淀粉-多酚復(fù)合膜的研究進(jìn)展：從功能特性到食品包裝應(yīng)用

王芷靜，陳倩茜，蔡 杰,3,

（1.武漢輕工大學(xué)硒科學(xué)與工程現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430023；2.武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072；3.武漢輕工大學(xué) 大宗糧油精深加工教育部重點實驗室，農(nóng)產(chǎn)品加工與轉(zhuǎn)化湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430023）

石油基塑料薄膜因優(yōu)異的包裝性能、成熟的生產(chǎn)工藝和低廉的生產(chǎn)成本已廣泛應(yīng)用于食品包裝。然而，塑料薄膜在使用過程中可能會析出有害物質(zhì)，易造成食品污染，且丟棄的廢棄物會污染環(huán)境，甚至影響生態(tài)平衡[1]。我國在2021年塑料污染治理“十四五”行動計劃中明確提出推廣塑料替代品，因此，開發(fā)綠色的生物可降解材料成為食品包裝領(lǐng)域的研究熱點[2]。

淀粉是自然界中常見的由α-D-吡喃葡萄糖構(gòu)成的高分子碳水化合物，具有價格低廉、安全無毒、較好的生物相容性和易加工特性等優(yōu)勢[3]。淀粉從結(jié)構(gòu)上分為直鏈淀粉（圖1a）和支鏈淀粉（圖1b）兩種。其中，直鏈淀粉呈線性，流動性好，更易形成致密的結(jié)晶，且干燥后的淀粉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更緊密。因此直鏈淀粉含量占比大的淀粉膜抗拉強(qiáng)度和楊氏模量高，氧氣和水蒸氣的透過率低，不易溶于水，不易酶解[4]，能夠有效抑制食品腐敗，增加其保質(zhì)期。然而，純淀粉膜具有熱穩(wěn)定性差且功能性單一等劣勢，這與人們對食品包裝材料應(yīng)具備優(yōu)異性能的要求不符[2,5]。

圖1 直鏈淀粉（a）、支鏈淀粉（b）的化學(xué)結(jié)構(gòu)及物理示意圖和幾種常見多酚（c）的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures and physical diagrams of amylose (a) and amylopectin (b),and chemical structures of several common polyphenols (c)

近年來，研究人員通過考慮淀粉種類、增塑劑、多酚類化合物、多糖、脂質(zhì)和交聯(lián)劑等因素改善淀粉膜性能[2]。其中，多酚類化合物[6-7]包括單寧酸、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、沒食子酸、鄰苯三酚、兒茶素、多巴胺、沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯等（圖1c）[8]廣泛存在于天然植物中（如草藥、茶葉、水果、蔬菜、谷物等[9]），具有較高的生物安全性[10]和優(yōu)異的生物學(xué)功能（如抗氧化、抗癌、抗肥胖、抗菌、抗糖尿病和預(yù)防心血管疾病[11]），能夠拓寬淀粉膜的功能性。淀粉-多酚復(fù)合膜因能彌補純淀粉膜的缺陷并實現(xiàn)豐富的功能特性而受到廣泛關(guān)注。然而，復(fù)合膜的生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜，復(fù)合膜實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)需要考慮制備工藝及成本，這將成為未來研究關(guān)注的重點之一。

本文主要闡述淀粉-多酚復(fù)合膜的制備方法（擠出成型、靜電紡絲和溶劑澆鑄）、影響因素及其優(yōu)缺點，重點關(guān)注兩者間相互作用，對淀粉-多酚復(fù)合膜性能及其在食品包裝中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，探討淀粉-多酚復(fù)合膜在食品包裝領(lǐng)域的進(jìn)展與挑戰(zhàn)，旨在為未來開發(fā)淀粉-多酚復(fù)合膜提供理論依據(jù)。

