香芹酚对花生蛋白膜理化性能及抑菌效果影响研究

常南 梁月 钟天辰

摘要：以花生分离蛋白（PPI）为成膜基质，添加具有抑菌作用的香芹酚制备抑菌膜，研究香芹酚对花生蛋白膜物理性能和抑菌性能的影响。结果表明：当香芹酚体积分数为0～2.0%时，随着体积分数增加，蛋白膜的抗拉伸强度先增大后减小，断裂伸长率和亮度逐渐降低，水蒸气透过率和不透明度逐渐增加；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制能力明显增强；香芹酚与PPI结合并未产生新的化学键。

关键词：香芹酚；花生蛋白膜；理化性能；抑菌

中图分类号：TS206.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）02-0026-04

近年来由于包装材料引起的环境污染问题日益加剧，蛋白类可食性膜以其独特的原料天然、安全、营养、无污染等特点逐渐成為研究的热点。花生粕是花生榨油的副产物，其中蛋白质含量高，但目前主要用作饲料，造成资源极大浪费。从花生粕中提取花生分离蛋白制备蛋白膜，可大大提高花生粕的利用价值。在实际应用中，由于蛋白膜本身营养较丰富而易滋生微生物，可通过强化膜的抑菌性来保证食品的品质。香芹酚是牛至精油和百里香精油的主要成分之一，具有较强的抑菌效果，被广泛用作天然抗菌剂等。研究表明，将香芹酚加入到壳聚糖膜、淀粉膜和甲基纤维素膜中可提高膜的抑菌性，同时可降低膜的机械性能和阻隔性。本课题以花生分离蛋白为成膜基质，添加香芹酚制备抑菌膜，研究香芹酚对蛋白膜理化性能及抗菌性能的影响，为花生蛋白抑菌膜的开发、生产及应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

低变性花生粕：青岛长寿食品有限公司；香芹酚（纯度98%）：美国Sigma公司；谷氨酰转移酶：泰兴市东圣食品科技有限公司；甘油：国药试剂公司；其他试剂均为分析纯；金黄色葡萄球菌和大肠杆菌：菌种保藏中心；营养肉汤和琼脂培养基、MRS肉汤和琼脂培养基：国药试剂公司。

1.2 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验仪器设备有限公司；FT-IR200傅里叶变红外光谱分析仪：Thermo Nicolet公司；电子拉力试验机：广州标际包装设备有限公司；色差仪：日本柯尼卡美能达有限公司；扫描电子显微镜：日本日立公司。

1.3 试验方法

1.3.1 花生分离蛋白的制备 花生分离蛋白参照Narendra Reddy等人的碱溶酸沉方法制备。

1.3.2 香芹酚花生蛋白膜的制备 参照张春红等人的方法（略有修改）配制8%（W/V）PPI溶液，用1 mol/L NaOH将pH值调至9.0，于70 ℃加热60 min后冷却至室温，向蛋白液中加入TG，加酶量为5 μ/g PPI，于50 ℃加热30 min，冷却后加入15%（g/g蛋白）甘油，然后加入一定体积分数的香芹酚，用均质机将溶液均质4 min，放入真空脱气机中脱气3次，将膜液涂布于自制的玻璃板上，于65 ℃干燥3 h，在25 ℃，RH 50%的环境中平衡48 h后揭膜。

1.3.3 花生蛋白膜理化性能的测定

1） 机械性能的测定：参照GB/T 1040.3—2006《塑料 拉伸性能的测试》中的方法。

2） 水蒸气透过率的测定：参照 GB 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法 杯式法》中的方法。

3） 颜色和不透明度的测定：参照Narendra等人的方法。

1.3.4 花生蛋白膜抑菌性的测定 参照钟天辰等人的方法，选取大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为试验菌株。

