蛋白/植物精油基復(fù)合膜的形成機(jī)制及在食品保鮮上的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉樹萍，彭秀文，張佳美，關(guān)樺楠，石長波

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)旅游烹飪學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150028；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150028）

包裝材料使用的塑料占塑料生產(chǎn)總量的40%，其中，大部分用于食品包裝。以石油為原料的傳統(tǒng)塑料對環(huán)境造成了極大危害，使用可生物降解的材料替代塑料應(yīng)用于食品包裝能有效減少環(huán)境污染[1]。可食用膜以多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等天然聚合物為基質(zhì)制備而成，能夠控制水分流失并降低不良化學(xué)反應(yīng)率從而提高食品質(zhì)量，且大幅度降低了對環(huán)境的影響，在近年來得到廣泛研究[2]。

蛋白質(zhì)因其良好的生物相容性與較高的營養(yǎng)價值，常作為可食用膜的成膜基質(zhì)進(jìn)行研究。蛋白類可食用膜通過蛋白質(zhì)分子間的化學(xué)鍵相互作用形成，有良好的機(jī)械性能，適用于低水分食品包裝[3]。蛋白類可食用膜與殼聚糖、淀粉等多糖類可食用膜相比透明度稍低但具備更好的防水性，而由蜂蠟、脂肪酸等脂類制備的可食用膜疏水性高但脆性較大。然而，單一材料制備而成的可食用蛋白膜存在高剛度、低延展性與較差的疏水性等缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用受到限制，相較于傳統(tǒng)塑料包裝仍存在缺陷[4]。因此，在制備可食用膜時，常將生物基材料與其他材料相結(jié)合以競爭傳統(tǒng)包裝材料的性能。以蛋白質(zhì)為成膜基質(zhì)，對其進(jìn)行物理、化學(xué)、酶法及共混改性是改善蛋白膜性能的有效途徑[5]。植物精油在食品保鮮領(lǐng)域有著巨大潛力，將植物精油作為活性成分添加至蛋白基膜中可提升蛋白膜的機(jī)械性能與防潮性能，是一種有效的改善蛋白膜性能的方法。植物精油為多種有機(jī)化合物的混合物，主要成分包括萜類化合物、芳香化合物、脂肪族化合物及含氮含硫化合物，具備廣譜的抑菌性與優(yōu)良的抗氧化性，常應(yīng)用于食品包裝中以延長食品貨架期[6-7]。用做食品抑菌、抗氧化等方面可有效延緩食品變質(zhì)。除了單獨(dú)用于食品保鮮，也可作為添加劑與成膜基質(zhì)結(jié)合制備復(fù)合膜，改善膜的機(jī)械性能并提高抑菌、抗氧化活性。

本文以蛋白基膜的性能改善為切入點(diǎn)，對于在親水性基質(zhì)中加入疏水性化合物制備多組分復(fù)合膜進(jìn)行分析，分析蛋白/植物精油基復(fù)合可食用膜的成膜機(jī)制、復(fù)合方式，對近年來的研究進(jìn)展及在食品中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜述，為蛋白/植物精油基復(fù)合膜的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 蛋白/植物精油基復(fù)合膜的構(gòu)建

1.1 蛋白質(zhì)的來源及功能特性

蛋白質(zhì)具備較好的生物相容性，較高的營養(yǎng)價值，其二級、三級和四級結(jié)構(gòu)引起不同位置、類型和能量的相互作用和結(jié)合。由于蛋白質(zhì)的氨基酸組成多樣，呈現(xiàn)出多種功能特性，因此，蛋白質(zhì)基與其他成膜材料相比，成膜后有更好的性能[8]。

蛋白質(zhì)根據(jù)來源可分為植物蛋白與動物蛋白兩種，植物蛋白常用大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白、小麥面筋蛋白制備可食用膜，常用的動物蛋白包括乳清蛋白、明膠、酪蛋白等。表1 為各類蛋白質(zhì)的來源及成膜后性能，大豆分離蛋白由18 種氨基酸組成，由氨基酸側(cè)鏈上的官能團(tuán)決定其親水或疏水，是蛋白膜研究中使用頻率極高的材料，本身無抗菌性能，需要在制備過程中添加活性物質(zhì)以提升抑菌性[11]。明膠是動物體內(nèi)膠原蛋白水解后得到的天然蛋白質(zhì)大分子，兼具親水與親脂基團(tuán)，在動物蛋白中最常用到，成膜后形成一層外部屏障減少食品受光、熱和氧的影響，但被用作單一成膜材料時，產(chǎn)生液滴較大，膜的應(yīng)用受到限制[12]。

