负载姜黄素的玉米醇溶蛋白_多糖纳米粒子膜性能研究.pdf

1912023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用收稿日期：2022-08-29基金项目：全国食品产业职业教育教学指导委员会 2022 年度教育教学改革与研究课题（SHK2022068）；全国食品产业职业教育教学指导委员会 2022 年度教育教学改革与研究课题（SHK2022024）；河南省教育科学规划一般课题（2022YB0575）。作者简介：孟宇竹（1982-），女，硕士，副教授，研究方向：农产品深加工与资源开发利用。*通信作者：雷昌贵（1981-），男，硕士，副教授，研究方向：食品加工与检测。负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜性能研究孟宇竹1，雷昌贵2，*，陈锦屏3，张晓东1，张直前1（1.平顶山技师学院现代服务系，平顶山 467000；2.河南质量工程职业学院食品与化工学院，平顶山 467000；3.陕西师范大学食品工程与营养科学学院，西安 710119）摘 要：在玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜中添加具有抗氧化性能的姜黄素，对薄膜的基本性能、结构性能和抗氧化活性进行表征。试验结果表明：负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜（Zein/Sodium caseinate/Sodium alginate-Curcumin，Z/SC/SA-Cur）溶液分散均匀稳定，薄膜色泽发生变化，阻碍了薄膜的透光性能，降低了薄膜的机械性能，提高了薄膜的阻隔性能，并且提高了薄膜的抗氧化活性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和薄膜表面微观结构（FSM）分析，姜黄素的加入，使玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜（Zein/Sodium caseinate/Sodium alginate，Z/SC/SA）的表面粗糙度增加，但没有破坏 Z/SC/SA 纳米粒子膜的结构，姜黄素与 Z/SC/SA 纳米粒子膜具有良好的相容性。关键词：姜黄素；玉米醇溶蛋白基复合膜；抗氧化活性中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1006-2513（2023）09-0191-10doi：10.19804/j.issn1006-2513.2023.09.026Study on the properties of zein/polysaccharide nanoparticle film loaded with curcuminMENG Yuzhu1，LEI Changgui2，*，CHEN Jinping3，ZHANG Xiaodong1，ZHANG Zhiqian1（1.Modern Service Department，Pingdingshan Institute of Technology，Pingdingshan 467000；2.Food and Chemical Engineering Department，Henan Quality Polytechnic，Pingdingshan 467000；3.College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xi an 710119）Abstract：Curcumin with antioxidant activity was loaded to zein/polysaccharide nanoparticle film and the structural properties and antioxidant activity of the film were characterized.The results showed that solution was uniformly dispersed on Zein/polysaccharide nanoparticles film loaded with curcumin（zein/sodium caseinate/sodium alginate-curcumin，Z/SC/SA-Cur）and was very stable.The change of film color hindered the films light transmittance and reduced its mechanical properties，but its barrier properties and antioxidant activity were improved.Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）and the film surface microstructure（FSM）analysis showed that the surface roughness of Z/SC/SA nanoparticle film was increased with the addition of curcumin，but the structure of Z/SC/SA nanoparticle 1922023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用film was not destroyed.The results showed that curcumin had good compatibility with Z/SC/SA nanoparticle film.Key words：curcumin；zein complex film；antioxidant activity近年来，人们不断努力提高食品的安全和质量，在活性包装中加入天然活性化合物的趋势越来越明显，含有抗菌素或抗氧化剂的活性包装是最有前途的包装技术之一，因为它的应用可以分别抑制食品中的致病性微生物和腐败微生物以及脂质氧化1。纯玉米醇溶蛋白膜由于其相对疏水的特性而具有优异的阻水性能，但力学性能较差，有研究表明，蛋白与多糖结合的复合膜性能有所改善。近年，姜黄素因其优异的理化性质而备受关注，其具有良好的抗氧化、抗菌、抗癌等生物活性，已广泛应用于食品和医药领域。Wang等2研究以乙基纤维素纳米纤维为外层，姜黄素明胶纳米纤维为内层，采用连续纺丝法制备了多层膜。多层膜的热分解稳定性显著提高，但其机械性能有所减弱，水蒸气透过率降低和水接触角增加，多层膜中姜黄素可持续释放 96 h 以上，并保留了其抗氧化活性。Aydogdu 等3研究发现将甜橙油或姜黄素分散到瓜尔胶、甘油和卵磷脂基可食用膜中，甜橙油和姜黄素在薄膜内保持了抗菌性能，使薄膜具有良好的包装功能。本文将姜黄素添加到玉米醇溶蛋白基复合膜中，既可以改善薄膜的性能，又能发挥姜黄素的抗氧化特性，使其应用于食品和医药领域，并为玉米醇溶蛋白和姜黄素的开发利用开辟新的 途径。1 材料与方法1.1 材料与试剂玉米醇溶蛋白：上海源叶生物科技有限公司；酪蛋白酸钠：上海源叶生物科技有限公司；海藻酸钠：天津市光复精细化工研究所；姜黄素：上海源叶生物科技有限公司；无水乙醇：天津市天力化学试剂有限公司；甘油：天津市天力化学试剂有限公司；无水氯化钙：天津市天力化学试剂有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼：上海万疆生物技术有限公司；2，2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐：美国Sigma 公司；过硫酸钾：天津市致远化学试剂有限公司。1.2 仪器与设备DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市英峪高科仪器厂；GZX-9140MBE 电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；螺旋测微器：浙江中量量具科技有限公司；HLB 螺旋测试机：艾德堡仪器有限公司；Hitachi SU-8010钨丝灯扫描电子显微镜：日本 Hitachi 公司；傅里叶变换红外光谱仪：美国 Nicolet 公司；ARRW60型电子精密天平：奥豪斯（上海）公司；Theta视频光学角：瑞典百欧林科技有限公司；Nano ZS90 粒度及电位分析仪：英国 Malvern 公司；色差计：北京市兴光测色仪器公司；UV-2600 紫外分光光度计：日本 Shimazu 公司。1.3 方法1.3.1 负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的制备将一定量玉米醇溶蛋白溶于 80%的乙醇溶液中，加入不同质量的姜黄素（分别为 1%、2%、3%、4%，分别记为 Z/SC/SA-1%Cur、Z/SC/SA-2%Cur、Z/SC/SA-3%Cur、Z/SC/SA-4%Cur），加入 4%的甘油，搅拌均匀后注入 0.5 mol/L 的酪蛋白酸钠溶液中，750 r/min 磁力搅拌 30 min，再加入 0.2mol/L 的海藻酸钠溶液，750 r/min 磁力搅拌 30 min，保持玉米醇溶蛋白与酪蛋白酸钠的质量比为 11，酪蛋白酸钠与海藻酸钠的质量比为2034。将成膜液倒入 PTEF 硅胶成膜模具中，于 40 烘干成膜，烘干后揭膜，在自然坏境中放置 48 h 后，进行性能测定。