《食品科學》：成都大學王蕾副研究員等：多酚基復合膜的制備及食品保鮮應用進展

食品包裝膜作為食品貯藏保鮮的一種重要手段，在保持食品感官品質、延長貨架期和保障食品安全方面發揮著至關重要的作用。傳統薄膜材料以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯為代表，可以通過構建物理屏障，有效阻隔氧氣滲透、控制水蒸氣透過率，并抑制食源性微生物的生長，從而維持食品品質。然而，隨著消費者對食品質量與安全的要求不斷提升，食品包裝膜材料需求也不斷升級。在此背景下，食品復合膜材料通過引入抗氧化、抗菌、環境響應等功能性添加劑，實現了被動防護向主動調控的范式轉變，成為食品科學與材料工程領域交叉的熱點研究方向，為優化食品貯藏保鮮提供了新的解決方案。

多酚化合物是一類天然次生代謝產物，廣泛存在于植物中，具有抗氧化、抗菌、抗炎、pH值響應等多種功能。在食品貯藏過程中，多酚化合物能夠有效減輕食品氧化、抑制微生物生長，且安全無毒易降解，是一種理想的食品保鮮活性成分。然而，多酚化合物通常不穩定，易受溫度、紫外線等環境因素影響，極大限制了其應用范圍。將多酚化合物負載于聚合物基質，制備成多酚基復合膜，有助于充分發揮多酚化合物的功能，加強包裝膜的食品保鮮功效。在食品保鮮過程中，該活性復合膜可以通過化學抗氧化、抗菌和物理阻隔等多重機制協同作用，維持食品的感官品質、營養成分與食用安全性，延長食品貨架期。深入研究負載多酚化合物的活性復合膜，有助于推動食品包裝技術革新，為食品產業可持續發展注入新動力，滿足消費者對高品質、安全食品的需求。

成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室的李中珍、周麗嬌、王蕾*等人綜述多酚基復合膜制備過程中原料選擇、工藝特點和關鍵技術，探討抗氧化、抑菌、環境響應、阻隔性等功能的實現原理及途徑，總結多酚基復合膜在果蔬、肉類、水產品等生鮮食品保鮮中的應用，系統性梳理目前面臨的主要挑戰和今后發展的趨勢，以期為精準保鮮包裝的優化研究提供有益的參考。

01

多酚基復合膜的制備方法及特點

1.1 多酚種類與特點

在多酚基復合膜的設計與優化過程中，多酚種類的選擇是首要問題。多酚是一類具有多元酚結構的天然化合物，廣泛存在于植物中，根據其核心碳骨架和結構特征可分為以下主要類別：類黃酮、酚酸、單寧、香豆素類和芪類（圖1）。其中類黃酮化合物泛指具有兩個酚羥基的苯環通過中央三碳原子相互連接而成的一類化合物，根據其中央三碳原子的不飽和度和氧化程度，又可具體分為黃酮、黃酮醇、黃烷酮、黃烷醇、花青素、查耳酮等；酚酸類按照碳骨架結構可進一步分為苯甲酸型、苯乙酸型、肉桂酸型和酚酸類衍生物；單寧是一類含有多個酚羥基的復雜多酚，根據其結構又可分為縮合單寧和水解單寧；香豆素類以苯環鏈接α-吡喃環為母核結構，進一步分為香豆素、吡喃香豆素、呋喃香豆素化合物及其衍生物等；芪類是指以二苯乙烯為母核的一類化合物，以白藜蘆醇為代表。

多酚的選擇涉及多酚化學結構與其功能特性的構效關系。研究表明，多酚分子功能特性的核心影響結構要素包括酚羥基、取代基、共軛體系和分子構型。酚羥基的數量與空間分布對其抗氧化與抑菌活性具有決定性作用：酚羥基數目增加可提升自由基清除效率和抑菌能力，如槲皮素含5 個酚羥基，其活性較單酚羥基物質更強；特定位置的酚羥基對抗氧化活性影響顯著，如黃酮類B環鄰位羥基、兒茶素C3位羥基等。值得注意的是，取代基的電子效應為多酚活性調節提供了可能，供電子基團通過增加苯環電子云密度強化多酚活性，而吸電子基團則會削弱多酚的活性。同時，多酚中的共軛結構不僅能通過離域電子穩定活性自由基中間體，還能與細菌中蛋白質等大分子發生π-π堆積作用，從而發揮抑菌活性。此外，分子構型對功能穩定性的影響不容忽視，如兒茶素順式構型抗氧化能力相較于反式更佳，但光、熱穩定性降低，這與其空間位阻降低、羥基暴露增加、溶解性增強密切相關。因此，在復合膜制備中需通過分子工程策略（如定向修飾、立體異構體篩選）平衡活性與穩定性，同時結合多酚分子與基底膜材料的界面相互作用（如殼聚糖的氨基與多酚羥基形成動態氫鍵網絡），構建具有長效緩釋特性的功能化包裝材料。

