鄧霜琪，廖晶晶，吳海柱，楊若彤，鄭青狀，周曉劍

（西南林業(yè)大學(xué)，云南省木材膠黏劑及膠合制品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650224）

隨著“可食用包裝膜”概念的興起，蛋白質(zhì)具有可食用性、良好成膜性和生物降解性，并且原料來源廣泛，是近年來食品包裝膜常用的天然高分子聚合物成膜材料[1-4]。酪蛋白（casein，CA）是牛奶中的主要成分，其結(jié)構(gòu)中存在大量的脯氨酸肽，α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)容易轉(zhuǎn)變成隨機(jī)卷曲結(jié)構(gòu)[5]，不具有雙硫鍵，沒有明顯的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)，因此，酪蛋白具有良好的水溶性、分散性和成膜性[6-7]。酪蛋白膜主要通過蛋白質(zhì)分子鏈中不同氨基酸通過蛋白質(zhì)分子鏈間形成氫鍵、離子鍵、疏水鍵等作用下，依靠的作用力構(gòu)建膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成具有一定力學(xué)強(qiáng)度和阻隔性能的薄膜[8]。然而，由于親水基團(tuán)的存在，純酪蛋白膜存在水蒸氣透過率高和力學(xué)性能不高等問題，極大限制了酪蛋白膜的應(yīng)用[9-10]。交聯(lián)改性是提高蛋白膜綜合性能效果最為有效的方法之一，其中，醛類交聯(lián)劑（甲醛、乙二醛、戊二醛、雙醛淀粉等）使用最為廣泛[11]，但未反應(yīng)的醛基具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性；天然產(chǎn)物中提取的京尼平和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶等交聯(lián)劑安全有效[12-13]，但其價(jià)格昂貴，難以推廣使用。

單寧是維管束植物進(jìn)化過程中衍生出來的一種自身保護(hù)性的次生代謝物，是可以與生物堿、明膠和其它蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀的水溶性多酚化合物，分子量通常為500～3000 kDa[14-15]。其廣泛存在于植物的樹皮、根、葉、花和果等組織中，在樹皮中含量尤為豐富，許多針葉樹皮中單寧的含量高達(dá)20%～40%。單寧的存在可以幫助植物抵抗陽光引起的紫外線損傷和植物體內(nèi)的氧化應(yīng)激，防止有害自由基破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，保護(hù)植物免受細(xì)菌和真菌的感染[14,16]。由于單寧的酚羥基結(jié)構(gòu)所帶來的諸如抗氧化性、抗菌性、屏蔽紫外光等生物活性，使其在食品包裝等領(lǐng)域備受關(guān)注[17-18]。

單寧與蛋白的相互作用機(jī)制是單寧的重要研究方向之一，早期的研究認(rèn)為單寧與蛋白的結(jié)合為非共價(jià)鍵，單寧在疏水鍵的驅(qū)動作用下向蛋白質(zhì)分子表面靠近，并在進(jìn)入疏水袋后，與蛋白質(zhì)的H-受體位點(diǎn)和多酚的羥基基團(tuán)之間發(fā)生多點(diǎn)氫鍵結(jié)合，其他反應(yīng)如離子鍵發(fā)生在蛋白質(zhì)帶正電荷的基團(tuán)（如賴氨酸的ε-氨基）和多酚帶負(fù)電荷的羥基之間。在改變?nèi)芤涵h(huán)境時(shí)，如在堿性條件下，單寧的苯環(huán)結(jié)構(gòu)氧化，形成鄰苯醌或者半-鄰苯醌的結(jié)構(gòu)，單寧與蛋白質(zhì)分子鏈間以共價(jià)鍵形式結(jié)合，可以有效的增強(qiáng)蛋白質(zhì)分子鏈間的作用力[19-20]。由此可見，在單寧-蛋白膜的成膜過程中，蛋白在pH 的作用下，三維空間結(jié)構(gòu)展開，亞基解離，原來埋藏在分子內(nèi)部的部分疏水基團(tuán)、巰基和二硫鍵等暴露出來，在熱力學(xué)作用下，單寧通過與蛋白質(zhì)分子鏈形成非共價(jià)鍵和共價(jià)鍵，強(qiáng)化了蛋白質(zhì)分子鏈間的作用力，進(jìn)而形成更致密均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[19-20]。單寧近年來常作為蛋白膜的天然多功能交聯(lián)劑，用于提高蛋白膜的力學(xué)強(qiáng)度和水蒸氣阻隔作用[21-25]，如橡樹單寧改性明膠膜[10]、黑荊樹單寧改性的纖維素膜[26]和大豆蛋白膜[24]等研究表明，改性后的薄膜不僅力學(xué)性能得到改善，還具有較好的抗氧化性和紫外線阻隔能力，可以延長食品的保質(zhì)期[6]。由此可見，木材單寧抽提物在食品包裝領(lǐng)域極具應(yīng)用前景[27-28]，但其改性酪蛋白膜的研究還非常有限。