1 淀粉-多酚復(fù)合膜的制備方法

1.1 擠出成型法

擠出成型法是一種基于淀粉熱塑性的干法加工方法?；静襟E是向螺桿擠出機(jī)中添加淀粉、增塑劑和抑菌劑等，在加熱和剪切作用下達(dá)到熔融溫度，隨后熔融的混合成膜材料被螺桿旋轉(zhuǎn)推到不同模頭上擠出，再以壓縮成型、注射成型或吹塑成型方式制備淀粉基膜材料[12]。熱壓溫度、時間、壓力是擠出成型的關(guān)鍵參數(shù)。Estevez-Areco等[13]將淀粉、甘油、水和迷迭香提取物以不同比例通過同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)獲得完整的糊化材料，其中螺桿直徑16 mm、長度640 mm、圓柱形模具直徑6 mm、螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min，然后使用熱態(tài)液壓機(jī)通過壓縮成型制備薄膜，溫度升至130 ℃維持15 min，隨后加壓至45 kPa保持15 min，在保持壓力的同時將溫度降至室溫，制得具有抗氧化活性的淀粉復(fù)合膜。在商業(yè)化生產(chǎn)中，往往加入聚乳酸、聚乙烯醇、聚己內(nèi)酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯等用于制備可生物降解的淀粉基材料。Khalid等[14]利用雙螺桿擠出機(jī)（螺桿直徑24 mm、螺桿長度560 mm、螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min）制備聚己內(nèi)酯/淀粉/石榴皮復(fù)合原料，隨后在熱壓溫度70 ℃、壓力210 MPa條件下制得抗菌包裝薄膜。擠出成型法具有很高的生產(chǎn)效率，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，成本較低[15]，但這種方法要求酚類物質(zhì)具有一定的熱穩(wěn)定性保證在制備過程中不喪失活性，同時該方法可能導(dǎo)致淀粉結(jié)晶度降低。

1.2 靜電紡絲法

靜電紡絲技術(shù)是目前制備淀粉基納米纖維膜最簡單、高效且低成本的方法之一（圖2）。電紡絲淀粉基納米纖維膜材料具有高比表面積、高負(fù)載率、高孔隙率、易修飾以及結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點[16]，這些獨特的優(yōu)勢促進(jìn)其在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用[17]。多種因素都會影響靜電紡絲的過程，例如聚合物溶液黏度、工藝參數(shù)（流速、接收距離、電壓等）、環(huán)境溫度和濕度。Chen Lei等[18]以高直鏈玉米淀粉、聚乙烯醇、茶多酚混合溶液為原料進(jìn)行靜電紡絲，其中紡絲液的進(jìn)料速率為0.40 mL/h，針尖與收集器的距離為14 cm，電壓為16 kV，環(huán)境溫度為25 ℃，相對濕度約為35%，干燥后成功制得高直鏈玉米淀粉/聚乙烯醇@茶多酚納米纖維膜。本課題組利用溫度輔助靜電紡絲法制備多功能淀粉/茶多酚納米纖維膜：2.5 g淀粉和不同質(zhì)量茶多酚（0、0.5、1.0、1.5、2.0 g和2.5 g）溶解在10 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的二甲基亞砜溶液中，然后以1.0 mL/h的流速泵入，采用20 kV高壓電源，收集距離15 cm，環(huán)境溫度60 ℃，最終在導(dǎo)電鋁箔包裹的接地滾筒上收集得到淀粉/茶多酚納米纖維膜[19]。目前靜電紡絲制備淀粉基納米纖維主要使用二甲基亞砜、甲酸等作為溶劑，因此開發(fā)綠色紡絲溶劑，并且能高效生產(chǎn)淀粉基納米纖維膜是未來的重要研究目標(biāo)。同時，如何降低淀粉基納米纖維規(guī)?；纳a(chǎn)成本仍值得關(guān)注。

圖2 靜電紡絲示意圖Fig.2 Schematic diagram of electrospinning

1.3 溶劑澆鑄法

溶劑澆鑄法是在淀粉膜中加入酚類化合物時最常用的制膜方法[20]。澆鑄法是一種簡單和成熟的濕基制備方法，一般分為3 步：首先，淀粉糊化后與多酚等物質(zhì)攪拌混合均勻制備成膜溶液；隨后，將膜溶液倒在光滑的玻璃或塑料模具中，放入烘箱中干燥；最后，將干燥好的薄膜從模具上剝離（圖3）[21]。Tongdeesoontorn等[22]將不同類型的抗氧化劑（槲皮素和叔丁基對苯二酚）、木薯淀粉、明膠溶解在80 ℃水中，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的甘油作為增塑劑，然后將成膜溶液澆鑄在聚四氟乙烯平板上，25 ℃干燥24 h，制得具有抗氧化活性的復(fù)合膜。Ja?kiewicz等[23]以植酸為交聯(lián)劑、菊苣根提取物為抗菌劑，將50 g馬鈴薯淀粉和40 g甘油溶于1 L水中，加熱到85 ℃并連續(xù)攪拌，使淀粉增溶和糊化；將淀粉基混合凝膠倒入直徑為30 cm的模具中，先在50 ℃條件下干燥24 h，然后在80 ℃條件下干燥1 h，制得可生物降解的淀粉復(fù)合膜。雖然溶劑澆鑄法操作簡單，但由于其含水量高、干燥時間長、能耗高，且一般需要大量溶劑、一定的溫度和增塑劑，制備成本高，難以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