1.2 多酚負載策略

在多酚基復合膜的研發過程中，負載策略的選擇直接決定了膜的功能表達。其本質是通過宏觀工藝手段，如溶液共混、化學接枝、物理吸附、微膠囊化等，調控分子層面的相互作用，包括氫鍵、范德華力、π-π堆積、靜電相互作用等。通過選擇不同的負載策略，在多元酚活性穩定性、阻隔性能與釋放效率之間進行動態平衡調控，可實現膜材料的最優設計與性能突破。

1.2.1 溶液共混法

溶液共混法是制備多酚基復合膜的常用方法。這種方法主要依賴于溶質在溶劑中的擴散和混合，通過多酚與高分子的氫鍵、靜電相互作用實現多酚在膜材料中的均勻分布和相互結合。蔣光陽等采用共混法實現花青素的負載，結果表明，氫鍵可以驅動紫薯花青素粉與淀粉和羧甲基纖維素良好相容，降低指示膜截面粗糙度。王紅雨等采用共混法將花青素負載于可溶性淀粉和聚乙烯醇基材上制成復合指示薄膜，復合膜中的花青素能夠較好地保持其pH值顏色響應性。紅外光譜分析結果表明，花青素與基材之間主要為物理相互作用。值得注意的是，Fan Xiaojing等引入高剪切均質技術輔助溶液共混法，將馬齒莧花青素與小麥淀粉、豌豆淀粉溶液混合，干燥后得到抗氧化活性包裝薄膜，該薄膜表面光滑均勻，水蒸氣滲透率較高，表現出顯著的抗氧化活性。此外，超聲波輔助技術在溶液共混法中也展現出獨特優勢，其空化效應產生的微射流可促進多酚分子嵌入高分子鏈段間隙，有助于增強分子間氫鍵作用、促進大分子物質的有序排列、提高分子間相容性，從而提高復合膜對紫外線、水蒸氣、氧氣的阻隔性能。

1.2.2 化學接枝法

化學接枝法是通過分子鍵合的精準設計，定向激活多酚中酚羥基、羧基等活性位點，與膜材料高分子上的氨基、聚酯鏈端基等官能團進行連接，形成化學錨定。這種方法可以精確控制多酚在膜材料上的分布形態和結合方式。所制備的膜性能受多酚種類、含量、接枝方法的影響。Pei Fei等將咖啡酸接枝于殼聚糖，與聚乳酸制備新型包裝膜。與傳統的聚乙烯薄膜相比，咖啡酸接枝殼聚糖/聚乳酸薄膜的水蒸氣透過率、氧氣透過率和遷移性能顯著提高，可以有效地延緩雙孢菇褐變、降低呼吸速率、延緩衰老。而黃宸等系統研究了酚酸結構的規律，結果表明，酚酸中羥基位置和數量對膜抗氧化和抑菌性能具有顯著影響，同時酚酸接枝顯著降低了膜的水分含量、抑制了水蒸氣滲透、強化了膜的機械性能。此外，Zhang Xin等采用沒食子酸接枝殼聚糖薄膜，通過方法學比較了工藝-性能的強關聯性：利用碳二亞胺偶聯法得到的沒食子酸接枝殼聚糖薄膜表現出最高的水蒸氣阻隔性、拉伸強度、熱穩定性和自由基清除能力，而酪氨酸酶催化制備的沒食子酸接枝殼聚糖薄膜表現出最深的顏色和最高的紫外光阻隔性能和不透明度。在Yin Simiao等的研究中也發現，利用漆酶催化飛燕草素制備的活性包裝膜熱穩定性與拉伸性能顯著提升，表明接枝方法和接枝比例對沒食子酸接枝殼聚糖薄膜的物理性能和抗氧化潛力有顯著影響，這為功能化定制提供了技術路徑。未來的接枝技術可以通過計算機輔助反應位點，結合定向接枝工藝，向“智能分子設計＋精準接枝工藝”發展，從而實現多酚功能基團的高效、高選擇性利用。

1.2.3 物理吸附法

物理吸附法是指采用多孔材料吸附多酚分子進入載體的孔道，其中以介孔二氧化硅為代表材料，研究主要集中于介孔材料的拓撲限域效應與界面相互作用機制。李成等采用介孔二氧化硅負載槲皮素，制備了一種以低密度聚乙烯為基材的食品抗氧化活性包裝膜，論證了介孔二氧化硅對槲皮素的緩釋性能，槲皮素在食品模擬物中的擴散速率由2.127×10—13 cm2/s下降到3.089×10—14 cm2/s，這主要得益于兩者的孔徑匹配效應以及表面硅羥基網絡的協同作用。這種擴散機制在Surendhiran等的研究中得到拓展，磁性二氧化硅修飾殼聚糖膜，顯著延緩了復合膜中姜黃素在4 ℃和25 ℃條件下的釋放速率，長效抑制了蠟狀芽孢桿菌的生長，從而保持了魚糜的質量。值得注意的是，介孔二氧化硅表面修飾策略正在推動進一步功能化發展。劉錦淵用咖啡酸接枝氨基化介孔二氧化硅納米粒，將其作為吸附丁香酚的載體，進一步制備丁香酚/咖啡酸-介孔二氧化硅納米粒/玉米醇溶蛋白復合膜，結果表明，由于二氧化硅的空間位阻以及硅羥基與丁香酚之間的氫鍵作用，使得丁香酚釋放速率減慢，達到延長抑菌的作用，且丁香酚與咖啡酸協同發揮抑菌作用，進一步提高了丁香酚的抑菌效果和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除能力。這種孔道功能化修飾與介觀結構調控，為實現多酚分子的選擇性吸附與定向精準釋放提供了新的技術路徑。