表1 各類蛋白質(zhì)的來源與成膜后性能[8-10]Table 1 Source and properties after film formation of various protein[8-10]

天然提取的蛋白自身性質(zhì)不夠穩(wěn)定，且有一定的過敏風(fēng)險，在制備成膜的過程中結(jié)構(gòu)易遭到破壞，性能有待完善[13]。親水性是蛋白膜應(yīng)用時較大的阻礙，而水蒸氣的轉(zhuǎn)移主要通過蛋白質(zhì)的親水基團(tuán)，因此，控制成膜溶液中疏水-親水基團(tuán)比例可提高可食用膜的疏水性能。植物精油疏水性強(qiáng)，與蛋白質(zhì)復(fù)配能有效提高疏水性，在提升其物理性能的同時，植物精油本身具有的抑菌活性也能增強(qiáng)復(fù)合膜的保鮮能力[14]。

1.2 植物精油的提取及抑菌機(jī)制

植物精油來源于各類可食用的芳香植物與藥用植物，可溶于脂類及有機(jī)物，密度低于水，一般為透明液體[15]。植物精油是具有強(qiáng)烈感官特性的揮發(fā)性化合物的集合，各類檸檬烯化合物、醛、酯、醚是精油獨(dú)特氣味的來源，根據(jù)不同的香型可將精油分為花香型、木香型、豆香型、酒香型及動物香型[16]。傳統(tǒng)的精油提取方法效率較低。近年來，更環(huán)保有效的提取方法成為探索熱點(diǎn)。微波提取、微波輔助水蒸餾提取、超聲輔助提取、超臨界萃取、酶法提取等新型技術(shù)為植物精油的提取提供了更有效、環(huán)保的途徑[17]。Teshale 等[18]對水蒸氣蒸餾法提取迷迭香精油工藝進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整工藝參數(shù)后得到的精油最大產(chǎn)率為2.8%，并發(fā)現(xiàn)迷迭香精油具備良好的抑菌、抗氧化作用。Bakar 等[19]使用蒸餾法和酶輔助蒸餾法提取積雪草精油，發(fā)現(xiàn)以纖維素酶40 FPU/g 為底物時，精油的得率可達(dá)到1.01%。Fan 等[20]研究了天然深共晶溶劑輔助微波蒸餾法提取當(dāng)歸精油，通過對不同溶劑的比較，發(fā)現(xiàn)氯化膽堿和檸檬酸更有利于精油的提取，當(dāng)歸精油的提取率為1.39%。Yang 等[21]使用微波誘導(dǎo)加氫蒸餾和同步萃?。╩icrowave-induced hydrodistillation and simultaneous extraction，MHDE）的方法從紫蘇中提取揮發(fā)油，結(jié)果表明，傳統(tǒng)水蒸餾法提取精油中紫蘇醛含量為40.69%，使用MHDE法提取精油，紫蘇醛含量達(dá)到51.91%，在提取時采用硬脂酸蔗糖為添加劑，減少了精油中非萜類化合物的含量。

植物精油具備優(yōu)良的抑菌性能，圖1 為植物精油的抑菌機(jī)制示意圖，其抑菌作用的實(shí)現(xiàn)包括破壞細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的流動性導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物泄露，抑制遺傳物質(zhì)的復(fù)制影響微生物繁殖，植物精油所含的酚類物質(zhì)與膜蛋白結(jié)合干擾其正常工作[22-23]。Banday等[24]研究了印度拉達(dá)克德拉斯地區(qū)的白果莖精油的抗氧化、抗菌活性，結(jié)果表明，其DPPH 自由基清除能力隨精油濃度升高呈上升趨勢，對革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌都有毒性，精油可以穿過細(xì)胞壁阻礙ATP 的組裝，影響包括膜運(yùn)輸與細(xì)胞能量生產(chǎn)在內(nèi)的活動。代安娜等[25]測定了6 種植物精油及其復(fù)合精油對玉米中霉菌的抑制作用，根據(jù)抑菌圈直徑判斷抑菌效果，結(jié)果表明，霉菌對比例為丁香:八角:薄荷:花椒（1:1:1:1）的復(fù)合精油高度敏感，均高于同等劑量下霉菌對其他單體精油及復(fù)合精油的敏感度。

圖1 植物精油的抑菌機(jī)制示意圖[22-23]Fig.1 Schematic diagram of the bacteriostatic of essential oils[22-23]

