单宁酸增强豌豆分离蛋白基活性食品包装膜的机械性能与抗菌功能研究

为开发可持续活性食品包装材料，研究人员将单宁酸(TA)以2%、6%、10%浓度掺入豌豆蛋白(PPI)膜。10% TA使薄膜拉伸强度提升67%，水蒸气渗透率降低87.9%，并赋予61% DPPH自由基清除率与12.98 mm金黄色葡萄球菌抑菌圈，为生物基包装材料开发提供新思路。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，开发可降解的生物基食品包装材料成为研究热点。传统石油基塑料不仅难以降解，还可能向食品迁移有害物质。植物蛋白因其可再生性和可降解性被视为理想替代品，其中豌豆分离蛋白(PPI)凭借优异的凝胶性和乳化性备受关注。然而，纯PPI薄膜存在机械强度不足、阻隔性能差等缺陷，且缺乏主动保鲜功能。单宁酸(TA)作为天然多酚，具有丰富的活性羟基，能与蛋白质形成氢键和疏水相互作用，但其在PPI膜中的应用尚未系统研究。

针对这一科学问题，来自巴西圣保罗州立大学等机构的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，系统评估了不同浓度TA(2%、6%、10%)对PPI薄膜性能的影响。研究采用溶液浇铸法制备薄膜，通过SEM观察微观结构，万能试验机测试力学性能，紫外分光光度法测定抗氧化活性，并采用琼脂扩散法评价抗菌性能。

【Film morphology】
扫描电镜显示所有薄膜均呈现致密无孔结构，10% TA组表面出现蛋白-多酚复合物形成的均匀颗粒，表明TA与PPI分子间成功交联。

【Mechanical properties】
10% TA使薄膜拉伸强度从3.86 MPa提升至6.45 MPa，增幅达67%，断裂伸长率仍保持500%以上，优于多数商业塑料。这种增强效应源于TA的酚羟基与PPI中氨基酸残基形成的分子间交联网络。

【Water vapor permeability】
10% TA使水蒸气透过率降低87.9%，归因于TA疏水基团填充蛋白分子间隙，同时交联结构延长了水分子扩散路径。

【Antioxidant and antibacterial activities】
10% TA组DPPH自由基清除率达61%，对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径达12.98 mm，证实其显著抗氧化和抗菌功能，这源于TA酚羟基的电子供给能力和微生物膜破坏作用。

该研究创新性地证实TA可同步提升PPI薄膜的机械性能、阻隔功能和生物活性，其10%添加量制备的薄膜综合性能媲美传统塑料。特别值得注意的是，材料在保持高延展性的同时实现强度提升，克服了生物基材料"强则脆"的共性难题。研究为开发兼具被动屏障功能和主动保鲜能力的"双功能"食品包装提供了重要理论依据，对推动可持续包装产业发展具有显著应用价值。作者团队建议未来研究应关注TA-PPI薄膜在实际食品体系中的保鲜效果，并探索工业化生产的可行性。