1、文章编号：1673-887X(2023)05-0093-04茶多酚-壳聚糖活性保鲜膜的制备及其稳定性研究刘佳禾，王晨曦，张晟宝，郭瑶，李彦仪，姚沁含，蒋企洲（中国药科大学，江苏南京210000）摘要探究制备壳聚糖膜的成分比例以及工艺流程，确保成品膜物理性能达标。2%的乙酸、0.5%甘油以及40的成膜条件能制备物理性能较优的壳聚糖膜。茶多酚浓度的大小决定膜的还原性、抑菌性，壳聚糖与柠檬酸对其性质不作影响。本课题设计的成品具有较优的物理性质与抑菌性，同时具有可降解性、无抗原性、易得性等，对制备环保抑菌的保鲜膜具有一定意义。关键词茶多酚；壳聚糖膜；可降解；抗氧化；抑菌中图分类号F316.5文献标志码
2、Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.05.035Preparation and Stability of Tea Polyphenol Chitosan Active Preservative FilmLiu Jiahe,Wang Chenxi,Zhang Shengbao,Guo Yao,Li Yanyi,Yao Qinhan,Jiang Qizhou(China Pharmaceutical University,Nanjing 210000,Jiangsu,China)AbstractAbstract：The composition ratio and
3、technological process of preparing chitosan film were explored to ensure the physical properties of finished film meet the standards.Chitosan films with better physical properties were prepared by 2%acetic acid,0.5%glycerin and 40.The reducing and bacteriostatic properties of tea polyphenols were de
4、termined by the concentration of tea polyphenols,but chitosan and citric acid did not affect the properties.The finished product designed in this subject has better physical propertiesand bacteriostasis,as well as degradability,no antigenicity,accessibility,etc.,which has a certain significance for
5、the preparation ofenvironmental protection and bacteriostasis plastic wrap.Key words：tea polyphenols,chitosan membrane,degradable,antioxidation,bacteriostasis随着能源危机和“白色污染”等环境问题日益严峻，保鲜膜作为日常生活中使用较多的塑料制品，市场需求极大。但其使用时间短、作用效果不佳，需要频繁更换，而又难以降解，是白色污染的重要来源。天然高分子材料作为一种环境友好型材料近来逐渐步入人们视野，以原材料易得、性质可控、可降解为特点，为制备可
6、降解保鲜膜提供新的思路，对环境保护具有重大的实践意义，也是节约资源，绿色可持续循环理念的体现。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖。由于壳聚糖的生物兼容性好，可生物降解，无毒副作用，因此在医药、化工、食品等领域受到广泛的关注。但通常纯壳聚糖薄膜存在机械性能较差、水阻隔率较低、抗菌性较弱不足等问题，对此可以通过制备多组分复合膜的方法进行改进。茶多酚作为保鲜抑菌活性成分，柠檬酸则可以通过抑制呼吸酶降低果蔬的能量代谢进程，减缓生鲜食品的腐败，以达到保鲜效果。本研究在壳聚糖液中添加茶多酚和柠檬酸，制备了理化性能较