楊梅單寧（BT）是我國最主要的商業(yè)單寧類型之一，來源廣泛，價(jià)格低廉。課題組前期的研究表明，楊梅單寧交聯(lián)改性大豆分離蛋白膜后，其力學(xué)性能和水蒸氣阻隔能力有明顯提升[29]。由于單寧和蛋白結(jié)構(gòu)性能上的多樣性，單寧與不同蛋白相互作用力不同，將直接影響最終蛋白膜的性能[10]。為探究楊梅單寧對酪蛋白膜交聯(lián)改性作用的影響，本研究使用不同比例的楊梅單寧作為交聯(lián)劑，采用延流成膜的方式制備復(fù)合膜，并對楊梅單寧改性酪蛋白膜（BT-CA）的水蒸氣透過率、拉伸、抗氧化等性能進(jìn)行探討，以期獲得安全環(huán)保、功能多樣化的酪蛋白復(fù)合膜，同時(shí)為楊梅單寧在酪蛋白膜中的應(yīng)用提供實(shí)踐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酪蛋白（CA） 純度90%，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；楊梅單寧 純度72%，工業(yè)級，武鳴栲膠廠；丙三醇 分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；DPPH（2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基） 純度96%，上海麥克林生化科技有限公司；氫氧化鈉 分析純，成都市科龍化工試劑廠；無水氯化鈣 分析純，廣東光華科技股份有限公司。

JJ200 電子天平 常州奧華儀器有限公司；101電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；BC801 埃維特?cái)?shù)顯厚度儀 河南省邦特工量具有限公司；SUST5569 萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī) 珠海市三思泰捷電氣設(shè)備有限公司；WFZUV-4802S 紫外分光光度計(jì)珠海市三思泰捷電氣設(shè)備有限公司；UH5300 紫外分光光度計(jì) 日本三立有限公司；Zeiss Sigma 300掃描電子顯微鏡 德國卡爾蔡司公司；TG209F1 熱重分析儀 德國耐馳公司；FE28 pH 計(jì) 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TENSOR27 傅里葉紅外紅外光譜儀 德國布魯克光譜儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 薄膜的制備 首先，配制濃度為6wt%的CA水溶液，用2 mol/L 的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH 為11，在室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解。其次，將一定量的楊梅單寧加入到2 mL 蒸餾水中，搖勻。將楊梅單寧水溶液加入到CA 水溶液中，再加入丙三醇，繼續(xù)攪拌10 min，使其充分混勻后置于80 ℃水浴中加熱攪拌20 min 后取出，冷卻消泡后的成膜液靜置待用。將45 mL 成膜液澆鑄到尺寸為16.6 cm×26.6 cm 的特氟龍涂層金屬模具中，保持水平放置，在室溫下干燥48 h。干燥好的薄膜揭膜后放置于干燥器中儲存，用于薄膜性能的測試。薄膜制備配方如表1 所示，成膜樣品依次標(biāo)記為C1、C2、C3、C4、C5，代表單寧的添加量分別為酪蛋白質(zhì)量的0%、5%、10%、15%、20%。

表1 楊梅單寧改性酪蛋白膜的制備配方Table 1 Formulation for the preparation of BT-CA films

1.2.2 測試與表征

1.2.2.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)分析 膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)及相互作用力通過傅里葉紅外光譜儀采用衰減全反射模式（ATR）進(jìn)行表征，掃描范圍為4000～600 cm-1，掃描次數(shù)為32 次，分辨率為4 cm-1。