1.3 蛋白/植物精油基復(fù)合膜的成膜機(jī)制

1.3.1 蛋白基可食用膜的形成機(jī)制 蛋白類可食用膜在性能研究時常使用流延法、擠壓吹塑法與靜電紡絲法3 種，在實(shí)際應(yīng)用時多用浸泡、涂布、噴霧法。綜合生產(chǎn)成本、制備過程來看。流延法是實(shí)驗室制備可食用膜最常使用的方法，在制備成膜溶液之后，脫氣消泡，倒在平板上干燥成膜即可[26-27]。蛋白質(zhì)依靠各種不同的化學(xué)鍵成膜，聚合物之間通過離子鍵、共價鍵、氫鍵、范德華力、疏水相互作用形成具有半剛性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使溶劑均勻分散在內(nèi)，二硫鍵是形成膜結(jié)構(gòu)中最主要的化學(xué)鍵[28]。蛋白膜的作用力包括分子間的內(nèi)聚力、支架與薄膜之間的附著力兩種。足夠強(qiáng)的內(nèi)聚力促進(jìn)薄膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，決定薄膜的機(jī)械性能，受多種因素影響，如結(jié)構(gòu)、溶劑、溫度、增塑劑種類。附著力與聚合物結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、分子量、鏈的結(jié)構(gòu)、基團(tuán)有關(guān)[29]。蛋白膜的疏水性與氨基酸的極性相關(guān)，極性氨基酸親水而非極性氨基酸疏水，不同的氨基酸組成賦予蛋白膜不同的疏水性能，除此之外，蛋白質(zhì)分子鏈上的極性氨基酸與非極性氨基酸也會產(chǎn)生化學(xué)勢，從而產(chǎn)生相互作用的力，是形成有凝聚力的蛋白膜的關(guān)鍵因素[30-31]。蛋白膜的形成除受內(nèi)在因素影響之外，外界環(huán)境因素同樣會改變具體的成膜過程。王瑩等[32]研究了物理、化學(xué)及酶法三種成膜方法對乳清蛋白成膜過程的影響，并分析成膜過程，發(fā)現(xiàn)熱處理與還原劑會使乳清蛋白分子間形成新的二硫鍵，pH 與交聯(lián)劑影響其二級結(jié)構(gòu)，TG 酶催化乳清蛋白分子間或分子內(nèi)共價鍵產(chǎn)生，利于形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同成膜方法的最佳成膜工藝均賦予乳清蛋白膜良好的機(jī)械性能與阻隔性能。

1.3.2 植物精油對蛋白膜物理性能的影響 植物精油添加至蛋白基復(fù)合膜的方式包括直接添加至成膜溶液與制備成微膠囊后再形成混合溶液兩種，圖2為蛋白/植物精油基復(fù)合膜的制備過程。植物精油對蛋白基可食用膜性能的影響體現(xiàn)在膜表面不均勻、厚度增加、阻光性、阻濕性增加、機(jī)械性能提升等方面。將精油添加至蛋白質(zhì)溶液中，脂肪液滴集中于疏水基質(zhì)，打破可食用膜的原有結(jié)構(gòu)，在復(fù)合膜中形成較多微孔與不連續(xù)結(jié)構(gòu)，使表面凹凸不平，此外，復(fù)合膜干燥過程中精油揮發(fā)也造成了許多氣孔和紋裂[35]。針對這一現(xiàn)象，有研究人員對復(fù)合膜的制備過程進(jìn)行優(yōu)化，使用超聲的方式得到粒徑更小的成膜溶液，從而使復(fù)合膜表面更加平整。Gul 等[36]將榛子蛋白和丁香精油用超聲分別在不同時間和振幅均質(zhì)，得到納米乳膜。對成膜納米乳劑的平均粒徑和電位進(jìn)行了分析，并評估了可食用膜的特性，以及抗菌和抗氧化活性。薄膜的厚度和水溶性隨超聲處理的增加而顯著降低，微觀結(jié)構(gòu)更加均勻，薄膜的透氣性降低，具有更好的抑菌及抗氧化活性。復(fù)合膜的厚度取決于復(fù)合膜成膜溶液中非溶劑的總質(zhì)量，隨著精油添加量的增加，膜的厚度也隨之上升[37]。復(fù)合膜溶液中的不溶性成分影響了光的散射程度與透明度，因此隨著植物精油的加入，水溶性物質(zhì)比例減少，在提高復(fù)合膜厚度進(jìn)而增加不透明度的同時，也因光的反射與吸收提升復(fù)合膜阻光性[38]。精油所含多酚可以在蛋白質(zhì)基膜中起到類似增塑劑的作用，因為它們的極性基團(tuán)通過與蛋白質(zhì)的C-O 酰胺基團(tuán)形成氫鍵，取代了NH 或SH 和蛋白質(zhì)的C-O 基團(tuán)之間的氫鍵相互作用，膜結(jié)構(gòu)中鏈的移動性增加，交聯(lián)與增塑作用得到增強(qiáng)[33]。脂類的疏水特性使蛋白質(zhì)基質(zhì)和精油之間產(chǎn)生分子間相互作用，疏水基團(tuán)暴露，分子間化學(xué)鍵重新結(jié)合，疏水性能增強(qiáng)[39]。隨著精油添加，可食用膜的酚、醛、醇類等物質(zhì)含量上升，導(dǎo)致多肽鏈之間的疏水相互作用變?nèi)?，膜?nèi)部疏散程度提升，復(fù)合膜更具流動性與彈性[40]。