7、好且具有一定抗氧化性、抑菌性的茶多酚-壳聚糖复合材料保鲜膜。1试验材料与设备1.1试验材料茶多酚（98%），购自陕西嘉禾生物科技股份有限公司；壳聚糖（98%），购自安徽酷尔生物工程有限公司；柠檬酸（95%），购自潍坊英轩实业有限公司；甘油、乙酸，购自南京化学试剂有限公司；司盘、无水三氯化铁、抗坏血酸、明胶、盐酸，购自国药集团化学试剂有限公司。1.2仪器设备KH-500DB型数控超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司；721型紫外-可见光分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；电子天平，力辰科技；数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；鼓风干燥箱，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司。2试验方法2.1壳
8、聚糖膜的制备及性能考察2.1.1醋酸浓度对壳聚糖溶解影响碱性多糖壳聚糖可溶于酸性溶液中，pH较低时壳聚糖的氨基发生质子化使得壳聚糖成为一种水溶性阳离子聚电解质。取0.2 g壳聚糖分别溶于 0.5%、1%、2%、3%四个浓度20 mL的醋酸溶液中，在40水浴锅中保温搅拌30 min，观察其结果。收稿日期2023-01-05基 金 项 目中 国 药 科 大 学 大 学 生 创 新 创 业 训 练 项 目（202210316452）。作者简介刘佳禾（2002-），女，苗族，湖北人，本科在读，研究方向：海洋药学。通讯作者蒋企洲，E-mail：。理论研究第5期（总第401期）932.1.2交联剂对壳聚糖
9、膜性能的影响配置1%的壳聚糖溶液溶于2%的乙酸溶液中，分别添加0.5%甘油、0.5%甘油和0.75%明胶、0.5%甘油和0.5%司盘作为性质改良剂，超声脱气1 h，40烘干，观察其结果。2.1.3成膜温度对壳聚糖膜性能的影响依据复合膜的制备方法，选取不同的干燥温度：30、35、40、45、50烘干18 h，观察成膜情况。2.2茶多酚-壳聚糖膜的制备及性能考察2.2.1茶多酚-壳聚糖膜的制备称取壳聚糖40环境下溶于100 mL浓度为2%的乙酸溶液，并加入0.5%的甘油。称取茶多酚与柠檬酸溶于20 mL纯化水中，充分溶解之后与壳聚糖溶液混合均匀。超声脱气1 h，取20 mL平铺于直径为9 cm的圆
10、形培养皿中，置于40烘箱中18 h干燥成膜。壳聚糖浓度单因素实验中，分别添加浓度为1%（w/v）、1.5%（w/v）及 2%（w/v）的壳聚糖于膜液中；茶多酚浓度单因素实验中，分别添加浓度为0.1%（w/v）、0.2%（w/v）及 0.3%（w/v）的茶多酚溶液于膜液中；柠檬酸浓度单因素实验中，分别添加浓度为0.07%（w/v）、0.1%（w/v）及 0.13%（w/v）的柠檬酸于膜液中。2.2.2茶多酚-壳聚糖膜透湿性的测定采用失重法，称取40 mL纯化水于小烧杯中，用膜密封杯口。把烧杯置于干燥器中，使得膜内外存在一定的蒸气压差，通过定时测量烧杯质量，计算透湿量WVT：WVT=mAt.（1）
11、式中：A薄膜的面积，m2；t两次间隔时间，h；mt时间内烧杯减少的质量，g。2.2.3茶多酚-壳聚糖膜延展性测定记拉伸前薄膜的长度l0，均匀拉伸薄膜两端，直至薄膜断裂时记长度l1,延展性=l1-l0l0 100%.（2）式中：l0拉伸前薄膜的长度，cm；l1薄膜断裂时的长度，cm。2.2.4茶多酚-壳聚糖膜液还原性的测定准确配制复合膜液之后取1 mL十倍稀释，取1 mL作为测定样品。取若干比色管，依次编号，按照图1所示方法，按顺序加入试剂，混合均匀，离心过滤，充分反应，测定反应体系的吸光度。平行测定两次，取均值做分析。2.2.5茶多酚-壳聚糖膜液抑菌能力的测定通过牛津杯法测定膜液的抗菌活性大小
