Page 63 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 刘 毅，等: 香芹酚/明胶/聚乙烯醇纤维膜的制备及其抗氧化性能 ·1911·

exhibited the best slow-release effect. At 48 h, The 2,2-biphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging rate of
the fibrous membrane with 20% CAR addition was 82.4%, 50.4% higher than that without CAR addition,
and effectively reduced the peroxide value of olive oil.
Key words: carvacrol; electrospinning; slow-release performance; antioxidant activity; functional materials

随着中国经济的快速发展，人们的生活水平得 丝技术因具有可在室温下对活性物质进行封装、较
到了巨大的改善，人们对食品的质量和安全的要求 低的生产成本和加工难度等优势而被广泛应用。静
随之提高 [1-2] 。食品的质量和安全与其包装密不可 电纺丝膜是由具有纳米尺度的纤维组成的三维结构
分。据统计，食品包装中塑料用量约占塑料总产量的 膜，此结构赋予纤维膜高比表面积、高封装效率和
四分之一，而传统的塑料极难降解，造成白色污染； 控释特性。通过静电纺丝技术可以制备具有抗氧化
其次，塑料加工过程中助剂的大量使用对人和动物 功能的活性包装，抗氧化活性包装可以分成清除包
的健康造成严重危害。随着人们环保意识的增强和 装和释放包装。清除包装是通过氧清除剂吸收氧气
限塑令的逐步颁发，人们更加关注塑料替代物—— 防止食品氧化，释放包装是将抗氧化剂释放到食物
生物质可降解材料的研发 [3-4] 。 表面 [13-14] 。如 ALTAN 等 [15] 通过静电纺丝技术制备
明胶（GEL）是制备可生物降解包装材料的主 负载 CAR 的聚乳酸纤维膜，该纤维膜抑制霉菌和酵
要生物聚合物之一，它是一种高相对分子质量（简 母菌的效率分别达到 99.6%和 91.3%，可有效延长
称分子量）多肽，可从胶原蛋白中提取，而胶原蛋 面包的保质期。FONSECA 等 [16] 制备了负载 CAR 的
[5]
白是动物体内含量最丰富的蛋白质 。聚乙烯醇 可溶性马铃薯淀粉纤维膜，当负载 40%（体积分数）
（PVA）无毒、可生物降解，具有优异的成膜性、 香芹酚时，该纤维膜的抗氧化活性高达 83%。
[6]
生物相容性和机械性能。王竹等 研究了 GEL 与 橄榄油作为人们油脂摄入的来源之一，其中存
PVA 共混制备复合膜，随着 GEL 含量的增加， 在大量的不饱和脂肪酸，极易自氧化形成脂质氢过
PVA/GEL 共混膜的拉伸强度和断裂伸长率都有所 氧化物，氢过氧化物在橄榄油中的大量累积，加剧
降低，但共混膜仍保持较好的力学性能和透光性。 橄榄油的腐败、营养价值的损失，甚至产生有害物
[7]
SUN 等 研究发现，PVA 和 GEL 共混形成的基体具 质，直接影响食品安全，危害人们的健康 [17] 。为了
有优异的热稳定性，GEL 添加提高了基体的热稳定 减缓橄榄油的氧化变质，应用静电纺丝技术将具有
性和弹性模量。大量研究表明，GEL 和 PVA 是食品 抗氧化活性的 CAR 负载于可生物降解的 GEL 和
包装优异的基材，但大多食品易氧化变质，添加活 PVA 基质中，开发 CAR/GEL/PVA 活性包装膜，通
性组分赋予包装材料预防食品变质的功能，比直接 过对纤维膜的结构和性能进行测试和表征，探究
[9]
[8]
在食品中添加活性组分更安全 。张莹莹 通过静电 CAR 添加量对纤维膜的形貌、结构、性能以及橄榄
油过氧化值的影响，以期应用于更多易氧化变质食
纺丝制备壳层为明胶，芯层为香芹酚/聚乙烯吡咯烷
品的包装，延长其货架期，减少食品的浪费，确保
酮的纤维膜，其有阻隔性能，且明显地延缓鱼肉的
人们的健康，促进社会的可持续发展 [18] 。
货架期，但是纤维膜中可能含有残留的有毒溶剂二
甲基甲酰胺（DMF），而且也未对香芹酚的释放性
1 实验部分
能和抗氧化活性进行分析，这在一定程度上限制了
其在食品包装领域的应用。 1.1 试剂与仪器
香芹酚（CAR）是一种天然的单萜类化合物， 明胶（GEL）、聚乙烯醇（PVA，1975 型，醇
是高效抗氧化物质之一，被广泛应用于食品保鲜领 解度 92%~94%）、2,2-联苯基-1-苦基肼基（DPPH）、
[9]
域 。而香芹酚自身的疏水性、高挥发性和见光易 质量分数为 1%淀粉指示剂、硫代硫酸钠、乙酸，
分解性，在一定程度上限制了其直接在食品包装中 AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；香芹酚
的应用 [10] 。目前，主要通过包封工艺来扩大香芹酚 （CAR），AR，上海笛柏生物科技有限公司；氯仿、
的应用，如通过纳米胶囊、纳米乳液和纳米纤维等 [11] 。 无水乙醇，AR，西陇科技股份有限公司；橄榄油、
传统的共混流延法虽然也可负载香芹酚，但由于流 碘化钾，AR，上海麦克林生化科技股份有限公司。
延膜结构的致密性，无法调控香芹酚的释放速率； TL-ProⅡ型高压静电纺丝机，深圳市通力微纳
同时，流延成型时溶剂蒸发需消耗能源，且在蒸发 科技有限公司；CP213 型电子天平，上海奥豪斯仪
过程中无法完全去除膜内部的溶剂，不仅造成了资 器有限公司；UV-3600 型紫外-可见分光光度计，日
源的浪费，也对人体健康安全产生威胁 [12] 。静电纺 本 Shimadzu 公司；S-4800 型扫描电子显微镜，日本