魏梓晴，王阿利，黄桂东，黄珍金，王子谦，蒋木培，钟先锋*

（1.佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东 佛山 528231；2.广东省传统发酵食品工程技术研究中心，广东 佛山 528231；3.广东省食品流通安全控制工程技术研究中心，广东 佛山 528231；4.佛山市酿造工程技术研究中心，广东 佛山 528231；5.佛山市农业生物制造工程技术研究中心，广东 佛山 528231）

茶多酚（tea polyphenols，TP），又名茶鞣质或茶单宁，是一种天然的食品添加剂和保鲜剂。茶多酚的主要成分是儿茶素、花青素、黄酮和酚酸，其中儿茶素含量最多，约占总量的60%～80%，是最重要的功能性成分之一。众所周知，茶多酚具有抗炎、抗癌、预防心脑血管疾病等保健功能[1-2]，除此之外，茶多酚在食品保藏领域表现出良好的抗氧化和抗菌能力，对食品有明显的保鲜和防腐作用。同时，茶多酚作为一种从植物中提取的天然物质，满足当前食品行业及大众对绿色健康食品理念的要求，因此茶多酚在食品保藏领域有着较好的应用前景。

近几年，天然保鲜剂在食品包装行业得到极大重视，其凭借安全无毒、抗菌能力强、可降解、作用范围广等优势正逐步展现出取代传统化学添加剂的趋势。目前，许多国际添加剂生产公司推出的绿茶提取物、竹子提取物等已被作为包装材料中化学物质的替代品[3]。与此同时，天然保鲜剂与载体结合制备成的活性包装被认为是当前最有前景的包装技术之一，它能从根本上解决微生物对食品的侵害，保证食品质量和人体健康，具有健康与环保的双重特点，因而得到科学界和商业界的广泛关注[4]。

本文重点探究了以茶多酚作为天然保鲜剂制成活性包装膜的研究进展，进一步阐述了茶多酚活性膜在食品保藏领域的应用及相关机制，并对目前存在的问题及未来发展方向进行展望，以期为将来茶多酚活性膜的生产及应用提供参考。

1 茶多酚活性膜的制备

1.1 茶多酚的提取及纯化工艺

茶多酚通常来源于茶叶，我国自20世纪80年代初就开始对茶多酚进行提纯和开发利用，至今已发展出多样的提纯技术。茶多酚提取纯化的工艺不同，其纯度也有所差异，主要的提取纯化方法[5-6]如表1所示。

表1 常用的茶多酚提取纯化工艺及优缺点Table 1 Extraction and purification of tea polyphenols and their advantages and disadvantage

经大量试验表明，单一的提取方法在提取效率、茶多酚纯度、产物得率等方面并不理想，目前越来越多的研究将多种提取技术结合应用于茶多酚提取，并取得了良好的效果。Luo等[7]采用超声波辅助-深共晶溶剂的方法提取富硒绿茶粉末中的总酚，以氯化胆碱-甘油作为最佳提取剂，得出最佳工艺条件为固液比 1∶36（g/mL），超声功率 461.5 W，超声时间 21 min，总酚含量达（243±7）mg/g，比优化前提高了13%，并且此提取方法有萃取能力强，省时、环保等优点。龚新怀等[8]采用离子液体辅助乙醇/硫酸铵双水相系统提取茶渣中的茶多酚，最佳的提取工艺为氯化1-丁基-3-甲基咪唑质量分数10%，硫酸铵质量分数30%，乙醇体积分数 60%，料液比 1∶40（g/mL），超声功率 540 W，最终茶多酚得率为（85.31±1.25）mg/g。

1.2 茶多酚活性膜的制备方法

茶多酚自身具有良好的抗氧化性和抗菌性，与具有不同功能的物质复配制成茶多酚活性膜，可以达到协同增效，延长保鲜时间的作用。制备茶多酚活性膜的方法较多，如直接添加法、改性法、复合法等。