圖3 溶劑澆鑄法流程圖Fig.3 Flow chart of solvent casting method

2 添加多酚對淀粉基復(fù)合膜性能的影響

2.1 力學(xué)性能

多酚提取物的加入可影響復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，這取決于多酚的添加量和淀粉類型。Rojas-Bravo等[24]評估了芒果皮粉添加量對淀粉可食用薄膜物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著芒果皮粉的加入，薄膜的紫外屏障能力和力學(xué)性能均增強(qiáng)；復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度從10.17 MPa提高至13.45 MPa，斷裂伸長率從18.3%提高到44.6%，這是因為多酚與淀粉間的氫鍵作用能夠增強(qiáng)淀粉基質(zhì)的力學(xué)性能；此外，芒果皮粉也可填充到淀粉與增塑劑（山梨糖醇）之間，起到提高復(fù)合膜強(qiáng)度和韌性的作用。本課題組將單寧酸加入淀粉紡絲液中，通過靜電紡絲制備淀粉-單寧酸復(fù)合納米纖維膜；當(dāng)單寧酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于2%時，拉伸強(qiáng)度顯著增加到0.88 MPa，提高了114.6%，進(jìn)一步增加單寧酸含量，拉伸強(qiáng)度呈降低趨勢，斷裂伸長率與單寧酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)；適量的單寧酸與淀粉形成氫鍵相互作用，限制了淀粉分子鏈的滑動，而過多的單寧酸形成聚集體破壞內(nèi)部的氫鍵作用，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度降低[25]。Ceballos等[26]通過擠出成型法制備天然淀粉-馬黛茶提取物復(fù)合膜和水解淀粉-馬黛茶提取物復(fù)合膜，天然淀粉比水解淀粉有更多破損的淀粉顆粒；當(dāng)馬黛茶提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時，天然淀粉基復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度降低至42 MPa，斷裂伸長率增大至74%，這與馬黛茶提取物的增塑作用有關(guān)；水解淀粉基復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度增至62 MPa，斷裂伸長率增大至80%，這與兩者間的氫鍵作用有關(guān)。

2.2 熱穩(wěn)定性

熱穩(wěn)定性也是評價食品包裝品質(zhì)的指標(biāo)之一，良好的熱穩(wěn)定性可以減少在儲藏和運輸過程中溫度變化給薄膜和食品帶來的危害。一般來說，多酚物質(zhì)的引入能在一定程度上提高淀粉膜的熱穩(wěn)定性。Rodrigues等[27]以紫檳榔青的果實淀粉（Spondias purpureaL.fruit starch，SPFS）和莖皮酚類提取物（stem bark phenolic extract，SBPE）為原料，用溶劑澆鑄法制備不同SBPE含量的復(fù)合膜；當(dāng)溫度高于500 ℃時，由于酚類提取物的灰分含量較高，含有SBPE薄膜的質(zhì)量損失較小，表明SBPE的加入使淀粉膜的熱穩(wěn)定性更好；復(fù)合膜的熔融焓（44.62～54.34 J/g）高于SPFS膜的熔融焓（14.43 J/g），這是由于過量的多酚可以增強(qiáng)膜基體的結(jié)晶度，從而提高其熱穩(wěn)定性。Chen Nan等[28]采用溶劑澆鑄法制備馬鈴薯淀粉-茶多酚復(fù)合膜，熱重分析結(jié)果也得出同樣的結(jié)論，茶多酚的加入增加復(fù)合膜熱分解最終產(chǎn)物的質(zhì)量，降低復(fù)合膜的最大熱分解速率，表明茶多酚可以提高淀粉基膜的熱穩(wěn)定性。