圖2 蛋白/植物精油基復(fù)合膜的制備過程[33-34]Fig.2 Preparation process of the protein/essential oils composite film[33-34]

1.3.3 蛋白質(zhì)對植物精油釋放速度的影響 植物精油易揮發(fā)、釋放快、作用時間短且難溶于水，在實(shí)際應(yīng)用時易受到限制導(dǎo)致保鮮效果不穩(wěn)定，部分精油帶有影響感官體驗的特殊氣味，也使其在應(yīng)用方面存在局限[41]。將植物精油作為活性物質(zhì)添加至可食用膜中，不僅提升了復(fù)合膜的性能，也對植物精油本身起到了掩蓋氣味與緩釋作用[42]。研究表明，以蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合物為壁材包裹植物精油，制作微膠囊后再進(jìn)行可食用膜的制備，能更好地控制植物精油的釋放速度、提高穩(wěn)定性。石澤棟等[43]以牛至精油為芯材，明膠與阿拉伯膠為壁材，使用復(fù)凝聚法制備牛至精油微膠囊，對微膠囊進(jìn)行緩釋性能測定，發(fā)現(xiàn)與單一牛至精油相比，微膠囊具備良好的表面結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性，在低溫、避光、無氧條件下緩釋性能較好。微膠囊相比牛至精油單體具有更好的成膜效果。Localipereira 等[44]將粉胡椒精油作為芯材，分別在單層（蛋白質(zhì)）和雙層（蛋白質(zhì)-多糖）乳劑中微囊化處理，乳劑干燥后形成薄涂層用于圣女果儲存，在25 ℃下保存21 d，以不含精油的包裝為對照，使用含精油包裝的圣女果各項質(zhì)量參數(shù)均優(yōu)于對照組，且揮發(fā)物的釋放速度得到了控制。由此可見，在制備蛋白/植物精油基復(fù)合膜時，先使用微膠囊技術(shù)對精油進(jìn)行處理，進(jìn)而制備復(fù)合膜，可提升膜的穩(wěn)定性與保鮮效果。

1.4 蛋白/單植物精油基復(fù)合膜

在蛋白膜中加入植物精油進(jìn)行共混可顯著增強(qiáng)復(fù)合膜的性能，表2 為蛋白/植物精油基復(fù)合膜的示例，由此可見，植物精油與蛋白質(zhì)復(fù)合后對蛋白膜的性能改善包括水蒸氣透過率降低、阻光性增強(qiáng)、抑菌性能提升、抗氧化活性增強(qiáng)等方面。Socaciu 等[45]研究了添加龍蒿精油對5%乳清分離蛋白和5%甘油制備的薄膜物理、力學(xué)性能的影響。成膜液中加入龍蒿精油后，復(fù)合膜的含水量、水溶解度、透明度增大，經(jīng)熱處理的復(fù)合膜表現(xiàn)出更好的物理和機(jī)械性能，適合食品包裝應(yīng)用。蛋白/植物精油基復(fù)合膜的制備也常通過添加多糖等物質(zhì)對性能進(jìn)行提升。Roy等[46]以肉桂精油和蘆丁為添加劑，制備殼聚糖/明膠基活性包裝膜，研究發(fā)現(xiàn)，添加劑均勻分布于殼聚糖/明膠基質(zhì)中且對原有結(jié)構(gòu)不造成影響，復(fù)合膜具有較強(qiáng)的抑菌和抗氧化活性，肉桂精油與蘆丁的聯(lián)合使用表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。