1.2.4 微膠囊化法

微膠囊化法是指采用殼核結構把多酚包覆成微小顆粒再進一步制備活性膜，該方法可通過分子限域效應和界面調控機制維持多酚的穩定和實現精準遞送。常見的微膠囊化形式包括微球、蛋白質復合物、靜電紡絲纖維、納米顆粒、W/O/W乳液等。Miao Zhikun等以茶多酚為核心材料，以麥芽糊精為壁材，采用冷凍干燥法制備茶多酚@麥芽糊精微膠囊，進一步制備活性膜，該方法有效實現了活性膜中茶多酚的緩釋，提高了活性膜的自由基清除活性。Braga等采用聚氯乙烯和1.0%氧化鋅-類黃酮納米顆粒制備抗氧化膜，結果表明，氧化鋅-類黃酮納米顆粒的存在提高了活性膜的表面均勻性和熱穩定性，增強了DPPH自由基清除能力。Liu Ming等制備了含多酚的天然精油微膠囊，進一步制備了生物納米復合薄膜，微膠囊包埋形式有效提高了該膜的機械性能與抗菌性能。周小燕采用脂質體對茶多酚進行包封，制備負載茶多酚脂質體的殼聚糖/細菌纖維素緩釋包裝膜，研究結果表明，脂質體不僅保護了茶多酚的活性，還有效維持了茶多酚的緩慢釋放，從而使該膜呈現出穩定且持久的抗氧化活性，能夠對魚肉起到更好的保鮮作用。當前研究聚焦于智能響應型微膠囊構建，如利用殼聚糖、海藻酸鈉等復合壁材的pH值敏感性，實現多酚的時空可控釋放，這種精準遞送系統為環境響應型智能保鮮材料的開發提供了技術支持。

1.3 成膜工藝

多酚基復合膜的制備過程中，成膜工藝的選擇需基于材料性能與工業化可行性的多目標協同優化。當前主流的成膜工藝包括溶液澆鑄法、溶液流延法、溶液浸涂法、靜電紡絲法、靜電噴涂法和3D打印法等（圖2）。不同成膜工藝各有優劣勢（表1），需根據具體材料、應用場景、應用規模進行選擇。

1.3.1 溶液澆鑄法

溶液澆鑄法是制備多酚基復合膜最常用且基礎的方法之一，該方法通過溶劑介導的聚合物鏈重排與多酚分散機制，通過澆鑄、干燥構建薄膜材料，其技術優勢源于溶劑揮發動力學的可控性和分子相互作用的可設計性。馮永莉等以羧甲基纖維素為成膜基材、花青素為指示劑，采用溶液澆鑄法制備復合膜，掃描電鏡結果表明，該膜各組分之間有著良好的相容性，截面光滑平整、質地均勻。王聰等通過溶液澆鑄法制備了花生殼黃酮-海藻酸鈉/低?；Y冷膠復合膜，用于改善冷鮮豬肉的貯藏品質，微觀結構觀察和厚度測量結果表明，制得的復合膜結構致密、表面光滑、厚度均一。Wang Shancan等采用溶液澆鑄法制備了海藻酸鹽和魔芋葡甘露聚糖與茶多酚共混的復合膜，結果表明，茶多酚的添加比例低于8%時，該膜較為光滑致密，拉伸性能較好，表明適量的茶多酚、藻酸鹽和魔芋葡甘露聚糖分子之間具有良好的相容性。如表1所示，溶液澆鑄法操作簡單、制備過程溫和，制備的多酚基復合膜均勻連續、厚度可控，對氧氣、水氣等有良好的阻隔性能，能有效減少外界因素對食品的影響。但制備過程中需要嚴格控制澆鑄的條件，如溶劑種類、溶液濃度、澆鑄溫度、澆鑄速度、干燥溫度、干燥濕度等，通過微流控澆鑄頭設計和梯度干燥場調控可能有助于優化溶液澆鑄法性能。