2.3 阻隔性能

較高的阻隔性可有效防止紫外線、水蒸氣、氧氣等通過包裝膜抑制食品發(fā)生變質(zhì)[29]。一般來說，添加多酚類物質(zhì)能增加薄膜對紫外線的阻隔能力。Pi?eros-Hernandez等[30]將迷迭香提取物加入到木薯淀粉中，制備具有優(yōu)異抗氧化性的復(fù)合膜，結(jié)果表明迷迭香提取物濃度越大，復(fù)合膜對紫外光的阻隔性能越好。這是因為多酚結(jié)構(gòu)在270～320 nm波長處具有很強(qiáng)的外部紫外線吸收力，而且在具有強(qiáng)大能量和破壞力的遠(yuǎn)紫外線區(qū)域（λmax＝263 nm，ε＝8350）吸收力更強(qiáng)[31]。添加酚類物質(zhì)往往會使淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過率減小，這是由于酚類化合物可能會與淀粉分子間發(fā)生氫鍵相互作用，使得淀粉膜與水分子之間的親和力減弱，進(jìn)而減少水蒸氣的透過。例如Menzel等[32]利用甲醇溶液萃取葵花殼中酚類化合物，并將其包埋在淀粉膜中制得抗氧化的淀粉食品包裝材料；隨著多酚物質(zhì)的增多，水蒸氣透過率從15.1（g·mm）/（kPa·h·m2）降至8.22（g·mm）/（kPa·h·m2），復(fù)合膜的氧氣透過率從8.05×104cm3/（m·s·Pa）降至3.20×104cm3/（m·s·Pa），這種氧阻隔能力的改善可能與復(fù)合膜中多酚含量的增加使薄膜形成更緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，但與多酚的種類無直接關(guān)系。

2.4 多酚的釋放行為

多酚常作為活性物質(zhì)添加到包裝材料中，然而在與食品長期接觸時，其會發(fā)生遷移。食品模擬劑、多酚化合物類型和聚合物種類對酚類物質(zhì)的釋放性能有顯著影響[33-34]。例如Pi?eros-Hernandez等[30]選擇水和體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液分別作為水性和脂肪性食品模擬物，將含有迷迭香提取物的木薯淀粉復(fù)合膜（2 cm2）浸入5 mL食物模擬物中，并在25 ℃、125 r/min的搖床中振蕩7 d，通過Folin-Ciocalteu法測試迷迭香多酚向每種模擬物的遷移情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分多酚類物質(zhì)迅速遷移到水中，而少量多酚類物質(zhì)被釋放到95%乙醇溶液中，這是因為水可以快速滲透到復(fù)合膜中，使迷迭香多酚釋放，而復(fù)合膜在乙醇介質(zhì)中不易膨脹，只有少量的模擬物到達(dá)復(fù)合膜。Estevez-Areco等[13]以體積分?jǐn)?shù)10%、50%乙醇溶液、體積分?jǐn)?shù)3%醋酸溶液分別作為親水性、親脂性、酸性食品模擬物，發(fā)現(xiàn)所有淀粉-迷迭香多酚復(fù)合膜都能向親水性和親脂性食品模擬物釋放90%以上的多酚，對于酸性食品模擬劑，多酚的最大釋放量較低，在76%～87%之間，這可能與迷迭香活性成分在酸性介質(zhì)中的溶解度較低有關(guān)。此外，表沒食子兒茶素沒食子酸酯被負(fù)載在羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）和海藻酸鈉薄膜中，其可緩慢釋放到脂肪食物系統(tǒng)中[33]。而沒食子酸在殼聚糖/明膠復(fù)合膜和釋放液體之間的分配系數(shù)（1060）是肉桂酸的3 倍，這是因為沒食子酸與生物大分子網(wǎng)絡(luò)間的相互作用，保留了更多的活性化合物[34]。

