大豆分离蛋白基复合精油可食膜的制备及表征

孙嘉临，袁玉娇，李思琪，刘夫国

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712000）

传统包装材料如塑料制品由于其耐用性以及出色的食品保鲜功能而得到广泛应用。然而近年来，随着环境污染问题的日益严重，塑料制品由于缺乏生物降解性对环境所造成的污染日益严重[1]，亟需寻找可降解的食品包装材料代替传统材料，以节约化石燃料资源并减轻环境污染问题。目前，蛋白质、多糖等食品源的可生物降解材料受到广泛关注。

大豆分离蛋白（SPI）来源广泛，且SPI 分子中存在大量氢键、疏水键、离子键、二硫键等，具有良好的成膜性及生物可降解性，是制备环境友好、可降解包装膜的理想材料[2]。但由于SPI 含有大量的疏水性氨基酸残基，这些物质会促使SPI 形成疏水中心在内、亲水性外层在外的球状结构[3]，导致SPI 膜的水蒸气透过率较高。除阻水性能方面，单一大豆分离蛋白膜的机械性能较差，且环境的改变极易对薄膜的机械性能产生不利影响[4]。为了提高SPI 膜的性能，扩大其应用领域，可以选择对SPI 进行多酚改性修饰或向其中添加多糖等物质，利用蛋白质与分子间的相互作用形成致密的网状结构，从而增强分散系统的稳定性，以弥补单一SPI 膜的性能缺陷[5]。EGCG是一种具有较强抗氧化活性和自由基清除能力的多酚类化合物[6]。Tao 等[7]研究表明EGCG 修饰后的SPI 具有较高的乳化性能。羧甲基壳聚糖（CMCS）具有良好的成膜性，形成的膜透明性、透气性好，且能与生物相容性材料如蛋白等混合制成可食用的薄膜或涂层，在食品包装中具有潜在的应用价值[8-9]。

随着人们消费需求的多元化，具有生物活性的包装膜越来越受到人们的关注。精油是一种从植物中提取的天然高效抑菌和抗氧化的活性物质，研究表明，在添加肉桂精油后，薄膜的抗氧化活性得到显著提升[10-13]，且制备的可食果胶膜能够提高苹果的抗氧化能力[14]。Alsaraf等[15]研究表明，百里香精油在DPPH 测定方法中显示出显著的体外自由基清除活性。本实验选用SPI 作为成膜基质，向其中添加多糖（CMCS）、多酚（EGCG）以及植物精油（百里香精油和肉桂精油），通过对膜结构特性及功能特性的测定，探究了复合膜的各物质最佳比例及对鲜切苹果的保鲜效果，以期为研究开发性能优良、集多功效于一体的环境友好型包装膜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜切苹果（红富士），购于杨凌好又多超市。

大豆分离蛋白（SPI），北京瑞达恒辉科技发展有限公司；表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），北京北实纵横科技有限公司；羧甲基壳聚糖（CMCS），浙江澳兴生物科技有限公司；肉桂精油（Cas），上海源叶生物科技有限公司；百里香精油（Thy），美国Sigma 公司；DPPH，上海麦克林生物化学有限公司。丙三醇、吐温-80、氯化钙均为分析纯，购于杨凌新三力化玻站。

1.2 仪器与设备

TA.XT Plus 物性测定仪，Stable Micro systems Ltd；UVmini-1240 紫外分光光度计，日本岛津公司；Bruker Vertex-70 傅里叶红外光谱仪，德国布鲁克科技有限公司；FlexSEM1000 台式扫描电镜，日本日立公司；CS-820分光测色仪，杭州彩谱科技有限公司；电子天平，YP1002B，精度0.01 g，上海力辰邦西仪器科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 EGCG-SPI 共价结合物的制备