1.2.1 直接添加茶多酚法

直接添加法是将茶多酚添加到成膜基质中，使分子间相互作用成网状结构，同时具有抑菌、抗氧化等功能特性。此方法制备活性膜需要增塑剂、乳化剂（如海藻酸钠）等措施促进生物聚合物的溶解度，再在所需的温湿度条件下浇铸、干燥，通过浸泡、喷涂、包裹等方式应用在食品上。已有研究证实，将茶多酚添加到蛋白质、细菌纤维素、壳聚糖中制成的可食用膜，不仅环保，还可增加膜的强度，不同程度地提高了膜的抗氧化性和抗菌性[9-12]。这是因为茶多酚存在大量酚羟基，可作为交联剂改善大分子物质拉伸强度低、水蒸气透过率高等弊端[13]，从而提高膜性能。Yuan等[14]研究发现，1%～2%茶多酚与海藻酸钙结合而成的藻酸盐-多酚膜比藻酸盐膜有更强的机械、物理性能，并且随着茶多酚含量的增加，薄膜的抗氧化性也随之增加，与对照组相比，含5%茶多酚的藻酸盐薄膜的DPPH和ABTS+自由基清除能力分别提高7倍和41倍。Pajᶏk等[15]分别用含有绿茶和白茶提取物的淀粉薄膜与聚乙烯膜包裹苹果片，发现这种含有抗氧化剂的淀粉基薄膜更能抑制苹果片在保藏过程中失重、褐变、抗氧化活性及酚类化合物含量的降低。

1.2.2 茶多酚-纳米改性法

近年来，纳米与茶多酚结合制备成茶多酚-纳米改性膜的效果较佳。已有研究表明，将纳米复合物添加在包装材料里可以很好地改善膜性能[16]。纳米粒子作为载体具有改善聚合物溶解性和稳定性的特点，搭载茶多酚等活性物质可以最大化地发挥其功效。对于亲水性的成膜基质及添加物而言，其透湿性过强不利于食品长期保鲜，而纳米粒子可以与其中的氢键结合形成致密的网状结构，显著提高阻气阻湿性能[17]；对于疏水性的成膜基质及添加物而言，这类物质的添加通常会在膜基质中产生空隙、空洞等结构，影响膜的力学性能及阻隔性，而纳米粒子可以作为填充剂改善这一现象[18]。常用的纳米粒子有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土等。Chen等[19]将蒙脱土、茶多酚添加到聚乙烯醇基中，蒙脱土的添加使薄膜的疏水性、气阻性得到改善，0.5%的茶多酚使其抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的能力提升了近5倍。此外，还有研究直接混合儿茶素和明胶制备纳米颗粒，不仅可以保护儿茶素不被氧化，还可抑制蛋白酶对明胶的降解作用，是一种有效的抗氧化剂载体[20]。有研究报道，添加0.01%微胶囊化的茶多酚纳米微粒与添加0.05%茶多酚抑制脂肪氧化的效果相近，同时微胶囊化还掩盖了茶多酚自身的气味，其稳定性有所提升[21]。江南大学发明的含有茶多酚-壳聚糖纳米粒的抗氧化明胶膜和含有茶多酚纳米脂质体的抗氧化明胶膜与普通的明胶膜比清除自由基的能力提高了2倍～5倍[22-23]。由此可以看出，茶多酚纳米颗粒技术除了可以发挥其功能外，还能优化自身的不足，进而有更广阔的应用范围，在食品保藏和医药保健领域有十分广泛的发展前景[24]。

1.2.3 茶多酚-塑料复合法

茶多酚与一些高分子聚合物通过某种方法进行复合，使塑料具有一定的抗氧化和抗菌能力，进而拓展了其应用范围。同时，研发新的功能型复合材料已成为当前的研究热点。Lopez等[25]开发出一款茶多酚-乙烯乙烯醇共聚物复合膜，茶多酚的添加改善了膜在中低相对湿度下氧气、水阻隔性能差的问题，并提高了热稳定性。Castro等[26]研究发现，2%的儿茶素使聚丙烯薄膜的热氧化稳定性提高6倍，增塑剂聚乙二醇嵌段共聚物[poly-（propylene glycol）-block-poly（ethylene glycol）-block-poly-（propylene glycol），PPG-PEG-PPG]的使用更利于茶多酚中儿茶素、没食子酸等物质的释放。然而，难降解塑料材料引发的环境问题致使国内外研究的热点聚集在可生物降解材料上，而这类聚合物往往都有拉伸性低、阻隔性差等问题[27]，需要改良剂进行优化，其中茶多酚就是一种高效、安全的改良剂。陈晨伟等[28]研究表明，茶多酚的加入克服了聚乙烯醇膜耐水性差、热稳性低的缺点，使其具有抗氧化性，且改性后的聚乙烯醇膜可作为塑料复合膜内层或中间层应用于易氧化食品的包装[29]。Martins等[30]将绿茶提取物与聚乳酸结合起来，改善了聚乳酸水蒸气阻隔性高的问题，并且发现低浓度含量的茶多酚-聚乳酸膜对烟熏鲑鱼的脂质氧化有抑制作用。改良后的可生物降解膜在一些应用上有代替合成聚合膜的潜力。

