陳達(dá)佳，趙 利*，袁美蘭，蘇 偉，劉 華，溫慧芳

（江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，國(guó)家淡水魚(yú)加工技術(shù)研發(fā)分中心，江西 南昌 330013）

茶多酚改性膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜工藝優(yōu)化

陳達(dá)佳，趙 利*，袁美蘭，蘇 偉，劉 華，溫慧芳

（江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，國(guó)家淡水魚(yú)加工技術(shù)研發(fā)分中心，江西 南昌 330013）

以鮰魚(yú)皮膠原蛋白與殼聚糖為原料制備可食用復(fù)合膜，用茶多酚進(jìn)行改性。通過(guò)正交試驗(yàn)，考察茶多酚添加量、熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜性能的影響，以期降低復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)率和增強(qiáng)復(fù)合膜的機(jī)械性能。結(jié)果表明：茶多酚添加量、熱處理溫度、熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜的性能影響顯著。最佳改性條件為：茶多酚添加量2%、熱處理溫度80 ℃、熱處理時(shí)間30 min。在此條件下，得到的復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度為（29.39±0.96） MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為（84.22±0.05）%，水蒸氣透過(guò)率為（0.20±0.01） （g·mm）/（h·m2·kPa），溶解度為（32.06±1.23）%，透光率為（82.4±1.10）%。

茶多酚；膠原蛋白；殼聚糖；改性；復(fù)合膜

在過(guò)去10 a中，一種可再生、可降解的天然聚合物在食品包裝膜的應(yīng)用上引起了廣泛的興趣。然而用這些天然聚合物做成的可食用膜并不能完全取代合成聚合膜[1-2]，原因是可食用膜與合成聚合膜（如低密度聚乙烯膜、高密度聚乙烯膜）相比，其拉伸強(qiáng)度低，水蒸氣透過(guò)率高[3-4]。針對(duì)可食用膜的缺點(diǎn)，可食用膜改良劑逐漸被研究出來(lái)，使得可食用膜在一些應(yīng)用上仍然有潛力代替合成聚合膜。

常見(jiàn)可食用膜的底物主要有蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)及它們之間的混合物[5-7]?？墒秤媚た梢员晃⑸锼到饣蚺c被包裝食品一起食用，也可以作為添加劑的載體，例如抗菌劑、抗氧化劑、維生素、芳香物質(zhì)及色素等[8-11]。此外可以用來(lái)制作可食用膜的天然聚合物（如膠原蛋白、殼聚糖）都可以從工業(yè)下腳料中獲得。

蛋白質(zhì)和多糖具有親水性，由這些高分子做成的可食用膜能有效的阻隔氧氣、二氧化碳、香味、油脂等，但與合成聚合物相比，它們的一些性能（如高水蒸氣透過(guò)率、低機(jī)械性能）限制了其應(yīng)用[12]。因此，可食用膜常常需要改性，常用改性的方法有化學(xué)改性、物理改性和酶法改性?；瘜W(xué)改性、物理改性和酶法改性分別是通過(guò)使用交聯(lián)劑戊二醛、γ射線和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)聚合物鏈改變聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高可食用膜的性能?；瘜W(xué)改性法常用戊二醛，但戊二醛不僅有細(xì)胞毒性而且容易引起組織鈣化，物理改性（超聲波、γ射線）和酶法改性（轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶）成本太高[13]。

茶多酚是多酚結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物，具有能夠形成穩(wěn)定的氫鍵結(jié)構(gòu)的潛能。Madhan等[14]研究了茶多酚對(duì)膠原蛋白穩(wěn)定性的作用，經(jīng)過(guò)茶多酚處理后的膠原蛋白熱收縮溫度可提高10 ℃。茶多酚價(jià)格便宜，常被廣泛用作于天然抗氧化劑。在臨床應(yīng)用和作為食品添加劑，被證明是安全的，其無(wú)毒性己經(jīng)在老鼠實(shí)驗(yàn)中得到證明[15]?？梢?jiàn)茶多酚是一種新型高效、安全的天然交聯(lián)劑。本研究旨在利用茶多酚改性膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜，以期增強(qiáng)其機(jī)械性質(zhì)、降低水蒸氣透過(guò)率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