2.5 抗氧化和抗菌性能

2.5.1 體外抗氧化性能

多酚類化合物是一類具有多種生物學(xué)效應(yīng)的天然抗氧化劑[35]，這是由于苯酚結(jié)構(gòu)內(nèi)O—H鍵的離解能較低，只有90 kcal/mol左右，易斷裂脫氫生成低活性的苯氧基自由基，對環(huán)境中其他活性自由基具有抑制作用[31]。一般評估薄膜的體外抗氧化活性可以測定總酚含量、2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)陽離子自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力，評估鐵離子還原能力和羥自由基清除率。淀粉-多酚復(fù)合膜體外抗氧化活性與添加的多酚類化合物的種類有關(guān)，且多數(shù)呈濃度依賴性。Menzel[36]在馬鈴薯淀粉膜中引入向日葵殼多酚提取物，提取物中的酚類化合物具有較高的自由基清除活性，且檸檬酸能顯著增強(qiáng)復(fù)合膜的抗氧化性能。Feng Mingyue等[37]研究淀粉與茶多酚復(fù)合制得活性食品包裝的抗氧化性能，結(jié)果表明，隨著茶多酚含量的增加，復(fù)合膜的抗氧化性能提高；含有1.8 g茶多酚的復(fù)合膜比含有0.18 g茶多酚的抗氧化能力高近4 倍。綜上所述，多酚的引入能夠極大地改善淀粉膜的抗氧化活性。

2.5.2 抗菌性能

優(yōu)異的抗菌性是食品包裝必備性能之一。不同種類和添加量的多酚在體外對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等食源性病菌有不同程度的抑制作用。Shao Xinru等[38]將茶多酚加入到玉米磷酸酯淀粉（corn distarch phosphate，CDP）/CMC基質(zhì)中，制得抗菌包裝膜；CDP/CMC/茶多酚復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌、枯草桿菌和大腸桿菌均有良好的抗菌性，其抑菌區(qū)直徑分別為16.06、15.58 mm和12.82 mm。Luo Dan等[39]采用溶劑澆鑄法成功制備以馬鈴薯淀粉為基質(zhì)、茶多酚和MgO納米顆粒為抗菌劑的可生物降解多功能仿生復(fù)合膜。茶多酚和MgO納米顆粒的協(xié)同作用表現(xiàn)出顯著的抗菌活性，馬鈴薯淀粉/茶多酚/MgO納米顆粒膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑制區(qū)直徑分別為（25.60±0.30）mm和（27.50±0.50）mm。

2.6 生物可降解性

添加多酚的淀粉基復(fù)合膜具有可持續(xù)性，可以通過土壤細(xì)菌的作用實現(xiàn)生物降解。例如含有馬黛茶提取物的淀粉膜在土壤中10 周內(nèi)分解[26]。淀粉基薄膜的生物可降解性與薄膜的水溶性有關(guān)。有些多酚在淀粉基膜中的添加量增加，其生物降解能力會減弱。例如Leon-Bejarano等[40]以山核桃殼提取物（pecan nutshell extract，PSE）和榛子皮提取物（hazelnut skin extract，HSE）為主要原料，制備辛烯基琥珀酸淀粉（octenyl succinate starch，OSS）基復(fù)合薄膜；與添加PSE或HSE的OSS復(fù)合薄膜相比，OSS膜具有更高的生物降解率；在土壤中146 d后，OSS膜的生物降解率約為81%，而含PSE或HSE的OSS復(fù)合膜的生物降解率隨提取物濃度增加而降低，不超過71%，這是因為添加PSE或HSE后的復(fù)合膜溶解度變小。但同樣也有一些多酚類物質(zhì)的加入，會通過提高薄膜的溶解性改善淀粉基薄膜的生物可降解性。Kim等[41]以小豆淀粉為基底，加入不同量的可可豆提取物制備出一種新型抗氧化、生物可降解薄膜，隨著可可豆提取物加入，膜的質(zhì)量損失增加，在28 d后，薄膜分解，這是由于高水溶性導(dǎo)致聚合物在生物降解過程中快速崩解。Medina等[42]得到相同的結(jié)論，將不同濃度的馬黛茶提取物加入到木薯淀粉-甘油可生物降解可食性膜中，多酚類物質(zhì)的加入改善了薄膜的生物降解性。