1.3.2 溶液流延法

溶液流延法是將成膜材料溶液傾倒或通過流延機使溶液在一個平整的載體（如玻璃、金屬板或塑料薄膜等）上連續地鋪展開，最終溶劑揮發形成一層薄膜，其性能主要取決于溶液的流變學調控與界面工程的協同作用。黃益飛等以聚乙烯醇、明膠、茶多酚為成膜基材，采用溶液流延法制備復合膜，測定膜的機械性能、溶脹率、水蒸氣透過率、透光率、表面形貌等指標，結果表明，復合膜的整體表面呈現出平整且致密的狀態，膜中3 種物質均勻分散，綜合性能良好，具有優異的紫外阻隔性與可降解性。Sun Fangfei等將二醛羧甲基纖維素和不同含量的咖啡葉提取物摻入明膠基質中，采用流延法開發多功能食品包裝薄膜，薄膜保持了高度的光滑度和均勻性，表明成膜組分之間具有良好的相容性，沒有任何相分離的跡象，且復合薄膜在600 nm波長處仍保持大于60%的可見光透射率。王靜伊等采用流延法制備具有pH值響應性的生物可降解蝶豆花花青素/羧甲基纖維素鈉/結冷膠pH值指示膜，并對指示膜微觀結構進行表征及分析，結果表明，蝶豆花花青素與結冷膠、羧甲基纖維素鈉具有良好的相容性且能夠被鎖定在指示膜中，薄膜表面平滑且截面也較為平整致密。然而，溶液流延法在操作過程中面臨著流變學挑戰，需要精確控制溶液的黏度以平衡流平性與邊緣收縮效應；需調控溶液表面張力與基材表面能的匹配度以避免脫潤現象；需控制溶液濃度以避免彈性湍流，維持流體的均勻性。

1.3.3 溶液浸涂法

溶液浸涂法是指將食品直接浸泡于膜溶液，通過液相-固相界面的分子重排和溶劑揮發的協同作用，在食品表面直接構建自適應性涂膜，是食品可食用涂膜的常用方法。李雯雯等以玉米醇溶蛋白、茶多酚和蘋果果膠為涂膜原料，通過浸漬的方法在鮮核桃仁表面制備混合涂膜和自組裝涂膜，將其置于4 ℃貯藏40 d，結果表明，自主裝涂膜致密的網絡結構、高阻隔性和對茶多酚的緩釋作用使其在保持鮮核桃仁色澤和硬度、緩解核桃仁的脂質氧化和風味劣變方面優于混合涂膜，且貼合性良好。史馥毓等以羥丙基甲基纖維素為成膜基質，添加對CO2有吸附作用的木質素磺酸鈉，構建對果實具有氣調保鮮作用的可食性涂膜，結果表明，羥丙基甲基纖維素/木質素氣調涂膜具有可調控的氣體透過性，可有效防止砂糖橘的腐敗，具有簡便易行且環境友好等優點。李杰等以花椒黃酮提取液、殼聚糖作為復合保鮮涂膜劑制備材料，對圣女果進行涂膜處理，結果表明，該膜溶液可在其表面形成特殊的抑菌透氣性薄膜，抑制圣女果的蒸騰作用及呼吸強度，降低氧化分解速率，較好地維持圣女果的質量及硬度，減少可溶性糖和VC的損失，有效改善食品色澤。溶液浸涂法通?？稍诔貤l件下進行，可原位成膜，工藝相對簡單，實用性較強。但其應用仍面臨著諸多挑戰，如溶液殘留率高導致活性成分浪費，食品間交叉污染風險高，干燥時間長影響食品質量。

1.3.4 靜電紡絲法

靜電紡絲法在多酚基復合膜領域因其獨特的微納結構調控能力而備受關注。其原理為基于高壓靜電場作用誘導泰勒錐形成，使得聚合物溶液或熔體噴射，最終沉積形成纖維網絡，這種拓撲結構為多酚的功能化負載提供了理想平臺。Wu Jie等采用同軸靜電紡絲制備了聚乳酸/茶多酚納米纖維膜，基于聚乳酸和茶多酚的核殼結構和降解速率差異實現了茶多酚的可控釋放，該纖維膜對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）和革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）具有顯著的抗菌性能。孫協軍等通過靜電紡絲技術制備了負載不同多酚的ε-聚賴氨酸/聚天冬氨酸-玉米醇溶蛋白靜電紡絲膜，對不同多酚包埋率均達80%以上，能夠有效保持多酚的抗氧化活性，實現多酚的定點釋放。Aydogdu等通過靜電紡絲將沒食子酸封裝在羥丙基甲基纖維素/聚環氧乙烷共混納米纖維中，載有沒食子酸的納米纖維表現出均勻的形態，且表現出很強的抗氧化活性。與傳統制備方法相比，靜電紡絲法具有顯著優勢：1）制備的納米纖維膜具有極高比表面積，能大幅提升多酚負載量，使更多活性成分接觸食品表面，增強保鮮效果；2）纖維直徑可達納米級，形成精細多孔結構，賦予復合膜優異的氣體交換性能，調節包裝內氣氛組分，延緩食品氧化與微生物滋生；3）可通過調控紡絲參數，如電壓、溶液濃度、流速、接收距離等，精準定制纖維直徑、孔隙率、取向等膜結構，滿足不同食品保鮮需求，這些技術優勢正在推動食品包裝從宏觀阻隔到納米級主動調控的范式轉變，為下一代智能活性包裝提供創新性的解決方案。