1.2.2.2 厚度測定 采用隨機(jī)取樣法在薄膜樣品上隨機(jī)選取10 個(gè)點(diǎn)，使用測厚儀進(jìn)行薄膜的厚度測量，取其平均值。

1.2.2.3 水溶性測定 將2 cm×2 cm 的薄膜樣品放置于105 ℃烘箱中干燥至恒重，然后精確稱重，計(jì)為m1（g），將稱重后的樣品浸入盛有50 mL 蒸餾水的培養(yǎng)皿中靜置24 h，將蒸餾水溶液過濾后，取出不溶物，在105 ℃下再次干燥至恒重，計(jì)為m2（g）。根據(jù)溶解前后的質(zhì)量變化來計(jì)算蛋白膜的水溶性（WS），每組樣品平行測試5 次，計(jì)算公式如下：

1.2.2.4 不透明度測定 薄膜的不透明度使用紫外分光光度計(jì)UH 5300 在600 nm 掃描吸光度進(jìn)行表征。薄膜樣品規(guī)格為4 cm×1 cm，放進(jìn)調(diào)試好的儀器里測量吸光度，測定時(shí)樣品緊貼比色皿一側(cè)的內(nèi)表面，每一樣品平行測量3 次，取平均值。不透明度通過公式（2）計(jì)算：

式中：A 為薄膜在600 nm 的吸光度（Abs）；x 是薄膜的厚度（mm）；結(jié)果表示為Abs/mm。

1.2.2.5 微觀結(jié)構(gòu)研究 樣品裁成1 cm×4 cm 的條狀，使用掃描電子顯微鏡（SEM），加速電壓20 kV，使用液氮脆斷薄膜，并在橫截面上噴金后通過SEM 掃描觀察橫截面形貌。

1.2.2.6 水蒸氣透過率測定 薄膜的水蒸氣透過率用透濕杯法，在23 ℃、相對濕度90%±2%條件下進(jìn)行，每隔12 h 將測試杯取出，精確稱量測試杯質(zhì)量的變化，通過公式（3）計(jì)算水蒸氣透過率（WVP）：

式中：W 為水增加量（g）；x 為膜厚（mm）；A 為膜面積（mm2）；Δp 為水蒸氣壓差（Pa）；t 為時(shí)間（s）；水蒸汽壓根據(jù)測試時(shí)的溫度取值。

1.2.2.7 拉伸力學(xué)性能測試 薄膜需裁成條狀試件規(guī)格為2 cm×16 cm，使用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)根據(jù)國標(biāo)《塑料 拉伸性能的測定 第三部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》 GB/T 1040.3-2006 進(jìn)行測試。調(diào)試測試距離為50 mm，拉伸速率為50 mm/min，測試的環(huán)境溫度為23 ℃，濕度45%～55%。每個(gè)樣品重復(fù)5 次。

1.2.2.8 熱穩(wěn)定性 稱取5～10 mg 薄膜碎片于坩堝內(nèi)，使用熱重分析儀進(jìn)行測試，檢測時(shí)采用氮?dú)猓∟2）保護(hù)，測試溫度范圍30～600 ℃，升溫速率為10 ℃/min。

1.2.2.9 抗氧化活性 薄膜的抗氧化活性通過DPPH自由基清除能力進(jìn)行測定，將0.1 g 薄膜樣品置于10 mL 的蒸餾水中攪拌30 min，所得水溶液備用。取4 mL 0.15 μmol/L 的DPPH 乙醇溶液與1 mL 制備好的水溶液，避光靜置反應(yīng)30 min。測量反應(yīng)后的溶液在紫外分光光度計(jì)517 nm 處的吸光度值，重復(fù)三次試驗(yàn)取平均值[30]。自由基清除率（RSA）通過以下公式（4）計(jì)算：

式中：A1為樣品水溶液在517 nm 處吸光度 （Abs）；A0為乙醇水溶液在517 nm 處吸光度（Abs）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每項(xiàng)測定至少重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，差異的顯著性采用SPSS 26 檢驗(yàn)，當(dāng)P＜0.05 時(shí)，均值被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，數(shù)據(jù)繪制軟件采用Origin 2018。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊梅單寧-酪蛋白復(fù)合膜可能存在的非共價(jià)鍵作用及紅外光譜分析