1.3.5 红外光谱的分析 红外光谱的扫描范围为

4 000～400 cm-1，扫描次数32次，分辨率4 cm-1。

1.4 统计分析

所有数据均为3次重复的平均值，利用SPSS 20.0统计软件对数据进行单因素方差分析和Ducan多重比较。

2 结果与分析

2.1 香芹酚对花生蛋白膜机械性能的影响

香芹酚添加量对花生蛋白膜抗拉伸强度和断裂伸长率的影响情况如图1所示。

由图1A可以看出：随着香芹酚添加量的增大，蛋白膜的抗拉伸强度呈现先增大后减小的趋势；当香芹酚添加量为1.0%时，抗拉伸强度达到最大值2.37 MPa，与对照膜（未添加香芹酚）相比差异显著（P<0.05）；当香芹酚添加量为1.0%～2.0%时，拉伸强度显著减小（P<0.05）。由图1B可以看出：随着香芹酚添加量的增大，蛋白膜的断裂伸长率呈现逐渐降低的趋势；对照膜的断裂伸长率为82.8%；随着香芹酚体积分数的增加，膜的断裂伸长率降低到38.7%。

2.2 香芹酚对花生蛋白膜水蒸气透过率的影响

香芹酚添加量对花生蛋白膜水蒸气透过率的影响情况如图2所示。

由图2可以看出：随着香芹酚添加量的增大，水蒸气透过率显著升高（P<0.05）；对照膜的水蒸气透过系数为5.96 g·mm/（m2·d·kPa）；当添加香芹酚添加量为0.5%时，蛋白膜的水蒸气透过率为

6.19 g·mm/（m2·d·kPa）。

2.3 香芹酚对花生蛋白膜颜色和不透明度的影响

香芹酚添加量对花生蛋白膜颜色和不透明度的影响情况见表1。

色度是膜表观颜色的表征，其中L*越大，膜越亮；a*值越大，膜越红；b*越大，膜越黄。由表1可知：当香芹酚添加量为0.5%～1.5%时，膜的色度与对照膜相比差异不显著（P>0.05）；当香芹酚添加量为2.0%时，膜的L*值从77.68减小到72.08，a*值从4.19减小到2.19，b*值从21.47增加到26.65。说明添加2.0%香芹酚的蛋白膜与对照膜相比偏暗、颜色偏黄，分析原因，认为由于香芹酚是淡黄色液体，膜的色泽主要受香芹酚本身颜色的影响。

由表1可知：随着香芹酚添加量的增大，蛋白膜的不透明度逐渐增大；当香芹酚添加量为0.5%时，蛋白膜与对照膜相比差异不显著（P>0.05）；当香芹酚添加量为1.0%～2.0%时，随着香芹酚添加量的增大，蛋白膜的透明程度显著减小（P<0.05）。

2.4 香芹酚对花生蛋白膜抑菌性的影响

香芹酚添加量对花生蛋白膜抑菌效果的影响情况见表2。

由表2可知：对照膜对供试菌株无抑制作用。当香芹酚添加量超过0.5%时，蛋白膜对2种菌株均有抑制效果，且随着香芹酚添加量的增加，抑菌圈直径逐渐增大。添加香芹酚后，蛋白膜对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的抑制效果優于革兰氏阴性菌（大肠杆菌），这可能是因为革兰氏阴性菌的外膜富含脂多糖，限制了活性成分到达细胞质膜，导致革兰氏阴性菌对香芹酚不敏感。

2.5 香芹酚对花生蛋白膜红外光谱的影响

香芹酚花生蛋白膜的红外图谱如图3所示。

由图3可以看出：对照膜与抑菌膜峰形基本相同；在3 650～3 200 cm-1的吸收峰为O—H的伸缩振动，抑菌膜的吸收峰从对照膜的3 385 cm-1移至

3 360 cm-1。说明添加香芹酚并未出现新的峰，分析原因，认为尽管香芹酚的加入引入了羟基，但蛋白质本身含有羟基基团，因此在对照膜中添加香芹酚并未显著改变改性PPI的结构。

3 结论

通过试验可知：随着香芹酚添加量的增大，花生蛋白膜的抗拉伸强度先增大后减小，断裂伸长率和亮度逐渐降低，水蒸气透过率和不透明度逐渐升高，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制能力显著增强，红外光谱分析表明香芹酚与改性花生蛋白结合并未产生新的化学键。

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