1.3.2 纳米粒子膜的性能表征1.3.2.1 粒 径、电 位（Zeta）及 多 分 散 指 数（PDI）测定 用去离子水适度稀释纳米粒子膜溶液至 0.01%（w/v）的最终蛋白质浓度，使用Nano ZS90 粒度及电位分析仪测定纳米粒子膜溶液的粒径，多分散指数（PDI）和 Zeta 电位，重复三次，取平均值。1932023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用1.3.2.2 薄膜厚度测定 按照国标塑料薄膜和薄片厚度测定-机械测量法（GB/T6672-2001）5，测定膜的厚度。用螺旋测微器在被测膜上随机取8 个不同位置的点，读数时精确到 0.001，取平均值，单位为 mm。1.3.2.3 颜色 薄膜的颜色由 L*，a*，b*三个值评估，L*代表亮度，0100 表示亮度由黑色到白色的变化；a*代表在 a*轴上-a*/a*，对应绿色/红色的变化参数；代表在 b*轴-b*/b*，对应蓝色/黄色的变化参数测定薄膜白板标准值（L*=72.6，a*=-1.5，b*=5.6），Lfilm，afilm，bfilm为分别对应测定薄膜的值，薄膜的总色差值（E）计算公式如下所示6：2222)*(+)*(+)*(=baLE （1）式中：L*=L*-Lfilm，a*=a*-afilm，b*=b*-bfilm。1.3.2.4 透光性 将薄膜裁成 1 cm4 cm，贴于比色皿内部，使用紫外分光光度计在 600 nm 条件下测定吸光度，以空比色皿作为空白对照。不透明度为样品膜的吸光度与薄膜厚度的比值。公式如下所示：xA600=不透明度 （2）式中：A600为 600 nm 条件下的吸光度；x 为薄膜厚度，mm。1.3.2.5 机械性能 将制备好的膜裁成宽 15 mm，长 100 mm 的长方形，使用螺旋测微器测量，在膜上随机取 8 个点，取平均值。抗拉强度以 TS（MPa）表示，计算公式如下所示7：dbPMPaTS=/（3）式中，P 为最大负荷，N；b 为试样宽度，mm；d 为试样厚度，mm。断裂伸长率以 EAB（%）表示，计算公式如下所示：%100=/%00LLLEAB-（4）式中，L0为试样原始距离，mm；L 为试样断裂时距离，mm。1.3.2.6 水分含量（MC）将薄膜裁成 2 cm2 cm，称其重量 m1，在 105下烘干至恒重 m2。公式如下所示：%100=C/%121-mmmM （5）式中：MC 为水分含量，%；m1为初始质量，mg；m2为最终质量，mg。1.3.2.7 水溶性（S）薄膜裁成 2 cm2 cm，在105 烘箱中干燥至恒重 m1，加入 10 mL 去离子水，室温静置 24 h，去除上清液，将含有不溶成分的试管再置于 105 烘箱中干燥至恒重 m2。公式如下所示：%100=/%121-mmmS （6）式中：S 为水溶性系数，%；m1为初始干重，g；m2为最终干重，g。1.3.2.8 水蒸气透过率（WVP）采用拟杯子法测定 WVP。称取 3.00 g 经干燥的无水 CaCl2放入50 mL 三角瓶中，将待测的复合膜密封于瓶口处，测量杯子质量的增加量，公式如下所示8：PtALmWVP=kPa)dmm)/(m/(g2 （7）式中：m 为水蒸气迁移量，g；A 为膜的面积，m2；t 为测定时间间隔，d；L 为膜厚，mm；P 为膜两侧的水蒸气压差，kPa；纯水 25 时的饱和水蒸气压为 3.1671 kPa。1.3.2.9 接触角 使用视频光学角仪器采用坐滴法，在室温条件下测定薄膜的表面接触角。将薄膜裁成 2 cm2 cm，放置在可移动的平台上，微型注射器滴一滴去离子水在薄膜表面，测量水滴在薄膜表面左右两侧的接触角值，在薄膜不同位置处测量三次，取其平均值9。1.3.2.10 傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析 使用傅里叶变换红外光谱仪对薄膜样本进行 FTIR光谱分析，薄膜样本为玉米醇溶蛋白薄膜、玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜和负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜，对于每个样本，在4000 到 400 cm-1之间进行了 32 次扫描，分辨率为 4 cm-1。1.3.2.11 薄膜表面结构 使用钨丝灯扫描电子显1942023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用微镜观察薄膜的微观结构，观察玉米醇溶蛋白薄膜、玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜和负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜三种薄膜，将样品粘贴在金属板上，将每片薄膜在真空条件下镀金，所有薄膜在 5.0 kV 加速电压，放大倍数为 1000 倍。