周 偉，胡 熠，張進杰*，徐大倫，樓喬明，楊文鴿

（寧波大學(xué)海洋學(xué)院，浙江省動物蛋白食品精深加工重點實驗室，浙江 寧波 315211）

近年來，消費者對高品質(zhì)、長貨架期食品的需求日益增長；與此同時，廢棄包裝數(shù)量與日俱增，而導(dǎo)致的環(huán)境問題也引起全社會的廣泛關(guān)注，因而，可食性包裝已成為綠色包裝領(lǐng)域研究的一大熱點[1]?？墒衬な且蕴烊豢墒承晕镔|(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖、脂類等）為原料，添加可食用的增塑劑、交聯(lián)劑、活性功能成分等，通過分子間的相互作用而形成的具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜，能夠防止氣體、水分和溶質(zhì)等的遷移，保持食品質(zhì)量，延長食品貨架期[2]。明膠是由多種氨基酸組成且具有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的大分子，可由動物的骨頭或皮膚膠原經(jīng)過熱變性或物理、化學(xué)降解得到，由于其具有無毒并且可降解等特性，在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。

天然黃酮類化合物作為多酚類物質(zhì)，具有優(yōu)越的抗菌抗氧化性能，作為功能性天然食品添加劑已被人們廣泛接受[4]；近年來有研究表明，添加天然植物黃酮類物質(zhì)可優(yōu)化明膠可食性膜的性能。Bitencourt等[5]研究顯示，姜黃根莖醇提物中的多酚可以改善明膠膜的機械性能，賦予明膠膜良好的自由基清除活性。Fu Shalu等[6]研究將綠原酸與明膠以4∶1混合制備生物活性保鮮膜，通過核磁共振與傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）證實了綠原酸同明膠成功結(jié)合，兩者的結(jié)合作用賦予了明膠膜優(yōu)良的抑菌性和抗氧化性。因此研究黃酮物質(zhì)優(yōu)化明膠高分子可食性膜的作用機理具有理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。

黃酮類物質(zhì)與蛋白分子之間的相互作用已有較多報道，天然植物黃酮物質(zhì)的活性位點可以與蛋白活性部位進行結(jié)合[7]。多酚的結(jié)合位點主要是疏水性芳香環(huán)以及親水性羥基（—OH），這2 個部位可以和蛋白形成疏水相互作用和氫鍵作用；Haroun等[8]研究證實氫鍵和疏水相互作用是維持多酚-明膠膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要作用力；蛋白的結(jié)合部位除普遍存在的氨基、羰基外，還有疏水性氨基酸、帶電荷氨基酸、帶—OH氨基酸；Bi Shi等[9]研究表明，蛋白疏水性氨基酸越多，黃酮物質(zhì)與蛋白之間相互作用位點越多；除氫鍵和疏水相互作用外，蛋白和多酚之間還存在由于兩者官能團的正負電荷差異導(dǎo)致的電荷相互作用[10]；Haroun等[8]將兒茶酚、糖苷槲皮素、沒食子酸加入明膠中制備成了多酚-明膠膜，得到多酚與明膠成膜之后維持膜穩(wěn)定的主要驅(qū)動力是多酚的—OH和芳香環(huán)同明膠分子中氨基酸殘基形成的氫鍵和疏水相互作用。因而，探明黃酮物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與黃酮物質(zhì)優(yōu)化明膠膜性能的構(gòu)效關(guān)系，可以為明膠膜性能的改進提供理論指導(dǎo)。

魚鱗明膠資源豐富，我國為漁業(yè)大國，青魚、草魚、鰱魚、鯉魚、羅非魚等養(yǎng)殖和加工產(chǎn)量極大，僅羅非魚2014年產(chǎn)量高達169萬 t，按4%魚鱗含量的質(zhì)量比例計算，加工過程中會產(chǎn)生7萬 t左右魚磷下腳料，可分離加工成魚鱗明膠[11]。本實驗以魚鱗明膠為研究對象，選取不同—OH基團個數(shù)，相同2-苯基色原酮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的黃酮物質(zhì)：木犀草素、槲皮素和楊梅素（圖1）對魚鱗明膠可食膜進行添加混合優(yōu)化處理，研究黃酮結(jié)構(gòu)的—OH個數(shù)變化對明膠膜性能作用的變化機理，為生產(chǎn)高品質(zhì)功能性魚鱗明膠膜提供理論依據(jù)。

