大豆多糖复合膜及其保鲜应用研究进展（一）

本文从膜的大豆多糖物理性能、生物活性和保鲜应用的复合角度出发，综述了近年来大豆多糖复合膜及其保鲜应用的膜及研究进展。首先，其保阐述了改性剂（如纳米粒子、用研精油、究进明胶）对大豆多糖膜物理性能的大豆多糖影响；进而，综述了天然抑菌剂和纳米粒子对膜抗菌性能和抗氧化性的复合影响；最后对大豆多糖膜在食品保鲜应用进行了总结。以期为大豆多糖膜研究提供一些参考。膜及

传统的其保塑料包装膜不能食用、无法降解、用研难以回收，究进而废弃的大豆多糖塑料包装还易造成资源浪费，给环境带来巨大的复合污染。为了解决这些问题，膜及研究者们不断地探索环境友好型的成膜材料，经过研究发现天然多糖能靠分子间相互作用形成网状结构膜，它有可降解、可再生和无毒无害的优点，是制备环保型包装膜的理想材料。目前为止，多糖类包装膜的成膜材料有大豆多糖、壳聚糖、淀粉、纤维素、魔芋葡甘聚糖以及普鲁兰多糖等。其中，大豆多糖是一种来源于豆渣的酸性多糖，其骨架由酸性的鼠李糖半乳糖醛酸和-1，4-半乳糖醛酸组成构成（重复单元为-1，2-鼠李糖和-1，4-半乳糖醛酸），再与-1，4-半乳聚糖和-1，3-或-1，5-阿拉伯糖残基连接，其成分主要是半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、岩藻糖、木糖和葡萄糖等，分子量在5000~1000000 Da之间，它呈紧凑球状结构，在水溶液中为紧密的、无规则的线团构象。大豆多糖有良好的溶解性、乳化性、乳化稳定性、抗黏结性且有随温度、pH（<6）升高而降低的黏度，此外，它富含膳食纤维、具有良好的成膜性、优良的胶着性、一定的抑菌性和抗氧化性。大豆多糖可形成的具有一定阻气性能、机械性能和抗菌性能的薄膜，大豆多糖还可在食品表面形成一层能延长货架期的涂膜。

然而大豆多糖膜主要存在机械性能不足、生物活性有限、抗水性较差缺陷，目前研究采用改性剂与大豆多糖复合成膜的方式，用明胶弥补膜机械和阻隔性能的不足，或者添加纳米粒子来大幅度地提升大豆多糖膜机械、阻隔和耐水性能，还利用精油的特性有效地改善膜抗菌性和抗氧化性，以达到改善膜的性能和功能、拓宽其应用范围的目的。本文将结合国内外文献综述大豆多糖复合膜的物理性能、抗菌性和抗氧化性，概述它在食品保鲜应用的研究进展。以期为大豆多糖复合膜的后续研究提供一些参考。

1大豆多糖复合膜的物理性能

大豆多糖膜的物理性能主要有机械性能、阻隔性能和耐水性能。这些物理性能会受到大豆多糖的分子间作用力、膜的流动性以及膜网络结构致密性的影响。目前为止，几乎都是采用流延法（膜制备流程：配制膜溶液→恒温搅拌→超声脱气→浇铸→干燥→揭膜）将改性剂和大豆多糖制成复合膜。改性剂可进入膜中，改变大豆多糖膜的氢键作用、分子间作用力、膜致密性和含水量（其简要机理见图1），进而影响膜物理性能。

1.1机械性能

大豆多糖膜的机械性能主要包括断键伸长率和抗拉强度，良好的机械性能可抵抗流动过程中的压力，延长膜的使用期。大豆多糖膜的机械性能稍显不足，易于破损。将改性剂（如纳米粒子、精油、大豆分离蛋白、明胶）与大豆多糖膜复合成膜会显著影响膜机械性能。

纳米粒子与大豆多糖形成氢键、增强分子间相互作用和减少膜含水量，从而增加膜的抗拉强度，达到改善膜机械性能的目的。纳米TiO2又称超微细二氧化钛，是一种无毒无害的新型化工材料，已用于改善包装膜的机械性能。纳米TiO2与大豆多糖共混成膜，结果表明，纳米TiO2与大豆多糖的羧基之间的静电作用提高了膜的抗拉强度，同时减小了其断键伸长率。纳米SiO2加入到大豆多糖膜中会增强界面相互作用并降低膜的水份含量，使膜的抗拉强度显著增加，尤其5%纳米SiO2能将复合膜的抗拉强度提升至21 MPa。纳米Zn会限制大豆多糖分子链移动、降低膜含水量、提升结晶度和改变膜结构，从而提高膜的抗拉强度，10%纳米Zn可使膜的抗拉强度达到15.33 MPa。岭石纳米粘土与大豆多糖复合成膜，膜的抗拉强度升高，增强了膜机械性能。蒙脱石在低浓度下会均匀嵌入到大豆多糖分子链的孔隙中形成晶区、再与大豆多糖相互缠结，使得膜结构更加完整，膜的抗拉强度得以提升。Cloisite 30B是一种有机改性蒙脱石，它也可以提高大豆多糖膜的抗拉强度。微纤维化纤维素显著提高大豆多糖膜的抗拉强度，同时减小膜断键伸长率，这可能因为微纤维化纤维素与大豆多糖之间的氢键交联且增强了分子相互作用。相反，有些纳米粒子会降低大豆多糖膜的抗拉强度。例如，纳米ZnO降低了大豆多糖膜的抗拉强度，同时提升膜断键伸长率，这可能与纳米ZnO的亲水性有关。将纳米ZnO加入微纤维化纤维素-大豆多糖膜，发现纳米粒子的聚集使得膜的抗拉强度稍微下降。

精油加入大豆多糖膜中会出现相分离效应，膜结构变得稀疏，从而降低了其机械性能。百日草精油和薄荷精油分别与大豆多糖复合成膜，结果表明，两种精油在基质中出现了不同程度的分散相，膜结构变得不连续，从而降低了膜的抗拉强度。含有牛至精油的乳液在低浓度下会均匀分布到大豆多糖的网络结构中，但随着乳液滴浓度的升高，大豆多糖膜结构变得不连续、稀疏，从而降低膜的抗拉强度及其断键伸长率。

大豆多糖还可与大豆分离蛋白、明胶复合成膜，其机械性能有显著的变化。大豆分离蛋白会降低大豆多糖膜的抗拉强度，当大豆分离蛋白与大豆多糖质量比为1：7时，膜的抗拉强度为6.416MPa。明胶是一种从动物胶原蛋白中水解得到的变性产物，当它作为改性剂加入膜中会通过物理交联形成网络结构，增强了薄膜机械性能。明胶与大豆多糖基复合成膜，明胶的羟基、氨基与大豆多糖的羟基之间存在相互作用，加强了大豆多糖网络结构的连续性，使其抗拉强度和断键伸长率都上升。

纳米粒子与大豆多糖之间形成氢键、增强分子相互作用、降低膜含水量以及限制分子链移动都会改善膜机械性能，但部分纳米粒子会因其亲水性或聚集而降低膜机械性能。精油的添加导致大豆多糖膜的相分离，使其机械性能降低。此外，明胶可提升膜机械性能，大豆分离蛋白会降低膜机械性能。目前看来纳米粒子最适用于改善膜的机械性能，特别是纳米SiO2能大豆多糖膜有最好的抗拉强度，具有深入研究和应用的潜力。

声明：本文所用图片、文字来源《食品与发酵工业》2020年12月4日，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系

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