2 茶多酚活性膜在食品保藏中的作用机制及应用

2.1 茶多酚的作用机制

茶多酚具有多种生理活性，如抗氧化、抗癌、提高免疫力、抗辐射、抑菌等，在食品保藏中应用到的主要是抗氧化和抑菌功能。

抗氧化能力是植物活性成分抗菌的基础。茶多酚是一种苯环上含有大量羟基的化合物，羟基氢较为活泼，具有较强的供氢能力，氢离子可以竞争性地与不饱和脂肪酸争夺活性氧，还能与脂肪酸自由基结合形成氢过氧化物，阻止脂肪酸生成新自由基，从而中断脂质氧化过程。有多项研究表明，茶多酚是超氧阴离子、过氧自由基、单线态氧等生理活动产生的活性氧的有效清除剂[31-32]。同时，带有羟基和羧基的酚类化合物可以结合促脂质氢过氧化物分解的金属离子（铁、铜等），形成不可溶的络合物，减少金属离子对脂肪氧化的催化作用。此外，茶多酚的活性羟基还可以通过氢键与蛋白质结合，抑制脂氧化酶等促自由基生成酶活性，诱导过氧化物酶等抗氧化酶的活性[33]。

茶多酚对近百种细菌均有抑制作用，如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肉毒杆菌、沙门氏菌等，是一种良好的广谱抑菌剂。当前普遍认为茶多酚的抗菌机制与细胞水平上的多种作用位点有关。茶多酚中的·OH基团通过氢键与细菌细胞膜中脂质双层的亲水性末端结合以聚集膜脂质，使膜结构破坏，引起细胞内碱性磷酸酶、蛋白质等营养物质的损失或电子的离域化，导致细菌去极化，从而降低了跨膜的pH梯度和腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）含量，打破细菌正常的能量代谢，抑制细菌的生长繁殖[3，34]。除此之外，多酚类物质可通过抑制DNA、RNA的合成，降低细胞遗传物质的表达来起到抗菌的作用，儿茶素还可抑制DNA促旋酶等酶类的活性[35-36]。对于茶多酚在微生物能量代谢、抑制遗传物质合成等方面的抗菌机理还有待进一步深入的研究。

2.2 茶多酚活性膜的应用

2.2.1 肉类

肉及肉制品营养丰富，在加工贮藏期间主要受蛋白、脂肪氧化、微生物污染等因素影响，引起色泽、嫩度等变化，从而降低其新鲜度及感官品质，甚至影响食品的安全性。茶多酚作为一种既可杀菌又能抗氧化的天然物质，应用在肉制品上可以很好地兼顾安全性和功效。

货架期间的肉制品大多受自动氧化的影响，可导致连续的自由基链反应。脂肪的自动氧化、蛋白氧化及茶多酚作用途径如图1所示[37-38]。

图1 脂肪的自动氧化、蛋白氧化及茶多酚作用途径Fig.1 Automatic oxidation of fat，protein oxidation and action of tea polyphenols

茶多酚结构中的酸性羟基可以作用在链引发阶段的自由基，形成断链型抗氧化剂，也可作用在链增殖阶段生成的脂自由基和烷氧自由基，防止不饱和脂肪酸的进一步氧化。肉制品蛋白质含量丰富，氧化机制与脂质氧化相似，但过程更复杂。茶多酚除了可以消除自由基外，还可以与氧气结合，降低蛋白质与氧气的接触量，减缓蛋白质氧化的反应进程。杨涛等[39]将2.0 g/100 mL茶多酚与0.10 g/mL海藻酸钠混合制成的可食用膜用于羊肉保鲜，处理组的感官指标始终处于较高水平，减缓了pH值的增长速度，在第20天时才进入次鲜肉阶段，持水力仍维持在59.2%。Zhou等[40]使用添加了茶多酚的壳聚糖复合膜包装冷鲜肉，发现在货架期内复合膜维持了肉的色泽度，抑制了菌落总数的增长，将货架期延长了3 d～5 d，类似的方法应用在熟的猪肉香肠中也取得了较好的效果[41]。