圖1 黃酮結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structural formulas of fl avonoids with different structures

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羅非魚魚鱗明膠（A型240凝凍強度） 廣東歐帝瑪生物工程有限公司；甘油 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；木犀草素、槲皮素、楊梅素（純度98%） 西安貝拉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國SMSTA公司；SpectraMax i3酶標儀 美國Molecular Devices公司；S-3400N掃描電鏡、L-8900高速氨基酸分析儀 日本日立公司；DSC200F3差示掃描量熱（differential scanning calorimeter，DSC）儀 德國Netzsch公司；JascoFT/IR-4700 FTIR儀 日本分光公司。

1.3 方法

1.3.1 氨基酸組成

根據(jù)GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》方法，利用氨基酸自動分析儀測定魚鱗明膠氨基酸組成。

1.3.2 黃酮-魚鱗明膠膜制備

稱取0.6 g干樣羅非魚鱗明膠置于20 mL去離子水中，吸水溶脹20 min，50 ℃水浴20 min充分溶解，制成3 g/100 mL明膠溶液；將0.105 mmol黃酮（木犀草素、槲皮素、楊梅素）溶于5 mL乙醇之后，倒入20 mL成膜液；每克明膠中再加入0.4 g甘油，磁力攪拌5 min混勻；將上述成膜液4 000 r/min離心1 min去除氣泡；最后將成膜液傾倒入聚苯乙烯平板中（直徑90 mm）流延成膜，放入恒溫恒濕箱（25 ℃，相對濕度50%）中干燥24 h。揭膜后得到魚鱗明膠膜（scale gelatin，SG）、木犀草素膜（luteolin scale gelatin，LT-SG）、槲皮素膜（quercetin scale gelatin，QC-SG）、楊梅素膜（myricetin scale gelatin，MC-SG），再進行各項性能指標測試。

1.3.3 明膠膜DSC測定

參照Hosseini等[12]的方法，利用DSC進行測定。在測試前，膜在硅膠干燥器中干燥24 h以脫除水分。以打孔器制備6 mm直徑的圓形膜片（約5 mg）平鋪于鋁制坩堝中，壓片，置于DSC儀中進行測量。測試溫度范圍30～150 ℃，升溫速率10 ℃/min，N2作為吹掃氣和保護氣。以空白鋁制坩堝作為參照。

1.3.4 FTIR測定

參照Hosseini等[12]的方法。測試前，樣品保存在硅膠干燥器中干燥24 h以脫除大部分水分。將膜樣品剪碎加入KBr研磨，壓片，使用FTIR儀進行檢測。光譜范圍4 000～400 cm-1；分辨率4 cm-1；樣品掃描次數(shù)32。

1.3.5 二級結(jié)構(gòu)相對含量計算

利用Peakfit軟件對紅外光譜酰胺I帶進行去卷積以及二階導(dǎo)擬合。確認峰位歸屬，計算各分峰面積的相對含量[13]。

1.3.6 機械性能測定

采用測厚規(guī)測定膜厚度；膜機械性能測試參照Alkan等[10]的方法，采用質(zhì)構(gòu)儀測量拉伸強度和斷裂伸長率。抓距30 mm，拉伸速率5 mm/s。每組膜測5 個平行。測試之前將20 mm×50 mm的膜保存在25 ℃、相對濕度50%的恒溫恒濕箱中平衡24 h。

1.3.7 透光度測定

1.3.8 掃描電鏡測定

膜微觀圖像測定采用Hosseini等[12]方法進行檢測。膜在干燥器中放置24 h后，取1 cm×4 cm膜樣品，用液氮浸沒之后進行人工折斷，將樣品黏貼于金屬圓臺上，真空狀態(tài)下噴金，置于掃描電鏡中，電子束加速電壓為10.0 kV，觀察膜截面和表面微觀結(jié)構(gòu)，在放大倍數(shù)5 000 倍和100 倍條件下拍照截圖。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以SAS 9.3統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理，計算標準誤或標準差，以鄧肯多重比較方法進行方差分析；以ChemSketch和Origin 9.0軟件繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚鱗明膠氨基酸組成測定結(jié)果