膠原蛋白由農(nóng)業(yè)部淡水魚(yú)加工技術(shù)研發(fā)分中心（南昌）提供[16]；殼聚糖 北京索萊寶科技有限公司；茶多酚 西亞試劑公司；甘油、冰乙酸等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

CT3 質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Brookfield公司；N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 東京理化器械公司；79HW-1恒溫磁力攪拌器江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；烘箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；UV-1100紫外分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 復(fù)合膜的制備

將殼聚糖溶于2%的乙酸溶液中，加熱攪拌后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的殼聚糖溶液。用0.5mol/L的乙酸提取鮰魚(yú)皮中的膠原蛋白3 g，取一定量旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.67%。

將上述膠原蛋白溶液與殼聚糖溶液按質(zhì)量比6∶4混合，加入占總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的甘油，然后加入一定量的茶多酚，在一定溫度條件下加熱攪拌一段時(shí)間，去除氣泡，流延于聚乙烯盤(pán)內(nèi)，在50 ℃條件下干燥24 h，移出后揭膜，將膜置于盛有飽和Mg(NO3)2·6H2O溶液的干燥器中，25 ℃條件下，保持相對(duì)濕度（50±3）%，48 h后測(cè)定膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

1.3.2 機(jī)械性能測(cè)定

按照Arvanitoyannis等[17]的方法，采用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定各膜的抗拉伸強(qiáng)度（tensile strength，TS）和斷裂拉伸率（elongation at break，EAB）。每種膜測(cè)定5 個(gè)平行樣，每個(gè)樣品大小為1.5 cm×8 cm。

拉伸強(qiáng)度指膜在軸向拉伸力作用下，破裂前所承受的最大應(yīng)力，按式（1）計(jì)算：

式中：TS為膜的抗拉伸強(qiáng)度/MPa；F為軸向拉伸力/ N；L為膜的寬度/mm；d為膜的厚度/mm。

斷裂伸長(zhǎng)率是評(píng)價(jià)膜在拉伸測(cè)試中破裂時(shí)的延伸能力的指標(biāo)，按式（2）計(jì)算：

式中：EAB為斷裂伸長(zhǎng)率/%；E為膜樣品在斷裂時(shí)所達(dá)到的長(zhǎng)度/mm；E0為膜的初始長(zhǎng)度/mm。

1.3.3 水蒸氣透過(guò)率（water vapor permeability，WVP）的測(cè)定

采用修正的ASTM[18]方法測(cè)定。干燥器底部加入蒸餾水，25 ℃條件下，蒸餾水使干燥器內(nèi)的相對(duì)濕度保持在100%。透濕杯內(nèi)裝無(wú)水氯化鈣，透濕杯上覆蓋待測(cè)膜，置于相對(duì)濕度為50%的干燥器內(nèi)，每隔1 h稱(chēng)量透濕杯的質(zhì)量。水蒸氣透過(guò)率按式（3）計(jì)算：

式中：WVP為水蒸氣透過(guò)率/（（g·mm）/（h·m2·kPa））；q/t為單位時(shí)間內(nèi)透濕杯增加質(zhì)量的算術(shù)平均值/（g/h）；d為樣品膜厚度/mm；S為樣品膜實(shí)驗(yàn)面積/m2；ΔP為試樣兩側(cè)的蒸汽壓/kPa，由于膜兩側(cè)的相對(duì)濕度梯度為50%、測(cè)定溫度為25 ℃，故ΔP為1.58 kPa。

1.3.4 溶解度（solubility，S）的測(cè)定

按照Gontard等[19]的方法，將膜樣（2 cm×2 cm）在100 ℃條件下干燥至恒質(zhì)量，稱(chēng)質(zhì)量m1，然后將樣品直接放入盛有50 mL蒸餾水的離心管中，在室溫25 ℃條件下浸泡24h，隔一段時(shí)間攪動(dòng)一下離心管。將沒(méi)有溶解的膜取出來(lái)，用濾紙吸干表面的水分，在100℃條件下干燥至恒質(zhì)量，稱(chēng)質(zhì)量m2。溶解度按式（4）計(jì)算：

