香芹酚對花生蛋白膜理化性能及抑菌效果影響研究

常南 梁月 鐘天辰

摘要：以花生分離蛋白（PPI）為成膜基質，添加具有抑菌作用的香芹酚制備抑菌膜，研究香芹酚對花生蛋白膜物理性能和抑菌性能的影響。結果表明：當香芹酚體積分數為0～2.0%時，隨著體積分數增加，蛋白膜的抗拉伸強度先增大后減小，斷裂伸長率和亮度逐漸降低，水蒸氣透過率和不透明度逐漸增加；對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制能力明顯增強；香芹酚與PPI結合并未產生新的化學鍵。

關鍵詞：香芹酚；花生蛋白膜；理化性能；抑菌

中圖分類號：TS206.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）02-0026-04

近年來由于包裝材料引起的環境污染問題日益加劇，蛋白類可食性膜以其獨特的原料天然、安全、營養、無污染等特點逐漸成為研究的熱點。花生粕是花生榨油的副產物，其中蛋白質含量高，但目前主要用作飼料，造成資源極大浪費。從花生粕中提取花生分離蛋白制備蛋白膜，可大大提高花生粕的利用價值。在實際應用中，由于蛋白膜本身營養較豐富而易滋生微生物，可通過強化膜的抑菌性來保證食品的品質。香芹酚是牛至精油和百里香精油的主要成分之一，具有較強的抑菌效果，被廣泛用作天然抗菌劑等。研究表明，將香芹酚加入到殼聚糖膜、淀粉膜和甲基纖維素膜中可提高膜的抑菌性，同時可降低膜的機械性能和阻隔性。本課題以花生分離蛋白為成膜基質，添加香芹酚制備抑菌膜，研究香芹酚對蛋白膜理化性能及抗菌性能的影響，為花生蛋白抑菌膜的開發、生產及應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低變性花生粕：青島長壽食品有限公司；香芹酚（純度98%）：美國Sigma公司；谷氨酰轉移酶：泰興市東圣食品科技有限公司；甘油：國藥試劑公司；其他試劑均為分析純；金黃色葡萄球菌和大腸桿菌：菌種保藏中心；營養肉湯和瓊脂培養基、MRS肉湯和瓊脂培養基：國藥試劑公司。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗儀器設備有限公司；FT-IR200傅里葉變紅外光譜分析儀：Thermo Nicolet公司；電子拉力試驗機：廣州標際包裝設備有限公司；色差儀：日本柯尼卡美能達有限公司；掃描電子顯微鏡：日本日立公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 花生分離蛋白的制備 花生分離蛋白參照Narendra Reddy等人的堿溶酸沉方法制備。

1.3.2 香芹酚花生蛋白膜的制備 參照張春紅等人的方法（略有修改）配制8%（W/V）PPI溶液，用1 mol/L NaOH將pH值調至9.0，于70 ℃加熱60 min后冷卻至室溫，向蛋白液中加入TG，加酶量為5 μ/g PPI，于50 ℃加熱30 min，冷卻后加入15%（g/g蛋白）甘油，然后加入一定體積分數的香芹酚，用均質機將溶液均質4 min，放入真空脫氣機中脫氣3次，將膜液涂布于自制的玻璃板上，于65 ℃干燥3 h，在25 ℃，RH 50%的環境中平衡48 h后揭膜。

1.3.3 花生蛋白膜理化性能的測定

1） 機械性能的測定：參照GB/T 1040.3—2006《塑料 拉伸性能的測試》中的方法。

2） 水蒸氣透過率的測定：參照 GB 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法 杯式法》中的方法。

3） 顏色和不透明度的測定：參照Narendra等人的方法。

1.3.4 花生蛋白膜抑菌性的測定 參照鐘天辰等人的方法，選取大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為試驗菌株。