称取40 g SPI 于900 mL 去离子水中，调节pH 至9.0。将30 mL EGCG 溶液（10 mg/mL）与上述溶液混合后，用去离子水调节总容量至1 000 mL。将混合液在30 ℃下连续搅拌3 h，调节pH 至6.8，将其在室温下透析（截留分子量14 000）24 h，冻干得到EGCG-SPI 共价结合物（改性SPI）。

1.3.2 大豆分离蛋白-复合精油膜的制备

分别制备2%（m/V）SPI 溶液、2%（m/V）改性SPI 溶液、2%（m/V）CMCS 各2 份，一份调节pH 为3，另一份调节为7。分别取pH=3 及pH=7 的2%SPI 溶液、2%改性SPI 溶液，根据溶液的量添加精油（Thy∶Cas=1∶4）使其含量为1%（V/V），添加吐温-80（0.67%V/V），搅拌，以10 000 r/min 进行高速剪切，以50 MPa 压力进行均质，再各以1∶0、1∶1 和1∶2 的比例加入2%（m/V）CMCS 溶液，添加甘油并搅拌。取上述膜液各10 mL 分别倒入聚苯乙烯培养皿（直径8 cm）中流延成膜。将所得膜在60 ℃的烘箱中干燥约3 h，然后剥离。不同膜液最终成分组成及含量见表1。

1.3.3 大豆分离蛋白-复合精油膜的机械性能测定

将膜样品裁成20 mm×60 mm 条带放置在自紧式辊夹具中，并且以20 mm 为初始夹具间距，测试速度为3 mm/s，称重传感器质量为5 kg，使用TA.XT Plus 物性测定仪进行拉伸试验，测量相关指标，拉伸强度及断裂伸长率根据式（1）（2）进行计算。

式中，N为破坏所需的最大力，N；a为样品的宽度，mm；b为样品的厚度，mm；L0为样品的初始长度，mm；L为样品的最终长度，mm。

1.3.4 大豆分离蛋白-复合精油膜水蒸气透过率的测定

将膜封于装有干燥氯化钙（约10 g）的50 mL 离心管口处，并将离心管置于干燥器中（相对湿度为100%），24 h后称量离心管的质量。根据公式（3）计算水蒸气透过率。

式中，WVP为水蒸气透过率，g/(m·h·Pa)；m为增加的质量，g；d为膜厚度，m；A为暴露在空气中的膜面积，m2；t为渗透作用的时间，h；P为膜内外的蒸气压差，Pa。

1.3.5 大豆分离蛋白-复合精油膜的红外光谱（FTIR）分析

将干燥的膜样品与溴化钾（KBr）粉末以1∶100 充分混合，取20 mg 混合物压制成片，使用傅里叶红外光谱仪在4 000～400 cm-1范围内测定膜的红外光谱，分辨率为4 cm-1，扫描次数为64 次。

1.3.6 大豆分离蛋白-复合精油膜的微观结构分析

采用台式扫描电镜在加速电压3.00 kV 和放大倍数为1 000 的条件下，进行薄膜样品表面电子显微镜测试，观察薄膜的微观结构。

1.3.7 大豆分离蛋白-复合精油膜的光学特性测定

使用分光测色仪，以D65 为光源，采用25 mm 孔径透光口，以空气为基质进行空白校准，测量膜色度。根据测量所得L*（L*表示明暗度；L*＞0 表明偏亮，L*＜0 表明偏暗）、a*（a*表示红绿度；a*＞0 表明偏红，a*＜0 表明偏绿）、b*（b*表示黄蓝度；b*＞0 表明偏黄，b*＜0 表明偏蓝）值计算ΔE（色差总值），表征膜色泽。计算公式见式（4）。

1.3.8 大豆分离蛋白-复合精油膜的水溶性测定

将薄膜裁成3 cm×3 cm的正方形，放入烘箱中，100℃烘干4 h，称其质量，记为W0，将其溶于50 mL 温度为25℃的蒸馏水中，静置24 h。将其取出，烘干至恒质量，记为Wf。根据公式（5）进行计算。