式中：m1為膜溶解前干燥后的質(zhì)量/g；m2為未溶物干燥后的質(zhì)量/g。

1.3.5 透光率（light transmittance，T）的測(cè)定

將待測(cè)樣品裁剪成10 mm×50 mm矩形，貼于比色皿內(nèi)側(cè)，采用修正過(guò)的ASTM[20]的方法在800 nm波長(zhǎng)處測(cè)定透光率，以空比色皿作為對(duì)照，用透光率大小間接表示膜的透明度。

1.3.6 單因素試驗(yàn)

1.3.6.1 茶多酚添加量對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

膠原蛋白溶液與殼聚糖溶液按質(zhì)量比6∶4混合，加入20%總?cè)苜|(zhì)的甘油，分別加入1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚，在70 ℃條件下加熱攪30 min，按照1.3.1節(jié)所述制備復(fù)合膜后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.6.2 熱處理溫度對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

膠原蛋白溶液與殼聚糖溶液按質(zhì)量比6∶4混合，加入20%總?cè)苜|(zhì)的甘油，加入2%的茶多酚，分別在50、60、70、80、90 ℃條件下加熱攪30 min，按照1.3.1節(jié)所述制備復(fù)合膜后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.6.3 熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

膠原蛋白溶液與殼聚糖溶液按質(zhì)量比6∶4混合，分別加入20%總?cè)苜|(zhì)的甘油，加入2%的茶多酚，分別在80 ℃條件下加熱攪拌10、30、50、70、90 min，按照1.3.1節(jié)所述制備復(fù)合膜后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.7 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及表觀特征評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)表明，茶多酚添加量、熱處理溫度、熱處理時(shí)間對(duì)膜的性能均有顯著影響。綜合考慮，茶多酚添加量、熱處理溫度、熱處理時(shí)間按照L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，以拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)率為表觀特征評(píng)分指標(biāo)，表觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)公式：評(píng)分=A+B+2C（A代表TS表觀特征得分，B代表EAB表觀特征得分，C代表WVP表觀特征評(píng)分）。各表觀特征評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels used in orthogonal experiments

表2 復(fù)合膜表觀特征評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grading criteria for apparent characteristics of the composite film

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 茶多酚添加量對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

圖1 茶多酚添加量對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性質(zhì)的影響Fig.1 Effect of tea polyphenol concentration on mechanical properties of film

由圖1可知，復(fù)合膜的TS值隨著茶多酚添加量的增加先增加再減小。當(dāng)茶多酚添加量開(kāi)始增加時(shí)，復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度增加，在茶多酚的含量為2%時(shí)，TS值達(dá)到最大的（27.62±0.98）MPa，這可能是由于茶多酚交聯(lián)膠原蛋白-殼聚糖，增加了分子間及分子內(nèi)的氫鍵作用，形成穩(wěn)定化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得膜更加致密，從而使得復(fù)合膜TS值增加。但當(dāng)茶多酚添加量進(jìn)一步增加，TS值降低，這可能是由于過(guò)高的茶多酚添加量將引起快速反應(yīng)，在膠原蛋白表面形成聚合物，妨礙膠原蛋白與殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)[21]，而且多余的茶多酚不能與膠原蛋白-殼聚糖反應(yīng)而游離于復(fù)合膜中，成顆粒狀，影響膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得膜易撕裂，從而降低了復(fù)合膜的TS值。復(fù)合膜的EAB值隨著茶多酚添加量增加而減小。當(dāng)茶多酚含量開(kāi)始增加，EAB值減小，茶多酚添加量增加到2%和3%時(shí)，EAB值分別減小到（88.90±2.43）%和（85.00±2.50）%，這可能是由于茶多酚增加了膠原蛋白分子內(nèi)和膠原蛋白-殼聚糖分子間的交聯(lián)，減小其分子間的距離，使得EAB值降低，這與Bravo[22]結(jié)論相反。當(dāng)茶多酚添加量超過(guò)3%時(shí)，EAB值顯著降低，這可能是由于多余的茶多酚不能與膠原蛋白-殼聚糖反應(yīng)而游離于復(fù)合膜中，成顆粒狀，影響膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得膜易撕裂。