表1 魚鱗明膠氨基酸組成分析Table 1 Amino acid composition of fi sh scale gelatin

如表1所示，本實驗中魚鱗明膠分子的氨基酸組成中正電荷氨基酸相對含量為11.58%；疏水性氨基酸相對含量為43.97%；芳香族氨基酸相對含量為2.66%；不同種類氨基酸組成的明膠利于對膜基質(zhì)內(nèi)部相互作用的探究。

2.2 DSC測定結(jié)果

圖2 添加不同結(jié)構(gòu)黃酮膜熱特性曲線Fig. 2 DSC curves of gelatin fi lms with different fl avonoids

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）由吸熱變化中點所得，是非固形材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時的溫度，與體系的流動性有關(guān)[15]。如圖2所示，對照SG的Tg為79.2 ℃，添加了不同黃酮物質(zhì)的LT-SG、QC-SG和MC-SG的Tg分別為60.9、69.0 ℃和71.5 ℃，反映了添加黃酮膜Tg與純明膠膜相比有所降低。文獻報道，增塑劑插入到聚合物大分子之間，通過隔離作用（增加聚合物分子鏈之間距離）、屏蔽作用（以非極性部分遮蔽聚合物的極性基）、偶和作用（極性基與聚合物極性基團偶合），從而起到增塑劑的作用，降低高分子膜的Tg[16]；因而本實驗中，LT-SG、QC-SG和MC-SG膜的Tg均小于SG，因為三環(huán)黃酮物質(zhì)的添加增加了明膠分子鏈之間的距離，非極性環(huán)遮蔽了明膠分子極性基團，極性—OH與明膠分子極性基團偶合，從而增大了明膠鏈的自由體積，增強了明膠分子的移動性，從而導(dǎo)致LT-SG、QC-SG和MC-SG的Tg降低。

LT-SG、QC-SG和MC-SG的Tg依次升高（60.9 ℃＜69.0 ℃＜71.5 ℃）。而槲皮素僅在2-苯基色原酮C環(huán)的3號位比木犀草素多了一個—OH，而楊梅素僅在2-苯基色原酮B環(huán)的3號位比槲皮素多了一個—OH（圖1）。結(jié)果表明，2-苯基色原酮上—OH基團數(shù)的增加能減弱明膠分子的流動性，提高復(fù)合膜的Tg。這可能是由2 個因素造成：正負電荷相互作用以及黃酮—OH基團與蛋白之間形成的氫鍵[17]。

1.2 治療方案 38例患者中，12例既往接受過干擾素治療；另有18例行原發(fā)腫瘤切除術(shù)。治療方案為索拉非尼口服400 mg，2次/d，間隔12 h。給藥前后2 h禁止患者食用高脂食物。根據(jù)藥物不良反應(yīng)等級調(diào)整劑量，必要時劑量減少到400 mg/d，然后降至每隔400 mg/2d(隔日)，直至停藥。如出現(xiàn)疾病進展，劑量則增至每次600 mg，2次/d。

—OH數(shù)增加的黃酮與明膠分子間電荷作用增強可能導(dǎo)致了Tg提高[10]。由表1可知，魚鱗明膠分子的氨基酸組成中正電荷氨基酸相對含量為11.58%（賴氨酸3.70%、組氨酸0.64%、精氨酸7.24%）；由于酚—OH個數(shù)的增加，木犀草素、槲皮素和楊梅素在復(fù)合膜環(huán)境中負電荷性逐漸增強；所以，木犀草素、槲皮素、楊梅素與SG正電荷基團部位結(jié)合的電荷相互作用會逐漸增強?！狾H數(shù)增加的黃酮與明膠分子間氫鍵作用增強可能導(dǎo)致了Tg提高。陸國弟等[18]研究表明，黃酮B環(huán)—OH數(shù)目越多，該黃酮與人血清蛋白通過氫鍵形成的親和力越強；Tang Fen等[19]研究也顯示，黃酮和血漿蛋白的親密作用隨著黃酮氫供體數(shù)目的增長而增強。而木犀草素、槲皮素、楊梅素的—OH基團的增多提供了更多的氫供體，因而造成黃酮—OH與明膠氨基酸之間的氫鍵作用增強。