式中，WS为溶解度，%；W0为100 ℃烘干4 h 后的质量，g；Wf为溶于蒸馏水后取出烘干的质量，g。

1.3.9 大豆分离蛋白-复合精油膜的抗氧化活性测定

将20 mg 膜样品置于5 mL 甲醇中，25 ℃下保持12 h，将DPPH 溶于甲醇之中使其浓度为0.025 g/L。取200 μL 膜提取液与5 mL DPPH-甲醇混合液混合，将其在环境温度下避光保存30 min，测量其在517 nm 处的吸光光度值。采用公式（6）计算DPPH 自由基清除活性。

式中，ADPPH为DPPH 甲醇溶液在517 nm 处的吸光值，Aextract为样品在517 nm 处的吸光值。

1.3.10 鲜切苹果的覆膜处理

将苹果进行等分切块处理，随后将制备的薄膜覆盖于鲜切苹果表面，并做好标记，放置于4 ℃冰箱内，每隔2 d 对苹果进行拍照，记录苹果表面褐变情况。

1.3.11 鲜切苹果的失重率测定

选取鲜切苹果，称量记录第0 天的初始质量为m0，随后将苹果贮存于4 ℃冰箱中进行覆膜保鲜实验。每隔1 d 记录苹果质量mf，按照公式（7）计算苹果失重率。

其中，m0为苹果的初始质量，g；mf为储存时间后的样品质量，g。

1.4 统计分析

采用Origin 9.1 软件绘图，SPSS 26 软件对试验结果进行统计分析。数据显示为“平均值±标准差”，当P＜0.05 时，不同样本间具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 大豆分离蛋白-复合精油膜的机械性能

机械性能是衡量材料在特定条件下对外力的抵抗能力的重要指标[16]。机械性能良好的膜可以有效保护产品，同时可以扩大膜的适用范围。本实验通过测定膜的拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EAB）来衡量其机械性能。

2.1.1 大豆分离蛋白-复合精油膜的拉伸强度

由图1 可得，在相同的SPI 与CMCS 复合比条件下，使用EGCG-SPI 与多糖复合制备的薄膜的拉伸强度高于SPI 与多糖复合制备的薄膜以及单一SPI 制备的薄膜，且拉伸强度存在显著性差异（P＜0.05）。图1 显示单一SPI膜的脆性较强，拉伸强度较低。当只添加CMCS 时，随着CMCS 的加入，SPI 与CMCS 通过形成氢键实现非共价自组装，有效提高了膜的拉伸强度。当加入EGCG 以及CMCS 时，EGCG 可与SPI 形成共价键及氢键，从而形成复杂的网络结构，使得EGCG-SPI 复合物的结构较SPI更为紧密，同时使蛋白质的二级结构更加稳定，因此形成的膜更加致密，结果表现为E-S1C1 和E-S1C2 组较S1C1 和S1C2 组具有更大的拉伸强度。这与田梅等[17]向SPI 膜中添加茶多酚以及Ou 等[18]通过阿魏酸共价交联修饰SPI 所得的结果一致。

图1 不同pH、不同比例的SPI 与CMCS 制备的膜的拉伸强度Fig.1 Tensile strength of films prepared by SPI and CMCS with different pH values and ratios

不同的pH 条件对于薄膜的拉伸强度也有一定的影响，由图1 可以得出，除S1C2 组外，在pH=7 条件下制备的薄膜较pH=3 条件下制备的薄膜的拉伸强度更大。尽管在pH=7 条件下制备的S1C2 组薄膜的拉伸强度比pH=3 条件下制备的薄膜的拉伸强度低，但二者之间无显著性差异。E-S1C1 组与E-S1C2 组中，与pH=7 组相比pH=3 组拉伸强度更大，可能是由于在EGCG-SPI 形成致密网络结构的同时，pH=7 条件下，CMCS 与SPI 复合物带有相反电荷，相互吸引，CMCS 可以有效填充在EGCG-SPI 形成的致密网络结构的缝隙中，同时CMCS与SPI 进行非共价自组装。