圖2 茶多酚添加量對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率（A）、溶解度（B）、透光率（C）性質(zhì)的影響Fig.2 Effect of tea polyphenol concentration on WVP (A), S (B), and T (C) properties of film

由圖2A可知，復(fù)合膜的WVP值隨著茶多酚添加量的增加而先減小而后顯著增加。當(dāng)茶多酚添加量開(kāi)始增加，復(fù)合膜WVP值逐漸降低，茶多酚添加量為2%時(shí)，WVP值達(dá)到最低（0.24±0.01）（g·mm）/（h·m2·kPa），這可能是由于茶多酚增加膠原蛋白分子內(nèi)和膠原蛋白-殼聚糖分子間的交聯(lián)，減小了分子間的距離，使成膜物質(zhì)之間形成更加緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯著的減少了水蒸氣的轉(zhuǎn)移，這與Rao等[23]的結(jié)果一致。然而當(dāng)茶多酚的含量超過(guò)2%時(shí)WVP值呈上升趨勢(shì)，這可能是由于過(guò)量的茶多酚不能與膠原蛋白-殼聚糖反應(yīng)，從而游離于復(fù)合膜中，干燥后成顆粒狀凸起，破壞了膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合膜氣密性下降。

由圖2B可知，復(fù)合膜的S值隨著茶多酚添加量的增加而先減小后增加。當(dāng)茶多酚添加量開(kāi)始增加，復(fù)合膜S先減小，茶多酚添加量為2%時(shí)，S值達(dá)到最?。?5.91±0.75）%，這可能是由于茶多酚的交聯(lián)作用使復(fù)合膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得致密，表面疏水性增強(qiáng)，導(dǎo)致在水中穩(wěn)定性的提高，使得膜不易溶解[24-25]。隨著茶多酚添加量進(jìn)一步增加，復(fù)合膜的S值開(kāi)始增加，這可能是由于此時(shí)茶多酚含量過(guò)高，過(guò)多的茶多酚成顆粒狀凸起在復(fù)合膜中，破壞了復(fù)合膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

由圖2C可知，茶多酚添加量對(duì)復(fù)合膜在波長(zhǎng)為800 nm的透光率有顯著影響，T值隨著茶多酚添加量的增加而顯著減小，這可能是有兩方面原因：一是茶多酚呈棕褐色，隨著含量的增加顏色變深，導(dǎo)致復(fù)復(fù)合膜顏色變深影響透光率；二是多余的茶多酚在復(fù)合膜中成顆粒狀凸起，導(dǎo)致透光率下降。透光率通常也是判斷共混高分子相容性好壞的手段，若共混膜中高分子材料間的相容性較差，則在兩相界面上光的散射或反射將使共混膜的透光率降低[26]。從測(cè)試結(jié)果可以看出茶多酚添加量為1%和2%時(shí)，復(fù)合膜在800 nm波長(zhǎng)處的透光率較好。

綜上可知，當(dāng)茶多酚添加量為2%時(shí)，復(fù)合膜的TS值達(dá)到最大，EAB值下降幅度較小，WVP值最低，故選擇茶多酚添加量2%為最佳單因素。

2.1.2 熱處理溫度對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

由圖3可知，復(fù)合膜的TS值隨著熱處理溫度的升高而先增加后減小。當(dāng)熱處理溫度開(kāi)始升高，復(fù)合膜的TS值先增加，熱處理溫度為80℃時(shí)TS值達(dá)到最大為（29.04±0.12）MPa；在熱處理溫度低于80℃時(shí)，復(fù)合膜的EAB值隨著熱處理溫度的升高而逐漸減??；這可能是由于較高的熱處理溫度有助于提高膠原蛋白與殼聚糖分子的運(yùn)動(dòng)速率，加大膠原蛋白分子內(nèi)以及膠原蛋白與殼聚糖分子間交聯(lián)的幾率，增加了兩種分子相互作用的機(jī)會(huì)，使得相互作用力逐漸增強(qiáng)，形成的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)趨于致密。當(dāng)熱處理超過(guò)80℃，TS值顯著下降到（9.94±1.20）MPa，復(fù)合膜EAB值從（80.05±4.24）%顯著減小到（44.73±2.915）%，這可能是由于此時(shí)的加熱溫度過(guò)高，導(dǎo)致膠原蛋白與殼聚糖形成的交聯(lián)物質(zhì)變性。