因而DSC以熱變性溫度的表現(xiàn)形式展現(xiàn)了黃酮的添加以及—OH數(shù)的不同對明膠膜熱穩(wěn)定性以及明膠鏈移動性的影響，并間接體現(xiàn)了不同黃酮結(jié)構(gòu)對明膠膜內(nèi)部相互作用的影響。

2.3 FTIR測定結(jié)果

如圖3所示，明膠膜在3 379、2 932、1 656、1 552、1 241 cm-1附近顯示的吸收峰，分別歸屬于明膠膜中水的—OH與明膠分子中NH的伸縮振動（酰胺A），明膠脂肪族側(cè)鏈的CH伸縮振動（酰胺B）[20]，酰胺I區(qū)C＝O伸縮振動，酰胺II區(qū)NH彎曲振動，酰胺III區(qū)C—N和NH伸縮振動[21]。1 045 cm-1附近峰位歸屬于甘油中—OH吸收峰[22]。這些峰位在添加黃酮后有不同的變化。

圖3 黃酮FTIR圖Fig. 3 FTIR spectra of gelatin fi lms with different fl avonoids

SG的酰胺I區(qū)（VC＝O）處于1 656.55 cm-1。加入木犀草素（4×—OH）、槲皮素（5×—OH）、楊梅素（6×—OH）后，隨著—OH不斷增加，LT-SG、QC-SG、MC-SG的酰胺I峰位不斷向低波數(shù)位移至1 655.59、1 653.66 cm-1和1 647.88 cm-1。結(jié)果表明，添加黃酮的魚鱗明膠分子的酰胺I峰位向低頻位移，且隨著黃酮物質(zhì)—OH個數(shù)的不斷增加，移動越顯著。由此說明，黃酮物質(zhì)與魚鱗明膠分子中C＝O參與形成氫鍵，并且隨著黃酮物質(zhì)的—OH數(shù)的增加呈現(xiàn)增強的趨勢[23]。

酰胺A吸收峰的峰位受到明膠中氨基基團參與形成氫鍵以及電荷基團之間的偶極作用的影響[17]。明膠分子中的—NH2基團之間形成氫鍵會造成相應(yīng)酰胺A吸收峰位向低頻位移[24]。明膠分子中氨基基團偶極力的增加會造成酰胺A峰位高頻位移[25]。本實驗中對照SG的酰胺A吸收峰在3 379.64 cm-1，LT-SG的峰位低頻位移至3 364.21 cm-1；QC-SG和MC-SG的峰位不斷向高波數(shù)位移至3 390.24 cm-1和3 401.82 cm-1。結(jié)果表明，黃酮物質(zhì)的添加及—OH數(shù)的變化會影響明膠分子中氨基基團參與形成的氫鍵和電荷基團之間的偶極作用。

SG的酰胺II區(qū)峰位在1 552.42 cm-1，LT-SG、QC-SG、MC-SG的酰胺II峰呈現(xiàn)出與酰胺A吸收峰位同樣的位移趨勢。因此，酰胺A和酰胺II峰的位移表明，加入三環(huán)木犀草素后，黃酮—OH與明膠氨基之間形成氫鍵，并且氫鍵作用對NH峰位的影響強于電荷相互作用；加入槲皮素和楊梅素后，隨著—OH的增多，黃酮與明膠中氨基之間的正負電荷相互作用逐漸增強，并且電荷相互作用對NH峰位的影響強于氫鍵相互作用。

SG加入木犀草素后，酰胺B峰由2 932.23 cm-1高頻位移至2 938.02 cm-1，添加槲皮素的酰胺B峰位維持在2 938.02 cm-1。而添加楊梅素的膜的此峰位下降到2 932.23 cm-1。Herrero等[26]研究顯示，拉曼光譜CH峰位移受到脂肪族氨基酸殘基的疏水性影響。這間接表明明膠脂肪族氨基酸側(cè)鏈受到黃酮中疏水性環(huán)以及—OH數(shù)影響。