2.1.2 大豆分离蛋白-复合精油膜的断裂伸长率

图2 显示了不同pH、不同蛋白与多糖比例混合制备的膜的断裂伸长率，其值越大，代表薄膜的弹性越好。在pH=3 条件下，S1C2 组较S1C1 组断裂伸长率显著增加，其原因可能是由于当只加入CMCS 时，由于以SPI∶CMCS=1∶2 比例加入的CMCS 较多，多糖与蛋白分子之间形成的蛋白质-多糖聚集体的平衡模式被破坏，相较于S1C1 组，结构更加松散，其脆性降低，进而拉伸强度提高。在结果中，E-S1C1-3 组、S1C2-3 组、E-S1C2-3 组断裂伸长率增加最明显。这种现象可能是当同时加入CMCS 以及EGCG 时，各组分发生相互作用形成致密的网状结构，表现为较大的断裂伸长率。

图2 不同pH、不同比例的SPI 与CMCS 制备的膜的断裂伸长率Fig.2 Tensile strength of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

综合上述各组薄膜的拉伸强度和断裂伸长率可知，向单一SPI 膜中添加CMCS 以及EGCG 可以提高薄膜的机械性能，且同时添加CMCS 与EGCG 时，薄膜的机械性能最佳。当一些样品的拉伸强度增加时，其断裂伸长率可能会出现大幅度下降，因此，综合考虑拉伸强度及断裂伸长率两个指标时E-S1C1-7 组和E-S1C2-7 组的机械性能最好。

2.2 大豆分离蛋白-复合精油膜的水蒸气透过率

2.2.1 膜厚度

膜的厚度会影响膜的机械性能和阻隔性能，且膜厚度与膜的光学性能密切相关，是膜制品的重要参数指标。由表2 分析可得，除单一SPI 膜外，其余实验组结果均显示pH=7 比pH=3 所制备的膜的厚度大。使用EGCG-SPI与CMCS 复合制备的薄膜与SPI 与CMCS 制备的薄膜相比，厚度无显著差异。可能是由于EGCG 为小分子物质，向蛋白膜中加入小分子时，由于大豆分离蛋白微观上为球状结构，分子间产生较多空隙与通道，加入的固体小分子填补了孔隙与通路，使其厚度变化不明显。

2.2.2 水蒸气透过率（WVP）

WVP是常用来表征膜阻水性能的重要指标，值越低，表示膜的阻水性越强，包装产品所处的环境越稳定，产品货架期越长。由表2 可知，单一SPI 制备的膜的水蒸气透过率较高，这是由SPI 自身的高度亲水性所致。除E-S1C2-7 组外，添加EGCG、CMCS 的膜与单一SPI 膜相比，其WVP值均有一定的降低，且E-S1C2-7 组的WVP值与S-7 组无显著性差异，表明EGCG 与CMCS 的加入不会对薄膜的水蒸气透过率产生不利影响。根据实验结果，添加CMCS 后，膜的WVP有所下降，这与Zhang 等[19]的研究结果一致。主要是由于多糖的加入可以在界面处与蛋白形成蛋白质-多糖聚集体，从而使得分散体系的稳定性增强。而S1C2-3 组、S1C2-7 组与S1C1-3 组、S1C1-7 组相比，WVP值较高，可能是由于CMCS 添加过多，导致多糖与蛋白分子之间形成的蛋白质-多糖聚集体的平衡模式被破坏，使WVP值升高。同时，精油的加入也使WVP值较普通SPI 膜有所下降，这是由精油本身的疏水性所致，精油可截留大部分水蒸气，使WVP值显著降低。但不同pH、不同SPI 与CMCS 比例混合制备膜的水蒸气透过率间均无显著性差异（P＜0.05）。