圖4 熱處理溫度對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率（A）、溶解度（B）、透光率（C）性質(zhì)的影響Fig.4 Effect of heat treatment temperature on WVP (A), S (B), and T (C) of film

由圖4A、B可知，復(fù)合膜的WVP值和S值隨著熱處理溫度升高而先減小后增加。當(dāng)熱處理溫度升高到80 ℃時(shí)，復(fù)合膜的WVP值減小，達(dá)到最低（0.21±0.01） （g·mm）/（h·m2·kPa），S值達(dá)到最?。?2.83±0.75）%，這可能是由于較高的熱處理溫度有助于提高膠原蛋白與殼聚糖分子的運(yùn)動(dòng)速率，增加茶多酚交聯(lián)兩者的幾率，使得膜結(jié)構(gòu)趨于致密，從而降低水蒸氣透過(guò)率和溶解度。當(dāng)溫度超過(guò)80 ℃，WVP值和S值顯著增加，這可能是由于此加熱溫度導(dǎo)致膠原蛋白與殼聚糖形成的交聯(lián)物質(zhì)熱變性。由圖4C可知，熱處理溫度對(duì)復(fù)合膜在800 nm波長(zhǎng)處T值有顯著影響，T值隨著熱處理溫度的升高而顯著增加。

綜上可知，當(dāng)熱處理溫度為80 ℃時(shí)，復(fù)合膜的TS值達(dá)到最大，EAB值下降幅度較小，WVP值最低，故選擇熱處理溫度為80 ℃為最佳單因素。

2.1.3 熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的影響

圖5 熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性質(zhì)的影響Fig.5 Effect of heat treatment time on mechanical properties of film

由圖5可知，復(fù)合膜TS值隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)先顯著增加后顯著減小，復(fù)合膜的EAB值隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)先顯著減小后緩慢減小。當(dāng)熱處理時(shí)間開(kāi)始延長(zhǎng)，復(fù)合膜TS值增加，在熱處理時(shí)間為30 min和50 min時(shí)，TS值都在29MPa左右，沒(méi)有顯著差別；當(dāng)熱處理時(shí)間開(kāi)始延長(zhǎng)，復(fù)合膜EAB值顯著減小，處理時(shí)間為30 min時(shí)EAB值由（105.51±1.67）%減小到（80.05±4.24）%。這可能是由于熱處理時(shí)間較短時(shí)，膠原蛋白與殼聚糖在較短時(shí)間的磁力攪拌作用下分子間相互作用位點(diǎn)增多，有利于茶多酚交聯(lián)，使得分子間作用力增強(qiáng)，從而TS值增加。但在熱處理時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)，攪拌容易打斷部分已形成的膠原蛋白-殼聚糖交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而使得TS值降低。

圖6 熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率（A）、溶解度（B）、透光率（C）性質(zhì)的影響Fig.6 Effect of heat treatment time on WVP (A), S (B), and T (C) of film

由圖6A、B可知，復(fù)合膜WVP值和S值隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而先減小后增加，當(dāng)熱處理時(shí)間為30、50 min和70 min時(shí)，WVP值沒(méi)有顯著變化，都在0.21 （g·mm）/（h·m2·kPa）左右，S值沒(méi)有顯著變化，都在32%左右。這可能是由于膠原蛋白與殼聚糖在較短時(shí)間的磁力攪拌作用下分子間相互作用位點(diǎn)增多，有利于茶多酚交聯(lián)，使得分子間作用力增強(qiáng)，膜結(jié)構(gòu)更加致密，有利于阻隔水分的遷移，使得膜不易破裂和溶解。當(dāng)熱處理時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)，WVP值沒(méi)有顯著的改變，S值顯著增加，這可能是由于攪拌容易打斷部分已形成的膠原蛋白-殼聚糖交聯(lián)結(jié)構(gòu)。由圖6C可知，熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜在800 nm波長(zhǎng)處T值有顯著影響，復(fù)合膜T值隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)先顯著增加后顯著減小。

