].無錫:江南大學(xué),2015.

[27]HJ Kang,SJ Kim,YS You,et al. Inhibitory effect of soy protein coating formulations on walnut(JuglansregiaL.)kernels against lipid oxidation[J]. LWT-Food Science and Technology,2013,51(1):393-396.

[28]Giménez,LD Lacey,Perez-Santin,et al.Release of active compounds from agar and agar-gelatin films with green tea extract[J]. Food Hydrocolloids,2013,30(1):264-271.

[29]Chen G,Liu H. Electrospun cellulose nanofiber reinforced soybean protein isolate composite film[J]. Journal of Applied Polymer Science,2010,110(2):641-646.

[30]劉開華,王家東,邢淑婕. 含茶多酚的大豆分離蛋白涂膜對(duì)紅富士蘋果貯藏品質(zhì)和生理的影響[J].中國(guó)食品添加劑,2012(5):140-145.

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