表2 不同pH、不同SPI 与CMCS 比例混合制备的膜厚度及水蒸气透过率Table 2 Thickness and WVP of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

2.3 大豆分离蛋白-复合精油膜的FTIR 谱图

EGCG 以及膜样品的红外光谱如图3（见下页）所示。图中，SPI 光谱表现的主要峰值是3 407 cm-1、1 651 cm-1和1 545 cm-1，其中3 407 cm-1处代表N—H 和O—H 伸缩振动区域；1 651 cm-1处表示酰胺Ⅰ带，代表C═O伸缩振动；1545cm-1处表示酰胺Ⅱ带，代表N—N弯曲[20]。与对照蛋白相比，对于分别在pH=3 和pH=7 条件下制备的薄膜，在3 407 cm-1处峰都发生了蓝移，这是由于O—H 伸缩振动和分子间氢键引起的吸收峰，吸收峰位置发生移动说明加入的CMCS 和EGCG 与SPI 产生了相互作用，氢键得到了加强。同时，1 545cm-1处吸收峰位置的移动也表明蛋白质的NH2参与了反应，表明SPI 的氨基与EGCG 也发生反应，且主要是共价反应生成SPI-EGCG共价复合物。EGCG 在3 477 cm-1和3 358 cm-1处含有特征峰，表示O—H 伸缩振动；在1 691 cm-1和1 615 cm-1的特征峰表示C═O 振动[21-22]。与单一SPI 膜相比，1 651 cm-1处酰胺I 带发生蓝移、1 545 cm-1处酰胺Ⅱ带发生红移，表明EGCG 的加入使SPI 的二级结构发生改变[23]，同时，EGCG 在3 477 cm-1和3 358 cm-1处的特征峰的消失表明酚羟基参与了蛋白质与多酚之间的反应。

图3 不同pH、不同比例SPI 与CMCS 制备的膜的红外光谱图Fig.3 Fourier transform infrared spectra of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

2.4 大豆分离蛋白-复合精油膜的微观结构分析

为了观察膜的表面形态，选用电镜在1 000 倍放大条件下对薄膜微观结构进行观察，电镜照片如图4 所示。由图可知，单一SPI 制备的薄膜表面存在许多小孔，表面不平整，因此其机械性能较差且水蒸气透过率较高。当添加多糖后，薄膜的表面无明显空洞，但可以观察到仍然存在较多褶皱，表面情况得到改善。这可能是由于氢键作用，CMCS 的加入使得SPI 与CMCS 之间结合更加紧密，在宏观上表现为较为平整的表面，因此水蒸气透过率较单一SPI 薄膜有所降低。选用EGCG 改性后的SPI 与CMCS 复合制备的薄膜具有最平整的表面，这可能是因为EGCG 与SPI 发生共价交联、SPI 与CMCS 之间发生氢键结合，使薄膜的表面更加平整，因此表现为良好的机械性能及较低的水蒸气透过率。

图4 不同pH、不同比例SPI 与CMCS 制备的膜平面电镜照片（1 000 倍）Fig.4 Planar electron microscopy of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios（1 000×）

2.5 大豆分离蛋白-复合精油膜的光学特性

通过测定蛋白膜的光学特性，探究EGCG 修饰、SPI与CMCS 比例以及溶液体系pH 值对蛋白膜颜色的影响，结果如表3 所示，添加多酚EGCG 可以使薄膜的颜色变深，添加CMCS 可以在一定程度上提高薄膜的透明度。这主要是由于EGCG 发生氧化后生成褐色的醌类物质，因此，使用SPI-EGCG 制备的薄膜较SPI 制备的薄膜具有更深的颜色。CMCS 是一种淡黄色的粉末状物质，其溶于水后溶液呈现淡黄色接近透明状的液体，当选用SPI与CMCS 共混制备薄膜时，加入的CMCS 在一定程度上可以被认为降低了原本溶液中SPI 的浓度，因此添加CMCS 组的薄膜较单一SPI 制备的薄膜具有更浅的颜色以及更高的透明度。