2.2.2 果蔬类

果蔬中含有丰富的维生素、碳水化合物等营养物质，采后仍进行生理活动，若存贮不当极易遭受机械损伤和微生物污染，致使其腐烂变质，影响品质。茶多酚与各种聚合物基质结合形成活性膜可用于果蔬的保藏，这层活性膜具备一定的阻水性和气体阻隔性，可降低果蔬呼吸作用，抑制水分蒸发，有效切断微生物的入侵和生长，可消除活性氧，对果蔬有显著的保鲜效果。李作美等[42]用制得的茶多酚保鲜剂涂抹在库尔勒香梨表面，发现涂膜组显著地抑制了香梨可滴定酸、多酚氧化酶、可溶性固形物的减少。Lan等[43]用流延法制备茶多酚-聚乙烯醇薄膜用于草莓保鲜，可以明显降低草莓的呼吸速率，维持含水量，抑制有机酸的消耗，具有显著延长货架期的潜力。茶多酚的还原性较强，对叶绿素、胡萝卜素等天然色素有稳定作用，类似的研究在冬枣、青椒中已有报道[44-45]。目前，茶多酚-纳米改性膜只处于理论阶段，真正用于果蔬中的研究很少，纳米作为近年研究热点之一，应加大在果蔬方面的研究。

2.2.3 水产品

水产品具有高蛋白、低脂肪的特点，收获期较集中，离水后极易氧化酸败、受到微生物污染，货架期较短，且传统单一的贮藏方式效果不佳，因此急需探寻其他安全、高效的新途径。目前，茶多酚活性膜在水产品中的应用以涂膜为主。Cao等[46]用浸渍法处理罗非鱼片，结果表明茶多酚-明胶膜可以抑制气单胞菌和假单胞菌的生长，进而减缓尸胺、腐胺的生成，使保质期延长6 d，类似的方法在干鱿鱼中也有研究[47]。茶多酚与其他生物保鲜剂复合可以发挥协同增效的作用，使效果发挥最大化。Li等[48]将茶多酚与壳聚糖结合制成涂膜，明显抑制了贮藏期间大黄鱼的挥发性盐基氮含量的增加，减少了ATP的降解，对脂质氧化有较好的抑制作用，将货架期延长了8 d～10 d。有研究报道，茶多酚-壳聚糖复合膜能有效抑制石斑鱼鱼肉中微生物滋长，抑制了蛋白质变性，且保鲜效果优于胶原蛋白-壳聚糖复合膜[49]。武娇等[50]研究了原位合成纳米SiOx/溶菌酶/茶多酚/壳聚糖复合涂膜对冷藏海鲈鱼鱼片保鲜品质的影响，发现此涂膜保持了良好的感官性能，到达菌落总数可接受限量值的时间比未处理组延长了 10.5 d，减缓了 ATP、总胆汁酸（total bile acids，TBA）的增加。由此看出，茶多酚对水产品的保鲜主要体现在抑制了水产品中氧化酶活性，进而抑制蛋白质和脂肪分解；提高了抗氧化酶活性，降低了三甲胺、挥发性盐基氮的生成；有良好的抑菌作用，对假单胞菌属、霉菌、酵母菌等均有一定的抑制作用。

3 总结与展望

茶多酚被列入食品中的天然抗氧化剂后，在基础研究和应用领域已取得了较大的进展，特别是茶多酚活性膜具备满足当前大众对产品包装安全天然、无毒环保的要求，其研究和应用具有良好的发展前景。食品的种类繁多，个体差异大，因此需要根据食品的特性制备不同类型的茶多酚活性膜。目前，茶多酚活性膜在研究过程中还存在一些问题：（1）高纯度的茶多酚价格较高，许多提取技术无法用于大规模的提取生产，将来投入实际应用也是一大挑战。（2）茶多酚的稳定性较差，自身容易氧化，会影响抗氧化效果，因此，应当进一步研究在活性膜制备过程中如何提高茶多酚的稳定性，评测制备的活性膜的稳定性，为活性膜在食品中更好地应用夯实基础。（3）与其他物质或材料复合改性时需考虑其安全性和适用性，避免所选材料明显抑制茶多酚功效。（4）茶多酚抑菌机制的研究还不够深入，与其他保鲜剂的增效效应仍需进一步探究。