1.3.3 DPPH 自由基清除能力称取 25 mg 薄膜溶于 5 ml 去离子水中，搅拌后静置 30 min，取 2 ml 薄膜上清液，然后加入 4 mL 0.1 mM 溶于乙醇的 DPPH，在室温黑暗处理30 min，在 517 nm 吸光度下测定，试验重复三次，结果取平均值。公式如下所示10：%100=/%DPPHDPPHAbsAbsAbsDPPH膜上清液 （8）式中：AbsDPPH代表样品混合 DPPH 溶液后的吸光值，Abs膜上清液代表去离子水混合 DPPH 溶液后的吸光值。1.3.4 ABTS 自由基清除能力采用郑晔等11ABTS 自由基清除方法，稍作修改。2 结果与分析2.1 粒径、电位及多分散指数测定表 1 为未添加姜黄素和添加姜黄素薄膜溶液的粒径、电位及多分散指数。通过测定粒径、电位及多分散指数评价成膜溶液的稳定性，成膜溶液的稳定性和粒径大小会影响薄膜的性能12。所有薄膜溶液的 PDI 较小，表示成膜溶液分散均匀。未加入姜黄素的薄膜溶液的粒径为268.803.65 nm，加入姜黄素的薄膜溶液，薄膜的粒径有显著的增加（P0.05），当姜黄素含量增加到 3%时，粒径增加到 299.372.49 nm。未添加姜黄素的薄膜电位为-27.330.42 mV，添加姜黄素的薄膜溶液的电位显著增加（P0.05），加入姜黄素薄膜溶液的电位值在-33.53至-38.17 mV 之间，通常溶液的电位大于 30 mV时，溶液是稳定的，可以防止聚合趋势强烈的静电排斥13。表 1 薄膜溶液的粒径、电位及多分散指数Table 1 Particle size，electric potential and dispersion index of the film solutions薄膜粒径/nmZeta/mVPDIZ/SC/SA268.803.65a-27.330.42a0.190.02aZ/SC/SA-1%Cur270.600.70a-33.530.68b0.190.02aZ/SC/SA-2%Cur282.332.15b-35.601.21bc0.210.01aZ/SC/SA-3%Cur299.372.49c-38.171.58c0.210.01aZ/SC/SA-4%Cur295.973.19c-37.430.33c0.210.02a注：同一列中不同小写字母表示数据具有显著性差异（P0.05），下同。2.2 薄膜厚度测定表 2 对薄膜的厚度进行了分析，薄膜的厚度平均在 0.0650.007 mm，添加不同含量姜黄素的薄膜的厚度间无显著性差异（P 0.05）。表 2 薄膜的厚度与色泽Table 2 Films thickness and color薄膜厚度/mmL*a*b*EZ/SC/SA0.0620.007a76.001.00a0.330.05a28.072.55a22.792.55aZ/SC/SA-1%Cur0.0640.005a69.671.48b5.470.60b74.530.97b69.370.83bZ/SC/SA-2%Cur0.0640.006a66.430.54bc10.570.95c75.031.72b70.761.51bZ/SC/SA-3%Cur0.0660.003a64.434.01bc12.373.58cd74.571.51b71.040.75bZ/SC/SA-4%Cur0.0690.010a63.301.20c15.531.32d74.031.03b71.160.99b2.3 色泽薄膜的色泽影响产品的外观和消费者的接受程度12。表 2 中显示了颜色的参数，包括了薄膜的 L*，a*，b*和总色差 E 值。姜黄素呈橘黄色，由于姜黄素的加入，影响了薄膜 L*，a*，b*和总色差 E 值的变化。随着姜黄素含量的增加，薄膜颜色参数中 L*值显著降低（P0.05），L*值从 76.00 降到 63.30。随着姜黄素含量的增加，薄膜的 a*值显著增加，从 0.33 升高到 15.53（P0.05）。与未添加姜黄素的薄膜相比，添加姜1952023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用黄素的薄膜 b*值显著增加（P0.05），但添加不同含量的姜黄素的薄膜之间 b*值无显著影响（P0.05）。薄膜的总色差 E 随着姜黄素含量的增加而增加。2.4 透光性薄膜的不透明度是降低食品中光诱导的脂质氧化的主要因素14。图 1 为不同姜黄素含量对薄膜不透明度的影响，与未添加姜黄素的薄膜相比，负载姜黄素的薄膜的透光度较低。未添加姜黄素的薄膜不透明度为 6.55，随着姜黄素的添加，薄膜的不透明度显著升高（P0.05）。黄色会阻碍薄膜的透光性，导致光的散射和反射以及透光率的降低15。