酪蛋白在單寧的交聯(lián)作用下如圖1，交聯(lián)的非共價(jià)鍵作用有氫鍵（主要）、疏水作用、離子鍵（次要），通常這三種作用是協(xié)同進(jìn)行：單寧羥基與蛋白質(zhì)中的羰基和肽鍵結(jié)合氫鍵；疏水鍵則是由單寧上的非極性芳香環(huán)與疏水性氨基酸蛋白質(zhì)殘基作用形成；離子鍵則是帶正電荷的氨基基團(tuán)與帶負(fù)電荷的羥基基團(tuán)作用形成[31]。

圖1 楊梅單寧-酪蛋白復(fù)合膜可能存在的非共價(jià)鍵作用Fig.1 Cross-linked (non-covalent) interaction between Chinese bayberry tannin and casein

圖2 為楊梅單寧改性酪蛋白膜的紅外光譜圖。在純酪蛋白膜C1 的紅外光譜中，位于3227 cm-1的寬峰為N-H 和O-H 的伸縮振動特征峰。2987 cm-1和2885 cm-1為亞甲基-CH2的伸縮振動峰。典型的蛋白質(zhì)特征吸收帶為：酰胺I 帶（C=O 的伸縮振動峰）位于1638 cm-1；酰胺II 帶（N-H 彎曲振動峰）位于1552～1558 cm-1；酰胺III 帶（C-N 的伸縮振動峰和N-H 的彎曲振動峰）位于1236～1238 cm-1。經(jīng)楊梅單寧改性后，BT-CA 復(fù)合膜的酰胺I、酰胺II 和酰胺III 帶的峰谷位置都發(fā)生不同程度的偏移，這一現(xiàn)象與前人單寧改性酪蛋白膜、大豆分離蛋白膜是研究結(jié)果一致[9,32]，研究結(jié)果推測單寧可能通過氫鍵、疏水鍵、離子鍵等化學(xué)鍵與酪蛋白反應(yīng)，增強(qiáng)了酪蛋白分子鏈間的作用力。

圖2 楊梅單寧改性酪蛋白膜的FT-IR 光譜圖Fig.2 The FT-IR spectroscopy of BT-CA films

2.2 BT-CA 復(fù)合膜的厚度、水溶性和不透明度

表2列出了不同比例楊梅單寧改性酪蛋白膜（BTCA 復(fù)合膜）的厚度和水溶性值。隨著單寧的加入，成膜液的濃度略有提高，因此，BT-CA 復(fù)合膜的厚度有不同程度增加。BT-CA 復(fù)合膜的水溶性隨著單寧含量的增加呈先減后增的趨勢。與其它單寧交聯(lián)改性蛋白膜的現(xiàn)象類似[9,21]：形成難溶于水的復(fù)合物，水溶性下降。然而隨著單寧含量的增加，與酪蛋白以弱鍵連接或游離的單寧析出，導(dǎo)致水溶性增加。

表2 楊梅單寧改性酪蛋白膜的厚度和水溶性Table 2 Thickness and water solubility of BT-CA films

如圖3 所示，楊梅單寧改性酪蛋白膜不透明度的變化受到單寧添加量的影響。隨著單寧量的增加，BT-CA 復(fù)合膜的不透明度顯著升高。和純蛋白膜C1 相比，BT-CA 復(fù)合膜會表現(xiàn)出更暗淡的顏色，薄膜顏色逐漸加深，這是因?yàn)椋阂环矫?，添加的酚類氧化成醌類物質(zhì)，使薄膜顏色變暗、透明度下降；另一方面，添加酚類物質(zhì)后，光會被交聯(lián)結(jié)構(gòu)散射或折射產(chǎn)生較暗沉的視覺感受，這與前人的研究結(jié)果相吻合[9]。不透明度的升高導(dǎo)致光線透過率降低，在具有避光性功能需求的包裝薄膜領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。