表2 蛋白/植物精油基復(fù)合膜的種類Table 2 Type of protein/essential oils composite film

植物精油添加至蛋白膜的方式除了直接添加至蛋白質(zhì)溶液外，利用技術(shù)手段先將植物精油進(jìn)行包封，再添加至成膜溶液中的這一復(fù)合形式也得到了廣泛研究。Abbasi 等[47]將橄欖精油封裝在醋酸纖維素靜電紡絲中，然后加入明膠基薄膜，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)負(fù)載橄欖精油的電紡纖維復(fù)合明膠膜在提高水蒸氣透過系數(shù)的同時，仍能提高復(fù)合材料的機(jī)械性能和抗菌性能。Shen 等[48]以吐溫80 和乳清分離蛋白/菊粉混合物與丁香精油結(jié)合制備納米乳液和Pickering 乳液，以0.2%、0.4%和0.6%的水平分別加入普魯蘭/明膠膜基液中。結(jié)果表明，普魯蘭/明膠與精油納米載體的相容性得到了改善。由Pickering 載體組成的復(fù)合膜具有高密度、低含水量、低滲透性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具備良好的力學(xué)性能、隔水性能和較好的抗氧化活性。與納米乳液相比，負(fù)載植物精油的Pickering 乳液在薄膜樣品中表現(xiàn)出緩釋特征。所制備的含Pickering 乳液復(fù)合膜具有作為天然活性食品包裝的有效替代品的巨大潛力。

1.5 蛋白/復(fù)配植物精油基復(fù)合膜

不同的植物精油的抑菌效果略有不同，添加至蛋白膜中對其機(jī)械性能的影響也存在差距，復(fù)配植物精油是將不同的植物精油單體以一定比例混合而成，能彌補(bǔ)單體植物精油存在的缺陷，達(dá)到更好的綜合性能。Escamilla-garcía 等[55]在殼聚糖/玉米醇溶蛋白膜中添加茴香、橘子、肉桂三種植物精油，并對復(fù)合膜進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)肉桂精油的添加改善了薄膜的物理性能，添加精油后復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變進(jìn)而改善了性能，通過拉曼光譜分析，膜結(jié)構(gòu)的改變是來自玉米醇溶蛋白的氨基酸側(cè)鏈、殼聚糖的葡萄糖胺和來自精油的肉桂醛、茴香醇或檸檬烯的化學(xué)相互作用的結(jié)果。Torres 等[59]利用形質(zhì)心設(shè)計法與微量稀釋法，通過意愿函數(shù)同時預(yù)測牛至精油、百里香精油和檸檬草精油及其混合物對腸炎沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度，發(fā)現(xiàn)精油聯(lián)用能有效抑制與殺滅細(xì)菌，其中，最大抑制效應(yīng)為75%牛至精油、15%百里香精油與10%檸檬草精油聯(lián)用，最大失活效應(yīng)為50%牛至精油、40%百里香精油與10%檸檬草精油聯(lián)用。利用精油之間的協(xié)同作用制備可食用膜可以達(dá)到更好的保鮮效果，因此，復(fù)配植物精油與蛋白質(zhì)的結(jié)合有愈來愈多的研究。Dhumal 等[56]在殼聚糖/瓜爾膠/乳清分離蛋白復(fù)合膜中加入丁香酚、卡伐克醇、檸檬醛，研究精油的聯(lián)合使用對復(fù)合膜性能的影響，XRD 分析表明，精油的加入改變了生物聚合物的相互作用。FTIR 分析表明，在精油的存在下，乳清蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。含有薄膜的精油具有良好的抑菌活性，在食品包裝中具有潛在的應(yīng)用前景。Pires 等[57]研究了添加用香茅、香菜、龍蒿和百里香精油合成的鱈魚蛋白膜的物理、機(jī)械、抗氧化和抗菌性能，通過對DPPH 自由基清除能力和還原活性的測定發(fā)現(xiàn)，精油的加入使鱈魚蛋白膜的抗氧化活性增強(qiáng)。Qian 等[58]提取雞肉的肌原纖維蛋白，與含有牛至精油、肉桂精油、迷迭香精油的復(fù)合精油共混制備復(fù)合膜，使用牛血漿進(jìn)行等離子體處理，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，血漿處理可以促進(jìn)精油從膜向肉的遷移，血漿與精油/蛋白質(zhì)膜結(jié)合，可以顯著調(diào)節(jié)血漿誘導(dǎo)的脂質(zhì)氧化，進(jìn)一步增強(qiáng)抑菌能力。將植物精油以復(fù)配的形式添加至蛋白基可食用膜中，對復(fù)合膜的抗氧化活性及抑菌活性均有一定增強(qiáng)，進(jìn)一步提升了復(fù)合膜在食品保鮮上的應(yīng)用潛力。