1.3.5 靜電噴涂法

靜電噴涂法是指利用高壓靜電場使涂膜原料帶負電，基于靜電排斥作用使其均勻分布于靜電場，再依托靜電吸附沉積于被涂物體表面，形成薄膜。常見的靜電噴涂包括靜電液體噴涂和靜電粉末噴涂法。雷凱采用靜電液體噴涂技術制備了負載香芹酚的羧甲基殼聚糖包裝膜，該膜具有優異的抑菌和抗氧化性能，有效延長了小麥面包的貯藏期。Wang Lei等采用靜電粉末噴涂法制備了負載花青素的殼聚糖基復合膜，該復合膜能夠有效保持花青素的活性，在不同pH值環境下，具有顏色響應。相比于傳統制備方式，靜電噴涂具有突出的技術優越性：1）提升原料利用效率，該技術可以通過靜電相互作用實現原料的定向吸附，能夠避免活性物質浪費；2）交叉污染風險降低，通過非接觸式涂膜能有效避免食品表面微生物等交叉污染；3）結構可控性，通過調節涂覆氣流，可以實現梯度功能層的構建，如表面致密阻隔層和底層緩釋層等，為復合膜的精密制造開辟新路徑。

1.3.6 3D打印法

3D打印近年來呈現出快速發展的態勢，其應用范圍已延伸至食品保鮮領域。該技術通過熔融沉積或光固化等增材制造工藝，實現了多酚基復合膜的結構-功能一體化構建，Li Suqing等研究證實，3D打印類似三明治結構的花青素/殼聚糖/檸檬草精油薄膜有助于穩定花青素和提升精油負載量，避免樣品間的形狀和尺寸誤差，桑葚花青素的加入顯著提高了該膜的熱穩定性、抗氧化活性，同時降低了氧氣和水蒸氣的透過率，實現了該膜對豬肉新鮮度的智能檢測。Ahmadzadeh等使用3D打印制備負載富含酚類提取物的大豆蛋白食用薄膜，結果表明，將葡萄籽或綠茶提取物摻入復合膜中可顯著提高膜的厚度、拉伸強度和抗氧化活性，3D打印法克服了溶液流延法的局限性，顯示出與膜基材的良好適應性。Tang Tiantian等以南瓜子蛋白/果膠絡合物為穩定劑，制備了姜黃素/牛至精油Pickering乳液墨水，通過3D打印技術開發了姜黃素基復合膜，姜黃素/牛至精油Pickering乳液在其中呈現出良好的穩定性，該薄膜具有較好的機械性能、抗菌及抗氧化效果，對氨氣具有優異的顯色響應特性，可靈敏監測草魚的腐敗情況。3D打印技術開啟了多酚基復合膜向智能結構設計的范式轉變，可以通過有限元分析優化膜材料拓撲結構，進行薄膜微結構編程，實現活性成分的精準負載與釋放，為精準化個性保鮮提供技術載體。

02

多酚基復合膜的功能

多酚基復合膜通常兼具抑菌、抗氧化、環境響應、阻隔等多種功能（圖3），主要源于其組分間的協同作用及界面工程策略：抑菌功能可通過多酚與成膜材料的協同作用實現；抗氧化性主要源自于多酚淬滅活性氧（ROS）和螯合過渡金屬離子的作用；環境響應性可通過多酚氧化還原敏感基團和成膜基質中的刺激響應單元實現；阻隔性能主要通過成膜材料分子網絡及其與多酚交聯密度協同優化。這種通過分子-介觀-宏觀的多級結構設計，有助于豐富和優化多酚基復合膜的功能。

2.1 抑菌功能

多酚基復合膜的抑菌功能主要源自部分成膜材料的抑菌作用（如殼聚糖）以及部分添加物的協同抗菌性（如納米粒子）。多酚化合物具有廣譜抑菌活性，首先多酚可以通過抑制微生物細胞外基質生成，進而抑制生物膜形成；其次，多酚能夠與微生物細胞壁多糖和細胞膜磷脂雙分子層相互作用，破壞細胞壁結構，增加細胞膜通透性，或與膜蛋白結合改變膜流動性；同時，多酚可以通過抑制微生物體內關鍵酶的活性，如DNA促旋酶、酪氨酰-tRNA合成酶等，從而干擾細菌的正常生理代謝過程，最終致使細菌死亡。

李慧等以石榴皮多酚為功能活性物質，制備了聚乙烯醇/納米纖維素晶體/石榴皮多酚復合抑菌薄膜，并對其性能進行測試，結果表明，薄膜表現出良好的抑菌性，其中，對白色念珠菌的抑菌效果最好，其次為金黃色葡萄球菌、大腸桿菌。白靜等從綠茶中提取黃酮類化合物作為抗菌劑，制備綠茶黃酮提取物/聚乙烯醇薄膜，抑菌能力測試結果表明，該膜對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和單核細胞增生李斯特菌均有明顯的抑菌效果，其中，對金黃色葡萄球菌抑菌效果最好。Jiang Longwei等開發了含有兒茶素/β-環糊精包合復合物納米粒子的玉米醇溶蛋白薄膜，并研究了其結構、理化性質及功能特性，結果表明，兒茶素/β-環糊精包合復合物納米粒子的加入顯著提高了薄膜抑菌能力，為開發高性能食品包裝膜提供了新的思路。其次，部分成膜材料本身具有抑菌性能，殼聚糖可以通過分子中的質子化氨基與細菌細胞膜的負電荷成分，如革蘭氏陽性菌的磷壁酸、革蘭氏陰性菌的脂多糖通過靜電作用結合，從而發揮抑菌作用。此外，復合膜的制備過程中，納米粒子的加入可以增加多酚化合物與細菌的接觸面。納米粒子具有較小的尺寸和較大的比表面積，當加入到多酚基復合膜中時，能夠使多酚類物質更好地分散和固定在膜表面，增加與細菌的接觸機會，從而更有效地抑制細菌的生長和繁殖。還有一些納米粒子本身就具有一定的抗菌性能，如納米氧化鋅、納米銀等，與多酚類物質共同作用時，可以產生協同增效的抑菌效果，進一步增強復合膜對食品中常見致病菌和腐敗菌的抑制能力。多酚與殼聚糖陽離子作用協同增效，通過靶向作用細菌細胞膜，破壞膜結構完整性，使細胞內物質泄漏，抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見病原菌生長。