圖3 楊梅單寧改性酪蛋白膜的不透明度和宏觀圖片F(xiàn)ig.3 The opacity and optical image of BT-CA films

2.3 拉伸性能

圖4為楊梅單寧改性酪蛋白膜的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率。純酪蛋白膜（C1）的拉伸強(qiáng)度為3.88 MPa，斷裂伸長率為164.1%，圖4 中可觀察到BT-CA 復(fù)合膜（C2、C3、C4）的拉伸強(qiáng)度隨單寧添加量增加而提高，其中C4 拉伸強(qiáng)度最佳為6.63 MPa，斷裂伸長率稍微下降為140.4%，綜合性能較好。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是單寧通過氫鍵、疏水鍵及可能存在的共價(jià)鍵，提高了酪蛋白膜分子鏈間的相互作用力，并且酪蛋白特有的開放結(jié)構(gòu)有利于肽鏈上的羰基和多酚羥基間形成氫鍵，酪蛋白中的脯氨酸含量高，這種環(huán)狀的亞氨基酸可以與單寧芳環(huán)間形成更多的疏水鍵，進(jìn)而薄膜形成更為穩(wěn)固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此薄膜強(qiáng)度得到提升、力學(xué)性能得到可觀的改善[10]。與單寧酸改性酪蛋白的研究結(jié)果不同[9]，在單寧添加量達(dá)20%時(shí)，拉伸強(qiáng)度下降，這可能由于縮合單寧過量，導(dǎo)致未與酪蛋白形成復(fù)合物的單寧填充在薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，影響酪蛋白成膜時(shí)的內(nèi)聚力[33]。此外，楊梅單寧分子量較大、聚合度高，羥基間的氫鍵作用、芳環(huán)的π-π 堆積作用，使得過量的單寧更容易在酪蛋白基材中聚集，導(dǎo)致薄膜存在不連續(xù)結(jié)構(gòu)，影響拉伸強(qiáng)度[30,34]，這在后面的褶皺脆斷面形貌特征中可以得到驗(yàn)證。單寧加入后，隨著酪蛋白分子鏈間交聯(lián)程度的提高，BT-CA 復(fù)合膜的斷裂伸長率下降，而C5 斷裂伸長率略有提高，可能是由于薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在過量的單寧類似于增強(qiáng)體，使得復(fù)合膜的斷裂伸長率有所提高[35]。

圖4 楊梅單寧改性酪蛋白膜的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率Fig.4 Tensile strength and elongation at break of BT-CA films

2.4 微觀形貌

圖5為楊梅單寧改性酪蛋白膜在1000×（左圖）和2000×（右圖）放大倍數(shù)下的脆斷橫截面掃描電鏡圖。由圖5 可見，楊梅單寧加入后，BT-CA 復(fù)合膜的脆斷橫截面保留了酪蛋白膜致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，未出現(xiàn)分層現(xiàn)象。說明在成膜過程中，單寧與酪蛋白通過氫鍵、疏水鍵、共價(jià)鍵等化學(xué)鍵的交聯(lián)作用與酪蛋白形成復(fù)合物，并在成膜過程中，依靠分子間作用力形成致密的微觀結(jié)構(gòu)，兩者具有良好的相容性[36]。除C5外，BT-CA 復(fù)合膜的斷面較為光滑，特別是C3 和C4的脆斷橫截面致密，說明10%～15%的楊梅單寧與酪蛋白間的交聯(lián)作用及BT-CA 復(fù)合物間的分子間作用力最強(qiáng)，這與C3 和C4良好的拉伸性能相互印證。而C5 脆斷截面呈褶皺狀，這是由于單寧過量聚集在復(fù)合膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致復(fù)合膜存在不連續(xù)的弱界面結(jié)構(gòu)造成的[37]。

圖5 楊梅單寧改性酪蛋白膜的脆斷截面掃描電鏡圖Fig.5 SEM micrographs of fractured cross-sections for BT-CA films

2.5 水蒸氣透過率

水蒸氣透過率（WVP）指水蒸氣可以通過薄膜擴(kuò)散的能力，圖6 中隨著單寧添加量的增加，BT-CA 復(fù)合膜的水蒸氣透過率下降。由圖6 可見，僅5%的楊梅單寧即可減少酪蛋白膜的水蒸氣透過率50%，說明單寧的交聯(lián)作用可以顯著提高酪蛋白膜的水蒸汽阻隔性能，這與許多單寧改性蛋白膜的研究結(jié)果類似[10,34]。從復(fù)合膜的掃描電鏡圖看，楊梅單寧與酪蛋白形成致密的微觀結(jié)構(gòu)可以抑制水蒸氣透過薄膜，尤其是C4、C5 的表現(xiàn)更為優(yōu)異，添加單寧量達(dá)15%以上時(shí)，過剩的單寧填充在酪蛋白膜的孔隙中，使得水分子透過薄膜的通道更為曲折，因此水分子透過薄膜的難度增加，進(jìn)一步降低水蒸氣透過率[34,38]。