1.3.5 紅外光譜的分析 紅外光譜的掃描范圍為

4 000～400 cm-1，掃描次數32次，分辨率4 cm-1。

1.4 統計分析

所有數據均為3次重復的平均值，利用SPSS 20.0統計軟件對數據進行單因素方差分析和Ducan多重比較。

2 結果與分析

2.1 香芹酚對花生蛋白膜機械性能的影響

香芹酚添加量對花生蛋白膜抗拉伸強度和斷裂伸長率的影響情況如圖1所示。

由圖1A可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的抗拉伸強度呈現先增大后減小的趨勢；當香芹酚添加量為1.0%時，抗拉伸強度達到最大值2.37 MPa，與對照膜（未添加香芹酚）相比差異顯著（P<0.05）；當香芹酚添加量為1.0%～2.0%時，拉伸強度顯著減小（P<0.05）。由圖1B可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的斷裂伸長率呈現逐漸降低的趨勢；對照膜的斷裂伸長率為82.8%；隨著香芹酚體積分數的增加，膜的斷裂伸長率降低到38.7%。

2.2 香芹酚對花生蛋白膜水蒸氣透過率的影響

香芹酚添加量對花生蛋白膜水蒸氣透過率的影響情況如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著香芹酚添加量的增大，水蒸氣透過率顯著升高（P<0.05）；對照膜的水蒸氣透過系數為5.96 g·mm/（m2·d·kPa）；當添加香芹酚添加量為0.5%時，蛋白膜的水蒸氣透過率為

6.19 g·mm/（m2·d·kPa）。

2.3 香芹酚對花生蛋白膜顏色和不透明度的影響

香芹酚添加量對花生蛋白膜顏色和不透明度的影響情況見表1。

色度是膜表觀顏色的表征，其中L*越大，膜越亮；a*值越大，膜越紅；b*越大，膜越黃。由表1可知：當香芹酚添加量為0.5%～1.5%時，膜的色度與對照膜相比差異不顯著（P>0.05）；當香芹酚添加量為2.0%時，膜的L*值從77.68減小到72.08，a*值從4.19減小到2.19，b*值從21.47增加到26.65。說明添加2.0%香芹酚的蛋白膜與對照膜相比偏暗、顏色偏黃，分析原因，認為由于香芹酚是淡黃色液體，膜的色澤主要受香芹酚本身顏色的影響。

由表1可知：隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的不透明度逐漸增大；當香芹酚添加量為0.5%時，蛋白膜與對照膜相比差異不顯著（P>0.05）；當香芹酚添加量為1.0%～2.0%時，隨著香芹酚添加量的增大，蛋白膜的透明程度顯著減小（P<0.05）。

2.4 香芹酚對花生蛋白膜抑菌性的影響

香芹酚添加量對花生蛋白膜抑菌效果的影響情況見表2。

由表2可知：對照膜對供試菌株無抑制作用。當香芹酚添加量超過0.5%時，蛋白膜對2種菌株均有抑制效果，且隨著香芹酚添加量的增加，抑菌圈直徑逐漸增大。添加香芹酚后，蛋白膜對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）的抑制效果優于革蘭氏陰性菌（大腸桿菌），這可能是因為革蘭氏陰性菌的外膜富含脂多糖，限制了活性成分到達細胞質膜，導致革蘭氏陰性菌對香芹酚不敏感。

2.5 香芹酚對花生蛋白膜紅外光譜的影響

香芹酚花生蛋白膜的紅外圖譜如圖3所示。

由圖3可以看出：對照膜與抑菌膜峰形基本相同；在3 650～3 200 cm-1的吸收峰為O—H的伸縮振動，抑菌膜的吸收峰從對照膜的3 385 cm-1移至

3 360 cm-1。說明添加香芹酚并未出現新的峰，分析原因，認為盡管香芹酚的加入引入了羥基，但蛋白質本身含有羥基基團，因此在對照膜中添加香芹酚并未顯著改變改性PPI的結構。

3 結論

通過試驗可知：隨著香芹酚添加量的增大，花生蛋白膜的抗拉伸強度先增大后減小，斷裂伸長率和亮度逐漸降低，水蒸氣透過率和不透明度逐漸升高，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑制能力顯著增強，紅外光譜分析表明香芹酚與改性花生蛋白結合并未產生新的化學鍵。

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