12、。取金色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌各一铂环的量到10 mL液体培养基中温度达37过夜培养，达到细菌指数生长期。取0.2 mL的菌液均匀分散在LB琼脂平板上，放置牛津杯，向牛津杯中定量加入制备好的膜液样品，37培养12 h后测量抑菌圈的直径。加入1 mL样品加入2.5 mLPBS（0.2 mol/L）加入5 mL 1%的铁氯化钾取上清液5 mL加入5 mL 10%的三氯乙酸50下反应20 min加入2.5 mL蒸馏水加入5 mL 0.1%的三氯化铁700 nm处测定光度值图1茶多酚还原能力测定实验流程Fig.1 Experimental procedure for determinatio
13、n of reducing capacityof tea polyphenols2.2.6茶多酚-壳聚糖膜可降解性测定将膜剪成1 cm4 cm块状，测量初始质量，将膜分别添加在10 mL浓度为0 mol/L、0.1 mol/L、0.15 mol/L、0.2 mol/L的HCl溶液中进行降解，24 h后烘干，测量其干质量。降解率=w1-w0w0 100%.（3）式中：w1降解前干质量；w0降解24 h后干质量。3结果与分析3.1醋酸浓度对壳聚糖溶解影响表1醋酸浓度对壳聚糖溶解影响Tab.1 Effect of acetic acid concentration on chitosan disso
14、lution醋酸浓度%0.5123溶解现象溶液澄清透明，黏度小，有细密气泡，脱气静置后可去除溶液澄清透明，黏度较小，有小气泡，脱气可除溶液澄清透明，黏度适宜，可长时间挂壁，气泡超声脱气可除少量壳聚糖未溶解，黏度较大依据初步溶解情况，选择2%浓度的醋酸溶液溶解壳聚糖。壳聚糖在醋酸溶液中溶解初期出现溶胀团块，在吸附或自聚集过程中粒度增大，随时间推移壳聚糖分子展开，团块逐渐减小，壳聚糖溶解，溶液中离子浓度增大，若醋酸浓度过大，产生-NH3+基团过多，聚合物分子间斥力增加，其间空隙由酸性溶液填充造成，总体表现为溶液黏度增大。3.2添加剂对壳聚糖膜性能的影响表2添加剂对壳聚糖溶解影响Tab.2 Effe
15、ct of additives on chitosan dissolution添加剂无甘油甘油+明胶甘油+司盘成膜情况质地较硬，厚度较厚，有一定黏性，拉伸性弱质地较软，厚度适中，黏性较强，拉伸性强质地偏硬，厚度适中，黏性较弱，有一定拉伸性质地偏硬，厚度较厚，有一定黏性，拉伸性考虑到膜的使用与整体性质，选用纯甘油作为性质改良剂。小分子物质甘油加大了大分子间的距离，降低了分子间的作用力，从而使膜整体表现得柔软，可塑性得到增强。明胶有效增强分子间交联作用，分子链间相互作用形成更紧密的结构。司盘作为表面活性剂乳化壳聚糖溶液，可增强其稳定性，但是由于其亲油性，易于甘油结合，降低甘油的利用率减小甘油增塑剂
16、的作用，自身作用也因此受限，故整体作用理论研究第5期（总第401期）刘佳禾，王晨曦，张晟宝，等：茶多酚-壳聚糖活性保鲜膜的制备及其稳定性研究94并不大。3.3成膜温度对壳聚糖膜性能的影响表3成膜温度对壳聚糖溶解影响Tab.3 Effect of film forming temperature on chitosan dissolution成膜温度3035404550成膜情况浅黄色透明液体淡黄色，中心成膜，小部分仍为液体淡黄色薄膜，质地柔软，黏性较强淡黄色薄膜，质地偏硬，有一定黏性黄色膜，质地偏硬，边缘卷曲，黏性较弱18 h的固定烘干时间下，40左右较适宜。40时水分蒸发的速度较为适宜，壳聚糖分子能有序排列，形成理化性质良好的壳聚糖膜。温度过低，水分蒸发速度慢，分子排列缓慢不利于形成较为致密的固体结构。温度过高则聚合物分子过早沉积，机械强度下降，膜较脆、拉伸性弱。3.4不同成分浓度变化对复合膜透湿性的影响表4不同成分浓度变化对复合膜透湿性的影响Tab.4 Effect of concentration change of different componentson moisture