Ezati 等16的研究表明，在果胶薄膜中添加姜黄素，薄膜的透光度显著降低，这主要是由于姜黄素薄膜的高吸光性。01%2%3%4%02468101214不透明度/(A600/mm)姜黄素添加量/%aabbc图 1 姜黄素添加量对薄膜透光性的影响Figure 1 Effect of curcumin content on light transmittance of the films注：图中不同小写字母表示数据具有显著性差异（P0.05），下同。2.5 机械性能薄膜的机械性能为抗拉强度（TS）和断裂延伸率（EAB），抗拉强度决定了薄膜承受破裂和破坏所需的力的大小17。图 2 为姜黄素添加量对薄膜机械性能的影响。随着姜黄素含量的增加，薄膜的断裂延伸率从 12.12%减小到 7.07%。姜黄素的添加，显著降低了薄膜的断裂延伸率（P0.05）。随着姜黄素含量的增加，薄膜的抗拉强度先增加后减小。与未添加姜黄素的薄膜相比，添加姜黄素的薄膜，随着姜黄素浓度的增加，薄膜的抗拉强度降低。这可能是由于姜黄素的加入，削弱了薄膜分子间作用力，抗拉强度和断裂延伸率降低。Gomez-Estaca 等18和 Li 等19研究发现，多酚提取物使明胶薄膜机械强度降低，这是由于多酚削弱了蛋白质与蛋白质之间的相互作用，使蛋白质网络趋于稳定。黎亢抗10研究在玉米醇溶蛋白酪蛋白酸钠纳米颗粒抗菌膜中添加百里香酚，抗菌膜的断裂延伸率和抗拉强度降低，可能是由于薄膜基质中的团聚体或较大的颗粒削弱膜蛋白网络的致密性，进而降低抗菌膜的TS 和 EAB。13121110987655432100aaaabcdbbb1%2%姜黄素添加量/%EAB/%EABTS/MPaTS3%4%图 2 姜黄素添加量对薄膜机械性能的影响Figure 2 Effect of curcumin content on mechanical properties of the films2.6 水分含量包装材料的透湿性是影响食品运输、配送和保质期的重要因素之一20。图 3 为姜黄素添加量对薄膜水分含量的影响。与未添加姜黄素01%2%3%4%048121620水分含量/%姜黄素添加量/%aabbb图 3 姜黄素添加量对薄膜水分含量的影响Figure 3 Effect of curcumin content on the moisture content of the films1962023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用的薄膜相比，添加姜黄素的薄膜水分含量降低。随着姜黄素含量的增加，薄膜水分含量逐渐降低（P0.05）。未添加姜黄素的薄膜的水分含量为 14.94%，含有 4%的姜黄素薄膜的水分含量为11.34%，薄膜水分含量的降低，可能是薄膜中加入了姜黄素，姜黄素具有疏水性。同样，Baek 等21 研究表明在明胶薄膜中加入姜黄乙醇提取物会降低明胶薄膜的水分含量，这是由于聚合物与酚类化合物之间的相互作用。2.7 水溶性水溶性是包装用可食用薄膜的一个基本特性，因为大多数食品应用要求良好的水不溶性，以提高产品的完整性和耐水性22。添加不同浓度的姜黄素对薄膜水溶性的影响如图 4 所示。未添加姜黄素的薄膜的水溶性为 66.26%，与未添加姜黄素的薄膜相比，添加姜黄素的薄膜水溶性降低。随着姜黄素添加量的增加，薄膜的水溶性逐渐降低（P0.05），可能由于姜黄素疏水性能的影响。Roy 等23在壳聚糖和卡拉胶膜中加入姜黄素，添加姜黄素的碳水化合物薄膜的水溶性降低是由于姜黄素的疏水性，与本试验结果一致。abccc01%2%3%4%01020304050607080水溶性/%姜黄素添加量/%图 4 姜黄素添加量对薄膜水溶性的影响Figure 4 Effect of curcumin content on water solubility of the films2.8 水蒸气透过率水蒸气透过率是食品包装应用中主要研究内容之一，因为水蒸气可以通过聚合物包装壁传递内部或外部环境，从而导致产品质量和保质期发生变化24。图 5 为不同姜黄素含量对薄膜水蒸气透过率的影响。未添加姜黄素的薄膜，水蒸气透过率为 3.51 gmm/m2dkPa，添加姜黄素的薄膜，随着姜黄素添加量的增加，水蒸气透过率逐渐降低。表明姜黄素的增加提高了薄膜的阻水性能。可能是由于姜黄素具有疏水性，均匀地分散在聚合物基体中，并在水蒸汽的路径上充当物理屏障的作用25。在大多数情况下，加入疏水性材料会导致水蒸气透过率的降低26。Almeida 等27研究表明，加入姜黄素（一种具有强疏水性质的化合物），无论是否添加增塑剂，都会导致 WVP 值下降。abbcbcc01%2%3%4%0.00.51.01.52.02.53.03.54.0WVP/(gmm/m2dkPa)姜黄素添加量/%图 5 姜黄素添加量对薄膜水蒸气透过率的影响Figure 5 Effect of curcumin content on water vapor permeability of the films2.9 接触角图 6 是不同姜黄素添加量对薄膜接触角的影响。