2 蛋白/植物精油基復(fù)合膜的應(yīng)用

2.1 在水果保鮮中的應(yīng)用

水果中含有豐富的維生素、礦物質(zhì)及膳食纖維，具備較高的營養(yǎng)價值，但貨架期較短、易腐爛變質(zhì)是其在生產(chǎn)、銷售過程中常發(fā)生的問題。保持水果品質(zhì)常用方法為低溫貯存[60]與使用保鮮劑[61]，存在成本較高與化學(xué)物質(zhì)對人體造成損害的問題，植物精油對水果保鮮有良好效果，近年來，研究人員對植物精油在水果保鮮中的應(yīng)用進(jìn)行大量研究，并取得一定的進(jìn)展[62]。

Lu 等[63]制備百里香酚/大豆分離蛋白/硅藻土復(fù)合膜，并對復(fù)合膜的熱封參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果顯示復(fù)合膜具備良好的熱封性能和生物降解性，能有效延緩藍(lán)莓貯藏期間品質(zhì)的惡化。Roshandel-hesari 等[64]以殼聚糖、酪蛋白和牛至精油為原料制備可食用膜，測定其理化、屏障、抑菌、抗氧化和結(jié)構(gòu)性能，并將復(fù)合膜應(yīng)用于圣女果的貯藏，結(jié)果表明復(fù)合膜的性能得到提升，圣女果在4 ℃環(huán)境下的貯藏時間可延長至32 d。Tügen 等[65]研究不同添加量的檸檬精油對明膠/殼聚糖薄膜的影響，發(fā)現(xiàn)隨著檸檬精油比例的增加，復(fù)合膜的抗氧化活性增加，檸檬精油濃度高的薄膜具有更好的力學(xué)性能。將新鮮蘋果切片上涂覆薄膜，4 ℃環(huán)境下儲藏7 d，經(jīng)檢測涂覆0.75%檸檬精油的蘋果切片需氧菌未達(dá)到檢測水平，綜合性能最佳。孟金明等[66]以殼聚糖和乳清蛋白作為成膜基質(zhì)，添加不同濃度的木姜子精油制備復(fù)合溶液，對枇杷進(jìn)行涂膜處理并在8 ℃下冷藏，結(jié)果表明木姜子精油添加量為6%的復(fù)合涂膜對枇杷保鮮效果最好，在貯藏第25 d 時涂膜組相比于對照組更好地保留了枇杷品質(zhì)，且該復(fù)合膜能有效抑制多酚氧化酶、過氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶活性。蛋白/植物精油基復(fù)合膜應(yīng)用于水果保鮮上時，可有效抑制細(xì)菌增長及酶活性，與對照組相比，以復(fù)合膜包裝的水果保質(zhì)期有效延長，且該保鮮方式成本較低、無對人體有害的化學(xué)物質(zhì)，在未來水果保鮮領(lǐng)域可廣泛使用。

2.2 在畜禽肉保鮮中的應(yīng)用

肉及肉制品是飲食中不可或缺的一部分，儲存時相比于其他食品更易變質(zhì)，與食源性疾病關(guān)聯(lián)較高[67]，合理的包裝方式能有效減少微生物的繁殖與脂肪氧化酸敗，可食用膜無毒無害、性質(zhì)穩(wěn)定，是理想的肉類包裝材料，蛋白/植物精油基復(fù)合膜擁有較普通可食用膜更好的保鮮效果，常應(yīng)用于肉及肉制品貯藏中。