表3 不同pH、不同SPI 与CMCS 混合比例制备的膜样品的光学性能Table 3 Optical properties of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

2.6 大豆分离蛋白-复合精油膜的水溶性

根据前面所得结果，S-3 及S-7 组样品的性能较差，不是具有优良性能的包装材料，因此，选择对其他组样品进行水溶性测定，结果如图5 所示。由图知，在pH=3 条件下制备的薄膜较pH=7 条件下制备的薄膜具有更高的水溶性，这可能是由于在pH=7 条件下SPI 与CMCS 带有相反电荷，二者因静电吸引作用形成的网状结构更加致密，水分子不易通过，因此在pH=7 条件下制备的薄膜具有较低的水溶性，这与前面的水蒸气结果基本一致。

图5 不同pH、不同比例SPI 与CMCS 制备的膜的水溶性Fig.5 Water-solubility of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

2.7 大豆分离蛋白-复合精油膜的DPPH 自由基清除率

包装材料的抗氧化能力是决定膜保鲜效果的关键因素，食品储藏期间易发生脂质氧化、美拉德反应、酶促褐变等易导致食品腐败的相关生化反应，有效地提高薄膜的抗氧化能力从而适当地延缓食品的腐败变质，延长其保质期[24]。本研究使用DPPH 自由基清除率来表示不同膜样品的抗氧化能力，结果如图6 所示。

由图6 可知，各组制备的薄膜均具有一定的自由基清除能力。使用EGCG-SPI 与CMCS 复合制备的薄膜的DPPH 自由基清除率高于SPI 与CMCS 复合制备的薄膜以及单一SPI 制备的薄膜，其中，与单一SPI 制备的薄膜相比，SPI 与CMCS 复合制备的薄膜的DPPH 自由基清除率较低。SPI 薄膜本身具有一定的抗氧化性能，但其抗氧化性较弱，当只加入一定量的CMCS 时，可能由于SPI在膜液中所占比例下降，削弱了SPI 自身的抗氧化能力，导致CMCS 与SPI 复合制备薄膜的DPPH 自由基清除率较单一SPI 薄膜的较低。EGCG 作为多酚类物质，其自身具有很强的抗氧化性能，EGCG 通过与SPI 反应而形成致密的网状结构，使得ECGC 被有效接枝，因此添加EGCG 组的膜样品的DPPH 自由基清除率最高。同时植物精油的不饱和双键可直接消灭单线态氧，达到清除自由基的效果[25]。因此，本实验各组样品的DPPH 自由基清除率较普通薄膜均有一定程度的提高。

图6 不同pH、不同比例的SPI 与CMCS 制备膜的抗氧化能力Fig.6 Antioxidant capacity of films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios

根据上述分析可以得出，EGCG 的添加可以显著提高复合膜的DPPH 自由基清除率，而只添加CMCS 不添加EGCG 制备膜，其DPPH 自由基清除率有所降低。因此，选用E-S1C1-7、E-S1C2-7 制备的复合膜可以有效减缓食品氧化变质。

2.8 复合膜对鲜切苹果失重率的影响

由于呼吸和蒸腾作用，水果和蔬菜的质量会随贮藏时间的增加而降低。同时，水分的流失会降低水果和蔬菜的丰满度和光泽度，从而导致经济损失[26]。在贮藏过程中，随着贮藏时间的增加，所有样品的质量均逐渐减小，如图7 所示。

图7 不同pH、不同比例SPI 与CMCS 制备的膜覆盖鲜切苹果保鲜的失重率Fig.7 The weight loss of fresh-cut apples covered by films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios during storage