接触角是指液滴与表面接触点处的切线与表面的夹角，是评价包装材料亲水性或疏水性程度的一种基本润湿性能，通常用来评价其对水的阻力9，28。接触角大于 90 度的表面定义为疏水性（非可湿性）表面，接触角小于 90 度的表面定义为亲水性（可湿性）表面22。薄膜表面的疏水性与接触角的大小有关，接触角值越高，薄膜表面的疏水性越强，湿润性越小。与添加姜黄素的薄膜相比，未添加姜黄素的薄膜的接触角值为50.65，薄膜具有较低的疏水性，较高的亲水性和表面润滑性。加入姜黄素的薄膜，接触角均小于 90 度，为亲水性表面。随着姜黄素含量的增加，薄膜的疏水性增加，可能是由于姜黄素的结晶性和疏水性，使其亲水性逐渐下降29。1972023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用abcde01%2%3%4%01020304050607080接触角/姜黄素添加量/%图 6 不同姜黄素添加量对薄膜接触角的影响Figure 6 Effect of curcumin content on contact angle of the films2.10 FTIR 光谱分析图 7 为玉米醇溶蛋白膜、玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜和负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的红外光谱图，研究了玉米醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子和姜黄素之间的分子相互作用。图中 A 光谱在 3290 cm-1为伸缩振动的羟基30。在 3000 2800 cm-1之间有两个峰分别为-CH3和-CH2中 C-H 的伸缩振动。肽链的吸收峰分别为：1646、1532、1447 cm-1，分别对应于-C=O 伸缩振动为酰胺 I 带，N-H 弯曲振动为酰胺 II 和 C-N 伸缩振动为酰胺 III28。1046 cm-1左右处的峰值，主要来自增塑剂甘油中的-OH。图中 B 光谱中，玉米醇溶蛋白、酪蛋白酸钠和海藻酸钠溶液以一定比例形成纳米粒子时，伸缩振动的羟基峰值从 3290 cm-1移动到3284 cm-1，-CH3和-CH2中 C-H 的伸缩振动的峰值从 2958 cm-1转移到 2926 cm-1，-OH 的峰值从 1071 cm-1到 1040 cm-1，三处峰值发生蓝移。图中 B 和 C 两条光谱，在相同的波长下显示相同的峰值，玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜中添加姜黄素，峰值无明显变化，并未显著改变玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子的结构，可能是姜黄素的添加量少，Qu 等9有类似研究结果。2.11 微观结构分析利用 FSM 观察薄膜的表面和横截面形貌，研究薄膜的微观结构。扫描电镜可用于评价薄膜的均匀性、孔隙和裂纹、厚度和光滑度22。图8-A 所示，玉米醇溶蛋白膜表面光滑、没有孔隙和裂纹。图 8-B 所示，玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的表面粗糙，无裂缝和孔隙。图 8-C 所示，添加姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的表面粗糙度增加，可能是由于形成的纳米颗粒存在于薄膜基质中。姜黄素的加入没有破坏玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的结构，姜黄素与玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子混合均匀，表明姜黄素与玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子薄膜有良好的相容性。Roy 等23的研究表明姜黄素在碳水化合物聚合材料中分散均匀。图 9-a 所示，玉米醇溶蛋白膜横截面不光滑，存在大面积裂纹，玉米醇溶蛋白膜的机械性能差。与玉米醇溶蛋白膜相比，玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的横截面较光滑，裂缝较少，如图 9-b 所示；添加姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜的横截面相对光滑，无裂缝，如图 9-c 所示，表明姜黄素在玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜中分散均匀，薄膜的机械性能也发生变化。