肉桂醛/聚乙烯醇膜的制備及對黃瓜酸保鮮研究

（肇慶學院 食品與制藥工程學院，廣東肇慶 526061）

0 引言

黃瓜酸在真空包裝銷售過程中，產品存在漲袋等問題，貨架期較短，限制其銷售范圍。因此，開發新型的包裝技術或包裝方法延長黃瓜酸貨架期具有非常重要的意義。

活性包裝是一種新型且非常有發展潛力的包裝技術，近年來受到國內外研究人員的廣泛關注。食品活性包裝膜是活性包裝的一種，是指將抗菌劑、抗氧化劑等活性物質加入膜材料中，延長食品貨架壽命、提高食品安全性［1-3］。肉桂醛來源于肉桂、風信子等多種植物，不僅能顯著抑制或清除多種微生物形成的生物膜［4］，而且能有效地抑制微生物次級代謝產物的產生，是天然的廣譜抗菌劑［5］。美國食品和藥物管理局與我國都將肉桂醛認定為安全性食品添加劑，可作為一種安全有效的抗菌劑應用于食品工業中［6-7］。聚乙烯醇是一種性能優良的新型食品包裝材料，具有良好的生物降解性、成膜性、力學性能、水溶性、熱穩定性和氣體阻隔性等優點［8-10］，已被美國農業部批準用于肉、家禽類產品的食品包裝［11］。很多研究者以聚乙烯醇為基材開展了制備活性包裝膜應用于延長食品貨架期的研究［12-13］。本項目利用肉桂醛與聚乙烯醇的特點制備活性包裝膜應用于黃瓜酸保鮮，以期為其在食品活性包裝膜的開發利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

聚乙烯醇、蜂蠟、鄰二苯酚、吐溫80、肉桂醛、三氯乙酸、愈創木酚、2-硫代巴比妥酸、2，6-二氯酚靛酚均購于麥克林試劑有限公司；黃瓜酸：農戶提供。

XHF-D高速分散器（寧波新芝生物科技股份有限公司）；XLW-M智能電子拉力試驗機（濟南蘭光機電技術有限公司）；Uvmini-1240紫外可見分光光度計（島津企業管理有限公司）；WR-10精密色差儀（深圳市威福光電科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 肉桂醛/聚乙烯醇膜的制備

將聚乙烯醇（PVA）、蜂蠟加入適量的蒸餾水在60 ℃水浴中攪拌至融化，再加入吐溫80和肉桂醛。用高速分散器以10 000 r/min高速均質1 min，再以20 000 r/min高速均質1 min。將上述混合液流延于塑料培養皿（13 cm×13 cm）中，自然條件下晾干，揭膜并放于裝有飽和Mg（NO3）2溶液的干燥器中48h 備用?；旌弦褐芯垡蚁┐?、蜂蠟、吐溫80的最終濃度分別為5.0%、1.0%、0.5%，肉桂醛的最終濃度分別為0.0%、0.5%、1.0%、1.5%。不同肉桂醛含量的膜分別記為PVA-0.0、PVA-0.5、PVA-1.0 和 PVA-1.5。

1.2.2 肉桂醛/聚乙烯醇膜的物理性能與形貌分析

膜的透光性與不透明度、水蒸氣透過系數、力學性能分別根據 Shiku［14］、Ghanbarzadeh［15］、Zhang［16］的方法測定。用測厚規在膜上均勻取10個點測定的厚度，取平均值；用掃描電子顯微鏡測定膜表面形貌。

1.2.3 黃瓜酸的保鮮試驗

用封口機將4種肉桂醛/聚乙烯醇膜（PVA-0.0、PVA-0.5、PVA-1.0 和 PVA-1.5）做成袋子，并將黃瓜酸裝入其中，再用封口機封口貯藏（4 ℃）。每隔一定時間取出，分別根據劉開華［17］、Wang［18］、Min［19］、和 Garcia-Palazon［20］的方法測定維生素C和丙二醛（MDA）含量、多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性。

1.2.4 數據處理

使用Origin8.5軟件進行繪圖，采用SPSS 20.0軟件進行差異顯著性分析，p＜0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 膜的厚度

肉桂醛/聚乙烯醇膜的厚度見表1。膜的厚度隨肉桂醛添加量的增加而稍微增加，樣品PVA-1.5的厚度與PVA-1.0差異性不顯著，與PVA-0.0、PVA-0.5差異性顯著。這可能由于肉桂醛的加入使膜厚度增加，這與牛至精油/羧甲基纖維素活性膜的研究結果一致［21］。

表1 膜的厚度、力學性能與水蒸氣透過系數Tab.1 Thickness，mechanical properties，and water vapor transmission coefficient of films

2.2 膜的力學性能

肉桂醛/聚乙烯醇膜的機械力學見表1。樣品PVA-1.5的拉伸強度、斷裂伸長率與其它三種膜的差異性顯著。隨肉桂醛添加量的增加，膜的拉伸強度逐漸增加，但是膜的斷裂伸長率卻逐漸減少，這與丙酸鈣改性聚乙烯醇包裝薄膜的研究結果相似［22］。這可能是肉桂醛與PVA的相互作用增強膜的強度使膜的拉伸強度增加，但同時也影響PVA分子鏈的流動性，使膜的斷裂伸長率降低。