2.7 生物安全性

淀粉基材料因其生物安全性高的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于食品包裝中，一般采用細(xì)胞毒性（如MTT或CCK-8法）和急性毒性實驗評估淀粉基材料的生物安全性。杜震[43]使用戊二醛蒸汽交聯(lián)法對淀粉纖維膜進(jìn)行交聯(lián)疏水改性，并使用大鼠成纖維細(xì)胞對纖維膜進(jìn)行生物相容性測試，結(jié)果表明，戊二醛交聯(lián)后的OSS/普魯蘭多糖納米纖維膜不具有細(xì)胞毒性。Gürler等[44]的研究表明，淀粉基生物復(fù)合膜對NIH-3T3和L929細(xì)胞的活力值為90%，說明該薄膜具有良好的生物安全性。在評價生物安全性時，除了使用成纖維細(xì)胞外，Ortega等[45]制備含有銀納米顆粒的淀粉基納米復(fù)合薄膜，測試了3 種不同的細(xì)胞類型（Vero細(xì)胞和兩種人結(jié)腸腺癌細(xì)胞Caco-2、TC7），通過MTT測定，結(jié)果觀察到添加復(fù)合薄膜的質(zhì)量濃度低于1000 μg/mL，活細(xì)胞數(shù)量都沒有顯著減少，表明含有銀納米顆粒的淀粉薄膜對細(xì)胞沒有任何毒性作用。通過小鼠的急性毒性實驗同樣能證實淀粉基材料的生物安全性。Malik等[46]制備了酯化曼陀羅淀粉薄膜，并通過在白化小鼠中的急性毒性實驗評估該膜的生物安全性，研究表明，該處理對動物的生化指標(biāo)沒有不良影響。王鑫[47]的研究表明，制備的淀粉/多酚復(fù)合膜表現(xiàn)出優(yōu)異的生物安全性能。

3 淀粉-多酚復(fù)合膜在食品包裝中的應(yīng)用

3.1 淀粉-多酚復(fù)合膜在果蔬食品包裝中的應(yīng)用

在果蔬保鮮中，利用薄膜覆蓋在果蔬表面可避免微生物污染、減少水分散失和降低果蔬的呼吸作用，從而實現(xiàn)果蔬保鮮并延長產(chǎn)品的保質(zhì)期[48-49]。由于添加酚類物質(zhì)，淀粉基薄膜被賦予優(yōu)異的力學(xué)性能、抗氧化和抗菌等功能特性，因此可以抑制果蔬制品中微生物的增長，對水、氧有一定的阻隔能力，進(jìn)而能夠延長果蔬食品的貨架期。如表1所示，李作美等[50]利用制備的茶多酚可食性復(fù)合膜對庫爾勒香梨進(jìn)行涂層并檢測其保鮮效果，結(jié)果表明，當(dāng)玉米淀粉、甘油、茶多酚和CMC添加量分別為5、3、1 g和0.3 g時，涂膜組在30 d內(nèi)果實仍保持表面完好，而未涂膜組在20 d腐爛變質(zhì)，因此，該復(fù)合膜能有效延長香梨的保鮮期。李新明等[51]以殼聚糖、淀粉、蘋果多酚為原料，成功制備殼聚糖/淀粉/蘋果多酚復(fù)合膜用于雙孢蘑菇的保鮮，在4 ℃和8 ℃貯藏條件下，復(fù)合膜涂劑處理組可顯著降低乙烯釋放量、質(zhì)量損失率、多酚氧化酶活性等，且菇體硬度、VC含量、總酚含量都明顯比未處理組下降緩慢。Luo Dan等[39]制備的馬鈴薯淀粉/茶多酚/MgO納米顆粒復(fù)合膜能通過減少水分損失從而保持香蕉、草莓和葡萄的新鮮。王鑫[47]采用氧化淀粉為膜基材、納米銀為無機(jī)抗菌劑、茶多酚為天然保鮮劑，制備出復(fù)合抗菌保鮮膜；與空白對照組相比，經(jīng)過涂膜處理后南豐蜜桔均能維持良好品質(zhì)，當(dāng)添加茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時，貯藏期比未涂膜組多5 d左右，此時復(fù)合膜對南豐蜜桔的保鮮效果最好。果蔬產(chǎn)品采后保鮮已成為產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點，然而控制果蔬采收后乙烯催熟等微環(huán)境氣體變化是保證果蔬品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。因此，淀粉基復(fù)合膜在調(diào)節(jié)包裝內(nèi)部的氣體成分，進(jìn)而延長鮮活食品貨架期的研究與應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入。

表1 淀粉-多酚復(fù)合膜在果蔬食品包裝中的應(yīng)用Table 1 Application of starch-polyphenol composite film for fruit and vegetable packaging