4000350030002500波数/cm-1A3290BC20001500100050032843284295816462926292615321447123510719239221040103912401447153312391447153316441646图 7 纳米粒子膜的红外光谱图，（A）：玉米醇溶蛋白膜；（B）：玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜；（C）：负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜Figure 7 Infrared spectra of the nanoparticle film，（A）：Zein film；（B）：Zein/polysaccharide nanoparticle film；（C）：Zein/polysaccharide nanoparticle film loaded with curcumin1982023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用S3400 5.00kV 10.7mm1.00k SE50.0umS3400 5.00kV 10.9mm1.00k SES3400 5.00kV 11.0mm1.00k SE50.0um50.0umABC图 8 薄膜的表面扫描电镜图，（A）：玉米醇溶蛋白膜；（B）：玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜；（C）：负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜Figure 8 Surface scanning electron microscopy of the films（A）：Zein film；（B）：Zein/polysaccharide nanoparticle film；（C）：Zein/polysaccharide nanoparticle film loaded with curcuminS3400 5.00kV 9.2mm1.00k SE50.0umS3400 5.00kV 8.9mm1.00k SES3400 5.00kV 8.6mm1.00k SE50.0um50.0umabc图 9 薄膜的横截面扫描电镜图，（a）：玉米醇溶蛋白膜；（b）：玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜；（c）：负载姜黄素的玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜Figure 9 Scanning electron microscopy of the films cross section（a）：Zein film；（b）：Zein/polysaccharide nanoparticle film；（c）：Zein/polysaccharide nanoparticle film loaded with curcumin2.12 DPPH 自由基清除能力由于自由基在食品系统中起着有害作用，所以抗氧化能力在食品包装薄膜中是必不可少的。在本试验使用 DPPH 清除活性能力分析添加不同姜黄素含量的薄膜的抗氧化能力。本试验是基于稳定的自由基 DPPH 的淬灭能力，从而在抗氧化剂存在下脱色，导致吸光度值降低22。由图10 所示，随着姜黄素浓度增加，薄膜的抗氧化能力增加。未添加姜黄素的薄膜的抗氧化能力较弱，负载姜黄素的薄膜抗氧化能力显著提高（P0.05），由于酚类基团的存在，姜黄素具有很强的抗氧化活性，增加了薄膜的抗氧化能力15。Roy 等23研究表明添加姜黄素的薄膜抗氧化能力较高，与本试验结果一致。2.13 ABTS 自由基清除能力ABTS 是一种用于食品工业的蓝绿色化合物，用于测定抗氧化活性。由于抗氧化剂的存在，使其脱色。由图 11 可知，未添加姜黄素的薄膜的 ABTS 自由基清除能力较弱，抗氧化能力为26.46%。添加姜黄素的薄膜，ABTS 自由基清除能力有显著提高（P0.05）。随着姜黄素的增加，薄膜的抗氧化能力显著增加（P0.05），可能由于姜黄素的强抗氧化活性与酚羟基有关，酚羟基形成酚氧基以清除自由基16。3 结论本试验研究在玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子膜中加入不同含量的姜黄素，薄膜的性能发生了一定变化。