圖6 楊梅單寧改性酪蛋白膜的水蒸汽透過率Fig.6 The water vapor permeability of BT-CA films

2.6 熱穩(wěn)定性

圖7為楊梅單寧改性酪蛋白膜的熱失重曲線圖。由TG 曲線圖可見，薄膜的熱失重曲線可以分為三個(gè)階段：30～100 ℃范圍內(nèi)的失重主要源于薄膜中吸附的游離水揮發(fā)；150～250 ℃范圍內(nèi)的失重主要為增塑劑丙三醇化合物與結(jié)合水的受熱揮發(fā)；300～400 ℃范圍內(nèi)的失重是由于酪蛋白分子鏈斷裂，薄膜穩(wěn)定結(jié)構(gòu)逐漸分解[9]。BT-CA 復(fù)合膜在第一階段的失重率比純酪蛋白膜低，說明單寧通過與酪蛋白分子鏈的交聯(lián)作用降低了酪蛋白的親水基團(tuán)含量，并且交聯(lián)結(jié)構(gòu)提高了薄膜分子鏈間的作用力，降低了復(fù)合膜對環(huán)境中水分的吸附。從DTG 圖可知，酪蛋白膜經(jīng)過楊梅單寧改性后，復(fù)合膜第三階段的最大失重速率溫度后移，失重速率減緩，說明單寧的交聯(lián)改性可以顯著減緩酪蛋白分子鏈斷裂，提高酪蛋白膜的熱穩(wěn)定性。

圖7 楊梅單寧改性酪蛋白膜的TG 曲線（a）和DTG 曲線（b）Fig.7 TG curve (a) and DTG curve (b) of BT-CA films

2.7 抗氧化性能分析

圖8為單寧改性酪蛋白膜的DPPH 自由基清除率，自由基清除率可以間接反應(yīng)薄膜的抗氧化性能。由圖8 可知，純酪蛋白膜具有一定自由基清除能力，這是由于酪蛋白的肽鏈中含有一些可以與自由基反應(yīng)的氨基酸[39]。C2 的自由基清除率比純酪蛋白膜低，可能是堿性條件下，單寧的酚羥基氧化成醌，與酪蛋白肽鏈上的氨基反應(yīng)，兩者形成穩(wěn)固的復(fù)合物[19]，導(dǎo)致缺少捕捉自由基的氫供體，自由基清除率下降。隨著楊梅單寧含量的提高（＞5%），以弱連接鍵酪蛋白的單寧含量增加，單寧容易從薄膜中釋放，因此，BTCA 復(fù)合膜的自由基清除能力增強(qiáng)。特別是C4 和C5，填充在復(fù)合膜中的過剩單寧遇水迅速溶解，從薄膜中釋放，與自由基反應(yīng)。

圖8 楊梅單寧改性酪蛋白膜的DPPH 自由基清除率Fig.8 DPPH radical scavenging performance of BT-CA films

3 結(jié)論

將楊梅單寧作為交聯(lián)劑，采用溶液流延法，制備了單寧改性酪蛋白復(fù)合膜。通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)單寧通過氫鍵、疏水鍵、離子鍵等化學(xué)鍵與酪蛋白反應(yīng)，增強(qiáng)了酪蛋白分子鏈間的作用力。在拉伸力學(xué)測試中，當(dāng)楊梅單寧的添加量為15%，復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值6.63 MPa，明顯高于純酪蛋白薄膜。熱重分析、水蒸氣透過率、不透明度和抗氧化性測試表明，單寧與酪蛋白的交聯(lián)可以明顯的提升酪蛋白復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性和水蒸氣阻隔能力、降低膜的透明度。根據(jù)觀察SEM 電鏡圖，單寧交聯(lián)改性后的復(fù)合膜具有致密的微觀結(jié)構(gòu)。綜上所述，適量楊梅單寧的加入能改性酪蛋白膜且添加量在15%時(shí)復(fù)合膜的性能效果較佳，賦予膜材料一定的功能特性，因此在包裝薄膜領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。