番茄酱增强型果胶/卡拉胶可食用薄膜的制备及其抗氧化活性研究

本研究针对塑料包装的环境污染问题，开发了含番茄酱（0-10% wt）的果胶（高/低甲氧基）与卡拉胶（κ/ι型）可食用薄膜。通过测定薄膜重量、厚度、机械性能、水蒸气透过率（WVP）及抗氧化活性（AA），发现番茄酱可提升薄膜强度、不透明度和AA（21.7-51.4%），但增加WVP。FT-IR证实生物聚合物与番茄酱存在氢键相互作用，其中ι-卡拉胶薄膜综合性能最优。该研究为功能性活性包装材料开发提供新思路。

　　

研究背景
全球每年产生约3亿吨塑料垃圾，食品包装占比高达40%。传统塑料难以降解的特性引发严峻环境问题，开发可生物降解的替代材料成为迫切需求。可食用薄膜因其环境友好性和潜在功能特性（如抗氧化、抗菌）备受关注。然而，现有多糖基薄膜普遍存在机械性能差、功能单一等缺陷。番茄酱富含番茄红素（lycopene）和β-胡萝卜素等抗氧化成分，但将其整合入薄膜体系的研究仍属空白。

希腊研究人员在《Food Hydrocolloids》发表研究，系统评估了番茄酱浓度（0/5/10% wt）对果胶（高甲氧基HMP/低甲氧基LMP）和卡拉胶（κ型/ι型）薄膜性能的影响。通过测定物理化学性质、机械强度、水蒸气阻隔性和抗氧化活性，发现10%番茄酱使薄膜抗氧化活性提升至51.4%，ι-卡拉胶复合膜展现最优综合性能。该研究首次阐明番茄酱与多糖的协同作用机制，为开发兼具机械强度和生物活性的食品包装奠定基础。

关键技术方法
研究采用流延法制备薄膜，通过质构仪测定拉伸强度（TS）和弹性模量（EM），色差仪分析颜色参数（L
/a
/b^*
），紫外分光光度法测定抗氧化活性（DPPH法）。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）解析分子相互作用，水蒸气透过率（WVP）采用ASTM E96标准测定。

研究结果
1. 薄膜基本特性
番茄酱使薄膜重量增加12-38%，厚度提升15-45%，密度降低8-22%。5%和10%番茄酱分别使含水量下降14%和29%，归因于多糖-番茄酱相互作用减少自由水。

2. 光学与机械性能
a^*
值（红度）随番茄酱浓度线性增加（R²

0.95），10%添加量时达18.3±0.7。ι-卡拉胶薄膜不透明度最高（89.5±2.1%），κ-卡拉胶薄膜拉伸强度（TS）达42.3±1.8 MPa，比对照组提高35%。

3. 水蒸气阻隔性
所有薄膜WVP均随番茄酱增加而上升，ι-卡拉胶薄膜表现最优（2.1±0.3×10^-10
g·m/m²
·s·Pa），比κ型低19%。

4. 抗氧化活性
新鲜薄膜AA为21.7-51.4%，60天后保留率64.8%（ι-卡拉胶组）。FT-IR显示1040 cm^-1
处羟基峰位移，证实氢键形成。

结论与意义
该研究首次证实番茄酱可同步提升可食用薄膜的机械强度和抗氧化功能。ι-卡拉胶因其双硫酸酯基团展现出最优性能组合，10%番茄酱添加使薄膜兼具食品保护功能和视觉吸引力。分子相互作用分析为设计活性包装材料提供理论依据，推动食品工业向可持续发展转型。未来研究可探索其他果蔬副产物的整合应用，进一步优化薄膜性能。