2.2 抗氧化功能

多酚基復合膜的抗氧化功能與多酚種類的選擇與添加量有密切關系。多酚分子結構中的酚羥基具有很強的供氫能力，能夠快速捕捉食品體系中產生的自由基，從而終止自由基引發的氧化鏈式反應，多酚結構中酚羥基數目增加可有效提升自由基清除效率；同時，多酚還可以淬滅非自由基ROS，如單線態氧和過氧化氫等，以及螯合過渡金屬離子，使其失去催化ROS生成能力，從而發揮抗氧化功能。

其次，多酚基復合膜的抗氧化功能和多酚添加量也有著密切關系。梁杰等探究了不同濃度茶多酚對茶多酚/海藻酸鈉/玉米淀粉復合膜抗氧化性的影響，結果表明，復合膜DPPH自由基清除能力在一定范圍內隨著茶多酚含量的增加而增強，當茶多酚添加量高于0.5%后，隨著茶多酚含量的增加，復合膜DPPH自由基清除能力趨于穩定。當茶多酚添加量為1.25%時，DPPH自由基清除率為（28.96±0.44）%，能夠較好地對冷鮮雞肉進行保鮮。魏瑾雯等以西蘭花葉廢棄物為原料提取多酚，添加木薯淀粉/果膠制備復合保鮮膜，并探究不同添加量西蘭花葉多酚對薄膜性能的影響，發現在多酚質量濃度為40 μg/mL時，對DPPH自由基清除能力超過了同水平的VC。金文剛等以大鯢皮明膠和茶多酚為原料制備復合膜液，研究添加不同質量分數茶多酚對復合膜液性質的影響，隨著茶多酚含量增加，各組復合膜液的DPPH自由基清除能力和還原能力得到顯著提升，但是茶多酚添加量超過0.8%以上時，復合膜液對DPPH自由基清除能力提升較為平緩。精準控制多酚添加量能優化膜的抗氧化性能、維持體系穩定，更好滿足實際需求。

2.3 環境響應性

多酚基復合膜的環境響應性主要來源于多酚的敏感基團和成膜基質中的刺激響應單元。如姜黃素是一種具有光催化活性的天然物質，Wang Wenze等將載有姜黃素的多孔空心碳球整合到殼聚糖薄膜中，開發了一種可見光激活多功能抗菌食品復合膜，利用可見光觸發和光動力協同效應，使其中的姜黃素實現可控釋放，有效防止了金橘表面微生物污染并在一定時間內維持了其品質?；ㄇ嗨厥且活愔匾亩喾宇愇镔|，在不同的環境下，其結構和性能會發生變化。食品在變質過程中會產生酸性或堿性物質，從而改變周圍環境的pH值，將花青素添加到多酚基復合膜中，食品變質情況可以通過包裝材料中花青素的顏色變化進行體現，從而可以直觀地判斷食品的新鮮度。Mohammadalinejhad等研究表明，負載花青素的海藻酸鈉復合膜在不同溫度、濕度條件下表現出良好的穩定性，并具有pH值響應性，對揮發性胺類物質如氨氣、二甲胺和三甲胺等具有高度敏感性，能夠實時監測食品的新鮮度和質量變化。畢會敏等以大豆分離蛋白為基材，紫薯花青素為指示劑，制備可監測魚肉新鮮度的智能包裝膜，研究發現該膜能靈敏地反映魚肉新鮮度的變化，隨著魚肉腐敗變質，膜的顏色從棕黃色變為灰綠色再到黃綠色。Huang Jiayin等制備了一種摻入洛神花青素提取物的新型指示膜監測蝦的新鮮度，通過添加羥丙基甲基纖維素改善薄膜功能，結果表明，該薄膜顏色在4 d時由玫瑰紅色變為淺綠色，表明蝦開始變質，然后在8 d時薄膜顏色變黃，此時蝦變質嚴重，能觀察到總色差與化學腐敗指數之間的強相關性。

此外，傳統智能包裝主要依賴肉眼觀察顏色變化判斷食品新鮮度，這種方式存在主觀性強和精度有限的問題。隨著大數據的發展，人工智能圖像識別技術的引入，通過深度學習模型的應用，顯著提升花青素智能包裝的準確性和客觀性。Li Min等構建了由3 種類黃酮復合膜組成的熒光傳感器列陣，將其用作包裝肉類的新鮮度指示標簽，通過智能手機收集不同新鮮度下包裝肉上的指示標簽圖像，以采集到的指標標簽圖像和新鮮度標簽作為數據集，構建深度卷積神經網絡模型，該模型成功實現了肉類新鮮度的智能無損檢測，預測模型的整體準確率高達97.1%。