根据结果可以看出，未覆盖薄膜的鲜切苹果的失重率远高于覆膜组的，且SPI 或EGCG-SPI 与CMCS 以1∶1 比例混合时制备的薄膜在对鲜切苹果进行覆膜保鲜处理时，苹果的失重率较低。这可能是由于与未进行覆膜处理的样品相比，这种薄膜可以防止包装样品中的水分逸入空气中[27]。EGCG-SPI 与CMCS 以1∶1 比例混合时制备的薄膜具有较低的水蒸气透过率，因此可以更好地防止水分逸出，从而减少苹果的质量损失。

2.9 复合膜对鲜切苹果抗氧化能力的影响

鲜切水果的颜色能极大地影响消费者的购买欲望，从而直接影响种植收益。苹果中含有大量的多酚氧化酶，鲜切苹果暴露在空气中极易与氧气发生反应，酚类底物被氧化为醌类，随后聚合成为褐色素，从而引起组织褐变，产生不良颜色[28-29]，因此，开发能够有效减缓鲜切苹果表面褐变的可食膜材料具有重要意义。本试验分析了鲜切苹果在4 ℃条件下储存6 d，切面颜色的变化，结果如图8 所示。在第0 天，鲜切苹果均显示自然的浅黄色。随着存储时间的增加，鲜切苹果切面颜色逐渐变深且逐渐失水皱缩，表明苹果内的多酚氧化酶与氧气发生反应，且随着存储时间的增加，苹果的褐变情况逐渐加重。在第6 天，未覆盖薄膜的鲜切苹果表面出现黑色斑点且有酸败气味产生，表明苹果已发生变质。随着存储时间的增加，对照组均发生一定程度的表面褐变，且当用S1C1 组薄膜对鲜切苹果进行保鲜处理时，苹果的表面褐变较为严重，这可能是由于S1C1 组薄膜的抗氧化活性较差（见上页图6）。但对照组所有苹果样品在存储期间均无酸败气味产生，且在精油的存在下，对照组薄膜均具有一定的抗氧化活性[10]，从而使得对照组的鲜切苹果仍具有一定的果香，表明苹果未发生腐败变质。除具有一定果香外，选用EGCG 改性SPI 制备的薄膜覆盖的鲜切苹果切面褐变较轻，这是因为EGCG 具有良好的抗氧化活性，这与图6 中添加EGCG 的薄膜具有最高的DPPH 自由基清除率保持一致，因此，选用EGCG-SPI 与CMCS 制备的薄膜对鲜切苹果进行保鲜处理，可以有效减缓氧气与多酚氧化酶的相互作用[30]，避免鲜切苹果的过度氧化。

图8 不同pH、不同比例SPI 与CMCS 制备的膜覆盖鲜切苹果在贮藏过程中切面的变化Fig.8 The change of the cut surface of fresh-cut apples covered by films prepared by SPI and CMCS with different pH and ratios during storage

3 结论

本研究以SPI 与CMCS 为原料，通过控制溶液体系pH 值以及SPI 与CMCS 的复合比例，成功制备出了具有良好机械性能以及抗氧化活性的食品包装材料，且通过选用EGCG 对SPI 进行改性修饰，使制备的薄膜具有更好的性能。在两种pH 条件下，SPI 与CMCS 通过静电相互作用形成稳定的包埋层，对精油进行包埋。通过覆膜处理，可以有效降低鲜切苹果的失重率以及减缓鲜切苹果的表面褐变。可见添加EGCG 的薄膜在减缓鲜切苹果切面褐变方面具有更优良的效果。

实验证明，通过添加植物精油以及多酚EGCG，可以成功制备具有抗氧化活性的新型可降解包装材料。结合性能测定结果显示，在pH=7 条件下选择EGCG 改性SPI与CMCS 制备的薄膜具有最优的结构特性以及功能特性。本研究制备的薄膜在具有良好机械性能、较低水蒸气透过率等特点的同时，赋予了包装材料可降解、高抗氧化性等功能，实现了薄膜在食品保鲜领域的广泛应用。