Naseri 等[68]制備了含有不同阿魏精油（ferulago angulate essential oil，F(xiàn)AEO）的明膠/殼聚糖復(fù)合膜，與對照樣品相比，使用復(fù)合膜的火雞肉的微生物指標(biāo)較低，添加0.5% FAEO 的明膠/殼聚糖復(fù)合膜可以抑制微生物生長，提高火雞肉的貨架期。Fernández-Pan 等[69]在乳清分離蛋白中加入牛至或丁香精油制備可食用復(fù)合膜，對去皮雞胸肉表面不同冷藏時期形成的整體菌群和選定菌群進(jìn)行了有效性測定，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜對冷藏8 d 的去皮雞胸肉表面的主要病原菌均有較好的防治效果，以牛至精油為基礎(chǔ)的薄膜比以丁香精油為基礎(chǔ)的薄膜效果更好。張赟彬等[70]在大豆分離蛋白膜的基礎(chǔ)上添加6%肉桂醛、6%丁香酚和6%肉桂醛/丁香酚復(fù)配物（質(zhì)量比 1:1）制成的可食膜，研究其對冷鮮豬肉的保鮮效果。發(fā)現(xiàn)使用單體精油的大豆分離蛋白可食用膜能有效減少豬肉貯藏過程中的失水率、揮發(fā)性鹽基氮值、菌落總數(shù)。Tsironi 等[71]制備了加入生姜精油、迷迭香精油的乳清蛋白膜，考察其對延緩羊肉糜變質(zhì)的作用，通過微生物指標(biāo)及理化特性對羊肉糜的貨架期進(jìn)行分析，結(jié)果表明，添加1% 植物精油的涂膜可顯著提高肉的微生物品質(zhì)，第11 d 時，精油濃度為1%的薄膜的總活菌數(shù)、假單胞菌屬、嗜熱鏈球菌屬、乳酸菌、腸桿菌科細(xì)菌和酵母菌與精油濃度為0.5%的薄膜相比均保持較低水平。精油的添加增強(qiáng)了復(fù)合膜的抑菌性與抗氧化活性，從而對禽畜肉制品在貯存過程中的微生物繁殖與脂肪氧化酸敗現(xiàn)象有明顯抑制作用，多項研究結(jié)果表明，將植物精油以一定比例與蛋白復(fù)合之后，所得復(fù)合膜可顯著提高畜禽肉的貨架期。

2.3 在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

水產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展受到保鮮技術(shù)的制約，水產(chǎn)品腐敗引起的食品安全問題較為嚴(yán)重。高水分、高蛋白的水產(chǎn)品易受微生物、內(nèi)源酶及脂質(zhì)氧化作用腐敗變質(zhì)[72]。植物精油對水產(chǎn)品的保鮮效果主要體現(xiàn)為抑菌方面，同時也有一定的抗氧化、鈍化酶活性的作用，將其與成膜材料結(jié)合構(gòu)建復(fù)合膜應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮，能使植物精油在與其接觸的水產(chǎn)品表面不斷釋放，達(dá)到較為理想的保鮮效果[73-74]。

Hu 等[75]使用肉桂、丁香、牛至復(fù)合精油與膠原蛋白結(jié)合制備可食用復(fù)合膜，研究其對太平洋鯖魚冷藏期間品質(zhì)的影響。通過對微生物及理化性質(zhì)的測定進(jìn)行分析，結(jié)果表明，經(jīng)涂膜處理的鯖魚片微生物數(shù)量較少，總揮發(fā)性鹽基氮值與硫代巴比妥酸含量更低，與對照組相比，貨架期由4 d 延長至8 d。邵東旭等[76]從魚鱗中提取膠原蛋白，與馬鈴薯淀粉進(jìn)行共混，并加入高良姜精油制備可食用復(fù)合膜，研究其對羅非魚肉的保鮮效果，對TVB-N 值進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)對照組在第6 d 已不可食用，復(fù)合膜包覆組第8 d 仍保持可食用標(biāo)準(zhǔn)。郭小斑[77]結(jié)合肉桂醛包合物、肉桂醛乳液與膠原蛋白制備復(fù)合膜，對草魚進(jìn)行貯藏實(shí)驗，結(jié)果顯示，涂膜處理能減緩魚肉的質(zhì)量損失和pH 的升高，降低 TVB-N 值，延緩蛋白質(zhì)的降解和脂質(zhì)的氧化；肉桂醛含量越多，對菌落生長抑制效果越明顯，并且經(jīng)活性涂層處理的魚肉樣品的總菌落數(shù)在第 15 d 均未超過標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)出良好的微生物抑制作用，有效延長了魚肉的貨架期。Arfat 等[78]研究添加羅勒葉精油的魚分離蛋白/魚皮明膠/ZnO 納米復(fù)合膜對鱸魚切片在4 ℃環(huán)境冷藏12 d 的品質(zhì)變化，結(jié)果表明復(fù)合膜在貯藏期間的腐敗微生物總數(shù)低于對照組，經(jīng)復(fù)合膜包裹的樣品保質(zhì)期可達(dá)12 d，對照組僅為6 d。水產(chǎn)品作為高水分、高蛋白的食品在貯藏過程中受微生物影響較大，植物精油具備廣譜的抑菌性，適用于水產(chǎn)品的保鮮，將其與蛋白質(zhì)復(fù)合制備可食用膜，對水產(chǎn)品質(zhì)量的保持有較好的效果。