姜黄素的添加，使 Z/SC/SA-Cur 复合薄膜溶液分散均匀稳定，提高了薄膜的抗氧化性能，阻碍了薄膜的透光性能，降低了薄膜的机械abcde01%2%3%4%010203040506070DPPH清除活性/%姜黄素添加量/%图 10 姜黄素添加量对薄膜 DPPH 清除能力的影响Figure 10 Effect of curcumin amount on DPPH scavenging capacity of the films1992023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用性能，薄膜的疏水性增加，薄膜具有良好的阻湿性能，并且具有良好的相容性，同时并未显著改变玉米醇溶蛋白/多糖纳米粒子的结构。参考文献：1Arcan I，Yemeniciolu A.Controlled release properties of zeinfatty acid blend films for multiple bioactive compounds J.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2014，62（32）：8238-8246.2Wang P，Li Y，Zhang C，et al.Sequential electrospinning of multilayer ethylcellulose/gelatin/ethylcellulose nanofibrous film for sustained release of curcumin J.Food Chemistry，2020，308：125599.3Aydogdu A，Radke C J，Bezci S，et al.Characterization of curcumin incorporated guar gum/orange oil antimicrobial emulsion films J.International Journal of Biological Macromolecules，2020，148：110-120.4Liu Q G，Jing Y Q，Han C P，et al.Encapsulation of curcumin in zein/caseinate/sodium alginate nanoparticles with improved physicochemical and controlled release properties J.Food Hydrocolloids，2019，93：432-442.5国家质量监督检验检疫总局.塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法：GB/T 66722001 S.北京：中国标准出版社，2002.6Nascimento da Silva M，de Matos Fonseca J，Feldhaus H K，et al.Physical and morphological properties of hydroxypropyl methylcellulose films with curcumin polymorphs J.Food Hydrocolloids，2019，97：105217.7蒲传奋，刘雯，姜春伟，等.丁香酚/玉米醇溶蛋白纳米粒子膜的制备及表征 J.粮食与饲料工业，2017（1）：35-39，47.8沈凯青，李倩如，曾绍校，等.阿魏酸-米渣蛋白复合膜的结构及性能 J.食品工业科技，2019，40（18）：201-206.9Qu L F，Chen G Y，Dong S，et al.Improved mechanical and antimicrobial properties of zein/chitosan films by adding highly dispersed nano-TiO2 J.Industrial Crops and Products，2019，130：450-458.10黎亢抗.玉米醇溶蛋白纳米粒子的制备及其抗菌膜材料的研究 D.广州：华南理工大学，2013.11郑晔.芦丁/还原性糖/鱼明胶抗氧化交联膜的制备及性能研究 D.北京：北京化工大学，2018.12Zhang L M，Liu Z L，Wang X Y，et al.The properties of chitosan/zein blend film and effect of film on quality of mushroom（Agaricus bisporus）J.Postharvest Biology and Technology，2019，155：47-56.13Wang L，Zhang Y E.Eugenol nanoemulsion stabilized with zein and sodium caseinate by self-assembly J.Journal of A