3.2 淀粉-多酚復(fù)合膜在肉類食品包裝中的應(yīng)用

肉類食品中的蛋白質(zhì)和脂肪很容易受到流通和貯藏過程中微生物、酶和氧氣等不良因素的影響，致使其食用價值和商品價值顯著降低，貨架期縮短，食源性疾病發(fā)生的風(fēng)險增加。在肉類食物表面直接添加活性成分不利于保存肉類食品，因為當(dāng)活性劑與肉類食物表面直接接觸時，易與肉中的成分發(fā)生相互作用而失活，并且活性劑的滲透速率較快會影響肉的品質(zhì)。因此，使用活性薄膜對肉類食品進(jìn)行保鮮包裝成為一大發(fā)展趨勢[52]。如表2所示，魏瑾雯[53]將西蘭花葉多酚作為活性物質(zhì)加入木薯淀粉/果膠基質(zhì)中制備復(fù)合膜并用其包裹冷鮮羊肉，結(jié)果表明，在4 ℃條件下貯藏15 d后，實驗組的色澤和感官特性始終優(yōu)于對照組；隨著貯藏時間的延長，實驗組羊肉的pH值、揮發(fā)性鹽基氮含量等保鮮指標(biāo)的變化顯著低于對照組，總疏基含量顯著高于對照組；相較于對照組，多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、3%和5%的實驗組保鮮期分別延長3、6 d和6 d。冀曉瑤[54]利用沒食子酸改性山藥淀粉與殼聚糖制備復(fù)合膜并對新鮮豬肉進(jìn)行保鮮測試，結(jié)果表明復(fù)合膜比未改性前薄膜的氧阻隔性能好，使得新鮮豬肉中的肌紅蛋白與氧氣結(jié)合能力較差，從而對豬肉有更好的保鮮效果。梁杰等[55]以海藻酸鈉和玉米淀粉為基材、茶多酚為功能性添加劑，使用溶劑澆鑄法成功制備茶多酚/海藻酸鈉/玉米淀粉復(fù)合膜并將其用于冷鮮雞肉的保鮮，與未涂膜組對比，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.25%茶多酚的復(fù)合膜能降低雞肉在貯藏過程中的pH值、硫代巴比妥酸反應(yīng)物值和揮發(fā)性鹽基氮值，從而延長雞肉的貨架期。柳夢瑤[56]以馬鈴薯皮改性的淀粉為基材、姜黃素為活性物質(zhì)，采用溶劑澆鑄法制備復(fù)合膜并用于雞胸肉的保鮮，薄膜表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活性，可有效抑制細(xì)菌等微生物對肉類的分解作用和肉類的脂質(zhì)氧化，保證食品的質(zhì)量。生鮮肉類等食品還面臨冷藏和冷凍等貯藏環(huán)境的影響，因此，淀粉基復(fù)合膜在低溫環(huán)境的使用局限性與性能提升受到研究者的廣泛關(guān)注。

表2 淀粉-多酚復(fù)合膜在肉類食品包裝中的應(yīng)用Table 2 Application of starch-polyphenol composite film for meat packaging

4 結(jié)語

本文從擠出成型、靜電紡絲和溶劑澆鑄3 種主要制備方法出發(fā)對淀粉-多酚復(fù)合膜的制備過程、影響因素、材料性能等方面進(jìn)行分析與綜述。將適量的多酚加入到淀粉基質(zhì)中，多酚與淀粉之間存在氫鍵相互作用，這將顯著增強(qiáng)復(fù)合膜的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻隔性。同時，多酚具有抗氧化性和抗菌性，從而賦予淀粉-多酚復(fù)合膜較好的抗氧化和抗菌活性，可應(yīng)用于果蔬食品和肉類食品的保鮮并延長其貨架期。此外，復(fù)合膜具有生物可降解性，在環(huán)境友好型食品包裝材料的應(yīng)用中具有巨大潛力。隨著科學(xué)研究的不斷深入、技術(shù)的愈加成熟，淀粉-多酚復(fù)合包裝膜應(yīng)用會成為大勢所趨。然而，淀粉-多酚復(fù)合膜制備過程中，仍面臨淀粉結(jié)晶度降低、試劑安全性低、能耗高等缺點。淀粉復(fù)合膜具有較差的疏水性、疏油性以及抗凍性能，這將限制其在潮濕與低溫環(huán)境中的應(yīng)用，也不利于復(fù)合膜對油炸食品的包裝。此外，淀粉基復(fù)合膜的研究并沒有進(jìn)行實際成本估算。因此，未來需要更多地研究開發(fā)綠色、低能耗、安全性高、雙疏（疏水疏油）性能好，且可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的淀粉基復(fù)合食品包裝材料。