2.4 在其他食品保鮮中的應(yīng)用

除了在水果、肉及肉制品、水產(chǎn)品中的應(yīng)用之外，研究人員也將蛋白/植物精油基復(fù)合膜應(yīng)用于乳制品、蔬菜、菌類等食品上，同樣表現(xiàn)出良好的保鮮效果。Seydim 等[79]將乳清分離蛋白、牛至精油、大蒜精油、納他霉素作為成膜材料，在接種了細(xì)菌的卡薩奶酪切片上，測定貯藏15 d 內(nèi)微生物失活情況，發(fā)現(xiàn)微生物數(shù)量顯著降低。Lee 等[80]從鳳爪中提取蛋白制備可食用膜，確定增塑劑最佳配方為甘油：山梨醇為3:2 后，為增強(qiáng)薄膜的抗菌及抗氧化作用，選用馬郁蘭精油、香菜精油和丁香花苞精油為添加劑，將復(fù)合膜涂抹至切達(dá)干酪切片上，經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)含丁香花苞精油的復(fù)合膜能有效抑制切達(dá)干酪切片中的微生物生長及脂質(zhì)氧化，適用于食品包裝。Ghoshal 等[81]將羅望子淀粉與乳清蛋白濃縮物以一定比例復(fù)配制備了含百里香精油的納米乳液復(fù)合膜，應(yīng)用于番茄儲藏上，結(jié)果表明，乳清蛋白濃縮物與百里香精油的添加可有效延長番茄保質(zhì)期至14 d。Wang 等[82]將不同濃度的檸檬精油添加到殼聚糖/玉米醇溶蛋白復(fù)合膜中，評價其對香菇在4 ℃下貯藏12 d 品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜在貯藏期間能有效抑制微生物生長，精油添加量為6%時香菇表現(xiàn)出最低的褐變指數(shù)和呼吸速率，經(jīng)涂膜處理的香菇具有更好的抗氧化能力和質(zhì)構(gòu)特性。植物精油賦予蛋白基可食用膜更為廣泛的適用范圍，不再受低延展性、高親水性等性質(zhì)的影響，在各類食品保鮮上均有良好的效果，基于這一改善方法，研究人員對貯藏對象有更寬泛的選擇，也豐富了蛋白/植物精油基可食用膜的潛在市場。

3 結(jié)論

蛋白質(zhì)具備良好的生物相容性，材料來源廣、儲量大，在可食用膜的開發(fā)上展現(xiàn)出巨大潛力，對于改善食品包裝造成的環(huán)境污染問題有重要意義。與多糖，脂質(zhì)相比，多樣的氨基酸組成賦予蛋白膜較其他可食用膜更好的綜合性能，與此同時，也存在阻濕性較低、力學(xué)性能不足等缺陷，蛋白膜制備過程中常輔以改性處理增強(qiáng)膜的機(jī)械性能與保鮮效果。

植物精油通過與蛋白質(zhì)的共混，對蛋白質(zhì)中的化學(xué)鍵進(jìn)行展開重塑，改變了蛋白質(zhì)原本的基團(tuán)分布、空間結(jié)構(gòu)，也可輔以其他成膜材料及均質(zhì)方法，對單一成膜材料存在的力學(xué)性能、阻水性能較差等問題進(jìn)行改善，并進(jìn)一步提升了可食用膜的抑菌、抗氧化性能，精油多樣的添加方式賦予復(fù)合膜更加全面、穩(wěn)定的品質(zhì)，蛋白質(zhì)與植物精油的共混也有效掩蓋了植物精油的特殊氣味并控制其釋放速度。蛋白/植物精油基復(fù)合膜具備良好的機(jī)械性能，優(yōu)秀的抑菌、抗氧化能力，應(yīng)用于各類食品的貯藏時均達(dá)到較為理想的效果，有效延長食品的貨架期，適用范圍較廣，在食品包裝上有較高的應(yīng)用價值。

植物精油與蛋白質(zhì)共混成膜的方式為蛋白基膜的改進(jìn)提供了更豐富的思路，目前對于此類復(fù)合膜的開發(fā)日益成熟，未來的相關(guān)研究中可逐步豐富此類膜的種類，包括與pickering 乳液體系、納米體系相結(jié)合，也可對成膜工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過高壓、超聲、3D 打印等方式進(jìn)一步提高復(fù)合膜的性能，并在復(fù)合膜的食品保鮮適用范圍上展開更多研究。此外，植物精油較高的生產(chǎn)成本與強(qiáng)烈的感官特性仍是需要攻克的難點(diǎn)。本文綜述了蛋白/植物精油基復(fù)合膜的形成與應(yīng)用，可為日后蛋白基膜的改善與實(shí)際應(yīng)用提供一定參考。