SG的酰胺III區(qū)峰位在1 241.93 cm-1，在加入木犀草素、槲皮素之后，該峰位向高波數(shù)移至1 243.86 cm-1和1 246.75 cm-1，添加楊梅素的膜峰位則低頻位移到1 241.93 cm-1。此區(qū)峰位移是NH形成氫鍵作用、離子作用和CN受到影響共同作用的結(jié)果。

SG中甘油—OH特征吸收峰位在1 045.23 cm-1，LT-SG、QC-SG、MC-SG膜中此峰位不斷低頻位移至1 044.26、1 044.26 cm-1和1 042.34 cm-1；表明黃酮中—OH數(shù)的增加使得增塑劑甘油中—OH參與形成氫鍵作用增強。

因而，F(xiàn)TIR結(jié)果顯示，黃酮的添加以及—OH數(shù)的差異影響了明膠膜內(nèi)部基團參與形成的氫鍵作用以及電荷相互作用，造成了相應(yīng)基團鍵位吸收峰的位移。

2.4 二級結(jié)構(gòu)測定結(jié)果

圖4 膜中蛋白質(zhì)酰胺I帶擬合圖譜Fig. 4 Fitting spectra of amide I band of gelatin fi lms

蛋白的FTIR中，酰胺I區(qū)（1 600～1 700 cm-1）具有強吸收峰，并且對蛋白構(gòu)象敏感，因而適合作為二級結(jié)構(gòu)的分析手段[27]。將FTIR蛋白酰胺I帶進行去卷積和二階導(dǎo)擬合計算，分峰數(shù)目為11～12，確定相關(guān)系數(shù)R2達到0.999，擬合度較高，擬合結(jié)果如圖4所示。1 600～1 640 cm-1波段峰歸屬于β-折疊，1 640～1 650 cm-1波段峰歸屬于無規(guī)則卷曲，1 650～1 660 cm-1波段峰歸屬于α-螺旋，1 660～1 670 cm-1波段峰歸屬于β-轉(zhuǎn)角[28]。

圖5 添加不同結(jié)構(gòu)黃酮的明膠膜二級結(jié)構(gòu)相對含量Fig. 5 Secondary structure contents of gelatin fi lms with different fl avonoids

如圖5所示，黃酮物質(zhì)的添加顯著影響魚鱗明膠分子的二級結(jié)構(gòu)。相對于SG，加入木犀草素后，魚鱗明膠分子的β-結(jié)構(gòu)（β-折疊和β-轉(zhuǎn)角）相對含量增加，α-螺旋和無規(guī)則卷曲相對含量減少。對比LT-SG、QC-SG和MC-SG中明膠分子各二級結(jié)構(gòu)的變化，得出：隨著—OH數(shù)的增多，明膠分子的β-轉(zhuǎn)角相對含量逐漸減小，轉(zhuǎn)化為β-折疊、無規(guī)則卷曲和α-螺旋。對比SG膜中明膠分子的二級結(jié)構(gòu)，LT-SG、QC-SG和MC-SG膜中明膠分子的β-折疊相對含量隨著—OH數(shù)的增加而增加。蛋白結(jié)構(gòu)主鏈上的C＝O和N—H間的氫鍵作用力是構(gòu)成蛋白質(zhì)形成特定二級結(jié)構(gòu)的主要動力[23]，本實驗中各SG的明膠分子二級結(jié)構(gòu)成分相對含量的不同，說明黃酮物質(zhì)的添加能影響明膠分子的二級結(jié)構(gòu)，同時黃酮物質(zhì)中—OH基團數(shù)起到關(guān)鍵影響作用。結(jié)果與FTIR中酰胺A、酰胺I、酰胺II的峰位變化顯示的明膠內(nèi)部C＝O和NH氫鍵變化的結(jié)果相印證。