2.4 阻隔屏蔽功能

多酚基復合膜具有優異的紫外光屏蔽和氣體阻隔功能。復合膜中的多酚成分可以與成膜材料相互作用，改變膜的微觀結構，從而調節紫外光透過率和氣體分子在膜中的擴散速率和溶解性能，調控水蒸氣、氧氣、二氧化碳、乙烯等氣體的透過率。

Yin Simiao等采用漆酶催化制備飛燕草素膠原膜，該膜對紫外光（波長200～400 nm）的屏蔽效率顯著增強，有效降低了食品因紫外線照射引起的劣變。王聰等在海藻酸鈉/低?；Y冷膠中摻入花生殼黃酮，制備活性包裝膜。結果表明，花生殼黃酮有效增加了復合膜分子間的相互作用，顯著提高了復合膜的厚度、拉伸強度和阻隔性能，能夠有效阻隔氧氣滲透。Wang Fenghui等使用殼聚糖/酯化殼聚糖納米纖維薄膜結合茄子皮多酚提取物開發包裝材料，該研究采用納米顆粒和生物聚合物相互連接以減少水分子與聚合物的相互作用，從而提高包裝材料的屏障和物理性能，結果表明，該膜水蒸氣和氧阻隔性能分別提高了約1.23、5.21 倍。Choi等開發了一種含有接骨木果多酚提取物的明膠-酪蛋白酸鈉復合膜，結果表明，添加質量分數0.5%接骨木果多酚提取物改善了氧阻隔性能，延緩了豬肉的脂質氧化。

03

多酚基復合膜在食品保鮮中的應用

3.1 果蔬保鮮

果蔬食品在采摘后由于呼吸作用、氧化衰老、微生物侵染等因素，極易發生品質劣變，導致貨架期縮短。多酚基復合膜能在果蔬表面形成一道防護層，阻隔氧氣，降低果實呼吸作用；有效清除自由基，減緩果蔬的衰老；抑制果蔬表面細菌、霉菌生長，抑制果實腐爛，從而維持果蔬品質?？豪尾捎秘撦d茶多酚的普魯蘭多糖/海藻糖復合膜對鮮切蘋果和梨進行保鮮，結果表明該復合膜能夠有效減少鮮切水果水分流失、抑制氧化褐變，延緩腐敗變質。類似地，Yang Wenjing等將水不溶性茶多酚納米粒子填充到果膠膜中，制備具有優異抗氧化和抗菌活性的活性包裝膜，顯著提高了草莓的保鮮效果。Luo Rongrong等以阿拉伯木聚糖作為底物、茶多酚作為功能性添加劑，制備復合膜涂布于葡萄表面，有效減少了水果中水分的蒸騰作用，延緩了葡萄的腐敗，延長了新鮮葡萄的保質期。Ren Manni等開發了由姜黃素和丁香酚配制的基于玉米醇溶蛋白/殼聚糖的薄膜，丁香酚和姜黃素的摻入不僅提高了薄膜的抑菌與抗氧化能力，還加強了該膜的機械性能，顯著降低了藍莓的質量損失率，保持了硬度。由于多酚化合物容易受到溫度、氧氣和光線等環境條件的影響，從而使其活性降低，因此，Chen Xu等將硒肽摻入花青素智能薄膜，提高了花青素的穩定性，該膜在后續的應用中顯示出良好的pH值響應性，且使草莓在25 ℃條件下的貨架期延長了3 d。Liu Xiaoli等制備了含姜黃素的殼聚糖/細菌纖維素復合膜，細菌纖維素與殼聚糖接枝后分散性更好，姜黃素的加入顯著提高了薄膜的機械性能與阻隔功能，在姜黃素、殼聚糖、細菌纖維素的協同作用下，該膜表現出對草莓優異的保鮮性能。隨著復合膜材料與結構的不斷改進，多酚基復合膜在果蔬保鮮中顯示出較大的優勢。