綜上可知，當(dāng)熱處理時(shí)間為30、50 min時(shí)，復(fù)合膜的TS值和WVP值沒(méi)有顯著差別，EAB值相對(duì)較好，從節(jié)約能源方面選擇熱處理時(shí)間30 min為最佳單因素。

2.2 改性復(fù)合膜制備工藝優(yōu)化

2.2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)評(píng)分結(jié)果及正交試驗(yàn)直觀分析結(jié)果分列在表3、4。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 The results of orthogonal experiments

由表3可以看出，因素的主次順序從主到次為：熱處理溫度、熱處理時(shí)間、茶多酚添加量。最優(yōu)工藝條件為茶多酚添加量2%、熱處理時(shí)間80 ℃、熱處理時(shí)間30 min。

2.2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

表4 正交試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果Table 4 Validation of the optimal conditions obtained by orthogonal experiments

按照正交試驗(yàn)篩選出的工藝條件茶多酚添加量2%、熱處理時(shí)間80 ℃、熱處理時(shí)間為30 min進(jìn)行3 次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。由表4可以看出，3 次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有顯著性差異，TS值（29.39±0.96）MPa、EAB值（84.22±0.05）%、WVP值（0.20±0.01）（g·mm）/（h·m2·kPa）、S值（32.06±1.23）%、T值（82.4±1.10）%，說(shuō)明篩選出的工藝合理可行，穩(wěn)定可靠，具有可重復(fù)性。

3 結(jié) 論

茶多酚改性膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)表明，未改性膜的TS值21.98 MPa、EAB值127.35%、WVP值0.41（g·mm）/（h·m2·kPa），改性膜與之相比拉伸強(qiáng)度增加了33.71%、斷裂伸長(zhǎng)率降低了33.86%、水蒸氣透過(guò)率降低了51.61%，說(shuō)明茶多酚能夠增加膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜的分子間的交聯(lián)，改善復(fù)合膜的特性。機(jī)械性能的增加能夠增強(qiáng)可食用膜的物理包裝性能，水蒸氣透過(guò)率的降低能夠減少食品與外部環(huán)境的水分轉(zhuǎn)移速率，不僅能減少食品水分的損失，而且能夠減少食品受到外界環(huán)境的污染，在此基礎(chǔ)上可望開(kāi)發(fā)出一種具有廣發(fā)應(yīng)用前景的新型可食用膜材料。

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Effect of Tea Polyphenols on Properties of Collagen-Chitosan Based Composite Films

CHEN Da-jia, ZHAO Li*, YUAN Mei-lan, SU Wei, LIU Hua, WEN Hui-fang
(National R&D Branch Center for Conventional Freshwater Fish Processing, School of Life Science, Jiangxi Science and Technology Normal University, Nanchang 330013, China)

The aim of this work was to develop edible composite film based on Amiurus nebulosus skin collagen and chitosan by using tea polyphenols to modify the functional properties of the composite film. Through orthogonal experiments, the effects of technological parameters including the concentration of tea polyphenols, temperature and heating time on film properties were investigated in order to reduce the water vapor transmittance and improve the mechanical properties of the composite film. The results showed that all these three parameters significantly affected the properties of the films. The optimal conditions for modification were achieved by adding 2% tea polyphenols and subsequently heating at 80 ℃ for 30 min. Under these conditions, the tensile strength, elongation at break, water vapor penetration rate, solubility and light transmittance of the composite fil m were (29.39 ± 0.96) MPa, (84.22 ± 0.05)%, (0.20 ± 0.01) (g·mm)/(h·m2·kPa), (32.06 ± 1.23)% and (82.4 ± 1.10)%, respectively.

tea polyphenols; collagen; chitosan; modification; composite film

TS254.4

A

1002-6630（2014）24-0063-06

10.7506/spkx1002-6630-201424012

2014-03-04

江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金社會(huì)公益研究項(xiàng)目（2060302）

陳達(dá)佳（1986—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)。E-mail：kjchendajia@163.com

*通信作者：趙利（1967—），女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)。E-mail：lizhao618@hotmail.com