2.5 機械性能測定結(jié)果

優(yōu)良的機械性能可確保膜在應(yīng)用過程中的完整性，是分子交聯(lián)作用與分子移動性的體現(xiàn)[29]。圖6是選取SG、LT-SG、QC-SG、MC-SG的一組數(shù)據(jù)繪制的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，顯示了不同組別明膠膜的抗拉強度和斷裂伸長率的變化，結(jié)果表明各組膜厚度之間沒有明顯差異（P＞0.05）。對照明膠膜SG的斷裂伸長率和抗拉強度分別為36.9%和156.9 N/mm；加入木犀草素后，LT-SG的斷裂伸長率提高至108.3%，抗拉強度降低至122.4 N/mm；表明木犀草素的加入提高了SG的延展性；Alkan等[10]向玉米醇溶蛋白中添加麝香草酚、香芹酚、丁香酚等天然酚類化合物制備抑菌膜，也發(fā)現(xiàn)所有抑菌膜抗拉強度都有所降低，斷裂伸長率都有所升高，其結(jié)果表明添加部分酚類物質(zhì)使膜變得更有彈性，并且喪失脆性。這與本研究中木犀草素膜Tg降低反映的分子鏈移動性增強相一致，說明黃酮—OH數(shù)較少時，多環(huán)的空間阻隔作用占據(jù)主導(dǎo)地位。抗拉強度的降低可能是因為，此時少—OH數(shù)的黃酮打斷原有明膠分子之間連接，但同時本身的各部位與明膠的結(jié)合作用弱于原來明膠之間的結(jié)合作用，從而造成抗拉強度的降低。

圖6 添加不同結(jié)構(gòu)黃酮膜的厚度（A）和機械性能（B）Fig. 6 Thickness (A) and mechanical properties (B) of gelatin fi lms with different fl avonoids

加入槲皮素和楊梅素后，QC-SG和MC-SG的斷裂伸長率明顯降低至95.7%和69.2%，抗拉強度明顯提高至150.1 N/mm和178.8 N/mm；表明—OH數(shù)增多會提升膜的拉伸強度，但會降低膜的延展性；這與QC-SG和MC-SG的Tg升高反映的分子鏈移動性降低也相一致，說明—OH數(shù)增多時，黃酮和明膠的疏水性結(jié)合作用、正負電荷相互作用、氫鍵相互作用逐漸增強并占據(jù)主導(dǎo)地位，明顯加強了分子鏈的緊密連結(jié)；從而印證了FTIR顯示的C＝O形成氫鍵作用增強，NH形成電荷作用增強的結(jié)果。

本實驗中，LT-SG、QC-SG和MC-SG膜的斷裂伸長率均高于SG，與Tg反映的黃酮導(dǎo)致明膠分子移動性提高相一致；因而機械性能分析表明，以2-苯基色原酮為基礎(chǔ)的黃酮添加明膠制膜時，—OH數(shù)較少時會提高膜的塑性，降低膜的強度；而隨著—OH數(shù)增加，黃酮膜的延展性得到降低，強度得到增強；膜機械性能變化受到黃酮環(huán)的空間阻隔作用，黃酮分子中—OH和明膠氨基正負電荷作用、氫鍵作用，以及環(huán)疏水相互作用的影響；黃酮-魚鱗明膠復(fù)合膜的DSC、FTIR以及明膠分子二級結(jié)構(gòu)的變化分析印證了此原因。

2.6 透光度測定結(jié)果

圖7 添加不同結(jié)構(gòu)黃酮明膠膜的透光性Fig. 7 Light transmittance of gelatin fi lms with addition of different fl avonoids

透光度顯示了可食膜的光阻隔能力與外觀色澤[14]。如圖7所示，在230～300 nm紫外光區(qū)，添加木犀草素、槲皮素、楊梅素的膜的紫外透光度明顯下降。因為SG由于芳香族氨基酸的存在（表1氨基酸組成分析得到0.59%酪氨酸、2.07%苯丙氨酸），本身具有一定的紫外吸收能力[30]；木犀草素、槲皮素、楊梅素苯環(huán)的存在也使膜增強了對紫外的吸收。但此LT-SG、QC-SG、MC-SG 3 種膜的透光度之間沒有明顯差異；則說明—OH數(shù)目和位置對與明膠膜的紫外吸收沒有顯著影響。

在300～800 nm的可見光區(qū)，LT-SG、QC-SG、MC-SG的透光度都低于SG；其中LT-SG和QC-SG的可見光透光度曲線相近，而MC-SG透光度要高于LT-SG和QC-SG。有研究顯示，A環(huán)7位和B環(huán)4’位的—OH及其活性會影響黃酮的顏色[31]。木犀草素、槲皮素、楊梅素的A環(huán)7位和5位都連接2 個—OH；LT和QC的B環(huán)都在4’和5’位連接2 個相同的—OH，因而顏色差異小，可見光透過性相近；而MC的B環(huán)的3’、4’和5’位連接了3 個—OH，使得4’位的—OH活性受到影響，從而使MC的顏色產(chǎn)生明顯變化，造成MC-SG可見光透過與LT-SG和QC-SG有明顯差別。這也與觀察到的木犀草素、槲皮素、楊梅素的顏色差異相一致。