2.3 膜的水蒸氣透過系數

肉桂醛/聚乙烯醇膜的水蒸氣透過系數見表1。膜的水蒸氣透過系數隨肉桂醛添加量的增加而降低，樣品PVA-1.5的水蒸氣透過系數與PVA-1.0差異性不顯著，與其它兩種膜差異性顯著。膜的水蒸氣透過系數主要取決于膜的親水性、水分子在膜中的擴散速度。肉桂醛的添加增加膜的疏水性，阻止水分子的有效擴散，降低水蒸氣透過系數，提高膜的阻隔性能［23］。這種現象與殼聚糖/檸檬草精油復合膜的研究結果相似［24］。

2.4 膜的透光性與不透明度

肉桂醛/聚乙烯醇膜的透光性與不透明度見表2。膜在紫外光區的透光性很低，說明該膜有較好的阻隔紫外光性能；隨著肉桂醛添加量的增加，膜的透光性快速降低，而不透明度升高。4種膜的不透明度差異性顯著，說明添加肉桂醛的膜對光具有較好的阻透作用。這可能是肉桂醛分散在膜中的液滴多少與大小都會對透射光的強度產生影響，從而影響膜的不透明度與對光的阻透作用。

表2 膜的透光性與不透明度Tab.2 Transparency and opacity of films

2.5 膜的表面形貌

肉桂醛/聚乙烯醇膜放大1 000倍的表面形貌見圖1。膜表面呈不連續的結構，都有深淺不一的褶痕和大小不一的方塊。隨著肉桂醛添加量的增加，膜表面的褶痕逐漸變淺，方塊也逐漸變小。這可能是蜂蠟的凝固點較高，成膜時會造成膜的不連續結構，但添加的肉桂醛與PVA的相互作用改善膜的表面結構，提高膜的性能。

圖1 肉桂醛/聚乙烯醇膜的表面形貌Fig.1 Surface morphology of cinnamaldehyde/polyvinyl alcohol film

2.6 膜對黃瓜酸MDA和Vc含量的影響

肉桂醛/聚乙烯醇膜對黃瓜酸MDA和Vc含量的影響見圖2。隨著貯藏時間的增加，黃瓜酸的MDA含量呈逐漸增加的趨勢，Vc含量卻逐漸減少。MDA是果蔬膜脂過氧化的重要產物，產生數量越多表明膜脂過氧化程度越高，果蔬越易衰老和腐爛［25］。從圖2可知，添加肉桂醛的膜可以有效抑制脂氧合酶催化膜脂過氧化而產生MDA。這可能是肉桂醛能有效抑制脂氧合酶活性，減少MDA的產生，有效延緩黃瓜酸細胞氧化衰老速度，提高貨架期。Vc是衡量果蔬營養價值的重要指標之一，它的變化能反映果蔬的新鮮程度［26］。從圖2可知，添加肉桂醛的膜能有效減緩Vc的損失，這可能是肉桂醛較強的抗氧化活性能有效減少黃瓜酸在貯藏過程中的Vc氧化分解作用，減少營養物質的消耗，使黃瓜酸保持較好的品質。貯藏第3天及3天前各組之間對黃瓜酸MDA和Vc含量的影響差異不顯著（p＞0.05），貯藏3天后各組之間差異顯著（p＜0.05）。肉桂醛/聚乙烯醇膜對黃瓜酸MDA和Vc含量的影響結果與百里香酚/海藻酸鈉膜對茄梨MDA和Vc的影響結果相似［27］。

圖2 膜對黃瓜酸MDA和Vc的影響Fig.2 Effect of film on MDA and Vc of pickled cucumber

2.7 膜對黃瓜酸PPO和POD活性的影響

肉桂醛/聚乙烯醇膜對黃瓜酸PPO和POD活性的影響見圖3。

圖3 膜對黃瓜酸PPO和POD活性的影響Fig.3 Effect of film on PPO and POD of pickled cucumber

隨著貯藏時間的增加，黃瓜酸的PPO和POD活性呈先增加后減少的趨勢。PPO與POD是在果蔬中廣泛存在的重要酶。PPO可以提高果蔬的抗病性，也能引起果蔬的酶促褐變、腐敗變質，而POD既可作為果蔬體內一種保護酶，也可參與活性氧的生成，導致果蔬的氧化損傷［28］。因此PPO與POD活性的變化可作為評價果蔬品質變化的指標。從圖2可知，添加肉桂醛的膜可以有效抑制PPO的活性，延緩黃瓜酸的酶促褐變與腐敗變質；同時也能有效抑制POD參與黃瓜酸體內活性氧的生成，減緩黃瓜酸的氧化衰敗。貯藏第3天及3天后各組之間對黃瓜酸PPO和POD活性的影響差異顯著（p＜0.05）。肉桂醛/聚乙烯醇膜對黃瓜酸PPO和POD活性的影響結果與瓜爾膠與中草藥紋黨可食用復合膜對大櫻桃保鮮［29］、絲素蛋白改性涂膜處理對番茄保鮮研究結果相似［30］。

3 結語

制備了肉桂醛添加到聚乙烯醇活性膜，肉桂醛的添加能顯著影響膜的厚度、拉伸強度、不透明度、斷裂伸長率、水蒸氣透過系數降，也能改善膜的表面結構，提高膜的性能。該活性膜能有效延緩Vc的減少，抑制MDA的產生以及PPO、POD的活性，能較好延長黃瓜酸的貨架期。