因而黃酮與明膠的結(jié)合能夠增強明膠膜對紫外的吸收；—OH數(shù)目、位置和活性差異則會影響膜的可見光透過性，但不會明顯影響紫外吸收。

2.7 掃描電鏡測定結(jié)果

圖8 添加不同結(jié)構(gòu)黃酮明膠膜的表觀圖Fig. 8 Morphological pictures of gelatin fi lms containing different fl avonoids

由圖8可知，黃酮加入后且隨著—OH數(shù)增加，表面凸起增多。對照SG截面光滑；加入木犀草素的LT-SG截面出現(xiàn)凸起；可能是黃酮和明膠的芳香環(huán)的疏水性堆積作用導(dǎo)致[32]；Tang Fen等[19]研究表明，在白藜蘆醇相似物和血漿蛋白結(jié)合作用中，疏水相互作用占據(jù)重要地位；而表1顯示，明膠疏水性氨基酸占43.97%（丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸），因而木犀草素的疏水環(huán)狀結(jié)構(gòu)同明膠疏水性氨基酸的疏水性結(jié)合作用增強，會造成膜部分凝集現(xiàn)象。

加入槲皮素和楊梅素后，QC-SG和MC-SG截面致密性增強；FTIR顯示膜內(nèi)氫鍵作用、電荷作用增強；因此以黃酮分子為中心，—OH數(shù)增多使得黃酮分子通過氫鍵、正負電荷相互作用連結(jié)更多的明膠分子部位，使得明膠分子部分聚集，明膠膜致密性得以提高[33]；與機械性能抗拉強度的增強，DSC反映的分子鏈移動性降低相互印證。

因此，掃描電鏡圖展現(xiàn)了黃酮添加及其—OH數(shù)差異對明膠膜表觀狀態(tài)的影響；其表觀狀態(tài)變化的深層原因是內(nèi)部黃酮分子和明膠分子網(wǎng)絡(luò)的多種相互作用的變化。

3 結(jié) 論

本實驗在SG中添加黃酮（木犀草素、槲皮素、楊梅素）以探究黃酮不同—OH數(shù)對明膠膜的改性作用。FTIR和DSC表明，黃酮分子—OH數(shù)的增加，加強了黃酮分子與魚鱗明膠分子之間的氫鍵、偶極作用力，并導(dǎo)致魚鱗明膠分子二級結(jié)構(gòu)中的β-轉(zhuǎn)角逐漸轉(zhuǎn)化為β-折疊、無規(guī)則卷曲和α-螺旋。黃酮類物質(zhì)的屬性以及黃酮類物質(zhì)與魚鱗明膠分子之間產(chǎn)生的作用力，優(yōu)化了魚鱗明膠的機械性能和紫外阻隔性能。與純明膠膜相比，加入—OH數(shù)較少的黃酮（木犀草素和槲皮素）后拉伸強度下降，是因為此時黃酮的各部位與明膠的結(jié)合作用弱于原來明膠之間的結(jié)合作用。但隨著黃酮—OH數(shù)不斷增加，黃酮分子的—OH數(shù)與其優(yōu)化SG拉伸強度呈正相關(guān)性，黃酮分子的—OH數(shù)越多，黃酮-魚鱗明膠復(fù)合膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密，膜的拉伸強度越大。本研究結(jié)果解析了在黃酮-魚鱗明膠復(fù)合膜中，黃酮分子（木犀草素、槲皮素、楊梅素）與魚鱗明膠分子結(jié)合作用力的形式，以及黃酮分子中—OH數(shù)對魚鱗明膠分子結(jié)構(gòu)作用的影響和對復(fù)合明膠膜性能改性的作用，為開發(fā)可食性高性能黃酮-明膠復(fù)合膜提供理論指導(dǎo)。