3.2 肉類保鮮

微生物污染和氧化變質是肉制品保鮮面臨的核心難題。多酚基復合膜憑借多酚卓越的抗氧化性能和抑菌性能，有助于維持肉類產品品質。白友強等以玉米須多酚與羧甲基殼聚糖為原料，制備玉米須多酚-羧甲基殼聚糖復合膜，研究玉米須多酚-羧甲基殼聚糖復合膜對冷鮮牛肉的保鮮效果，結果表明，在3～5 ℃冷藏9 d后，與未處理和羧甲基殼聚糖膜處理的冷鮮牛肉相比，玉米須多酚-羧甲基殼聚糖復合膜明顯減小了牛肉樣品的pH值、汁液損失率、總揮發性鹽基氮含量及菌落總數的增長幅度，同時牛肉色澤得到了良好保持，且在冷藏第9天時仍具有食用價值。Sutharsan等研究了加入不同類別黃酮的殼聚糖食用薄膜在保持冰鮮牛肉品質中的作用，結果表明，3 種薄膜均抑制了單核細胞增生李斯特菌、鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長，有效延長了牛肉的保質期，且牛肉的色澤保持了2 周。香腸制品富含油脂與蛋白質，在貯藏過程中易受氧氣、光照等因素誘發氧化反應。Siripatrawan等比較了用含有綠茶提取物的殼聚糖薄膜包裹的香腸、單獨用殼聚糖薄膜包裹的豬肉香腸和沒有殼聚糖薄膜包裹的豬肉香腸的物理、化學、微生物和感官品質，結果表明，將綠茶提取物摻入殼聚糖薄膜中可增強薄膜的抗氧化和抗菌性能，從而保持香腸的品質并延長其保質期。Yong Yueyuan等開發了大豆分離蛋白/海藻酸鈉/ε-聚賴氨酸/單寧酸復合膜，由于單寧酸具有大量親水性酚羥基，所以具有良好的抗氧化性能，通過單寧酸與ε-聚賴氨酸的協同作用，該膜能有效減少脂質氧化和抑制細菌生長，保持牛肉的良好品質。Yong Yueyuan等還制備了大豆分離蛋白和殼聚糖組成的姜黃素交聯雙層薄膜，雙層結構使該膜的拉伸強度、紫外線阻隔性能和疏水性得到了很大提升，姜黃素在雙層薄膜中緩慢釋放賦予了薄膜優異的抗氧化和抗菌性能，有效地延緩了牛肉的腐爛速率。多酚基復合膜在保證肉類品質和安全的同時，還能對肉類的新鮮程度進行智能監測，這給消費者判斷肉品貨架期帶來了極大便利。

3.3 水產品保鮮

水產品由于其含水量高和營養成分豐富，在貯藏和運輸過程中極易受到微生物污染和氧化作用的影響，導致品質迅速下降。傳統的冷凍保鮮技術雖然被廣泛使用，但耗能大且易破壞水產品的風味和蛋白質結構。相比之下，多酚基復合膜不僅高效節能，還能做出快速響應，從而更好地保持水產品的品質和風味。蔣雨心等以海藻酸鈉、納米纖維為基材，添加葡萄籽提取物、茶多酚制備可食性活性包裝膜，結果表明復合膜中加入葡萄籽提取物、茶多酚有利于延緩羅非魚脂質及蛋白氧化，維持魚肉貯藏過程中的品質特性及蛋白的功能性質。為了提高茶多酚的穩定性以延長其作用時間，Zhou Xiaoyan等開發了負載茶多酚殼聚糖包被的納米脂質體作為食品保鮮活性劑的殼聚糖/細菌纖維素基薄膜，顯著延長了魚片的保鮮期。李霞等利用葡萄皮渣多酚制備多酚復合膜進行冷鮮魚肉的涂膜保鮮，結果表明，該涂膜能顯著抑制魚肉菌落總數的增長，貯藏第9天時，揮發性鹽基氮含量降低52.87%。由于水產品品質劣變時會產生氨氣以及大量的組胺，多酚基復合膜實現智能監測具有重要意義，Xiao Zhenkun等開發了含姜黃素的聚乙烯醇/殼聚糖活性/智能薄膜，該膜不僅能隨著魚的腐敗程度發生顯著的的顏色變化，還能夠將魚的保質期從3～6 d延長到12～15 d。為了提高多酚基復合膜的比色靈敏度，Li Liling等將納米纖維素引入到花青素智能薄膜中，使該膜具有更大的表面積和更強的分子間相互作用，從而顯著提高了靈敏度，可以更好地應用于實時監測蝦的新鮮度。

3.4 糧食類保鮮

糧食在貯藏期間容易受潮、微生物侵染、氧化哈敗，從而影響安全性和品質。多酚基復合膜可以通過阻隔水蒸氣、抑菌、抗氧化等功能延長糧食類貨架期。路冠茹等探究了3 種黃酮接枝殼聚糖/聚乳酸復合膜在薏米仁保鮮方面的作用，結果表明，貯藏4 個月后，與采用聚乙烯膜處理相比，二氫楊梅素接枝殼聚糖/聚乳酸復合膜處理的薏仁米中丙二醛含量、脂肪酸值、過氧化值和菌落總數分別下降了37.35%、36.86%、16.51%和60.66%，達到了較好的保鮮效果。石娜娜等以殼聚糖為原料，經咖啡酸改性制備咖啡酸接枝殼聚糖復合膜進行薏仁米保鮮，與聚乙烯膜、殼聚糖膜相比，咖啡酸接枝殼聚糖復合膜能顯著降低薏仁米在貯藏期間的微生物數量，維持脂肪酸組成及相對含量穩定。

04

結 語

近年來，多酚基復合膜在食品包裝保鮮領域備受青睞，因其具備抗氧化、抑菌、環境響應及阻隔等性能。這些功能的實現，依賴于多酚與膜材料的相互作用及多尺度結構設計。當前研究通過多酚種類選擇、負載策略創新、成膜工藝升級等多方面對多酚基復合膜進行性能優化，同時探討了多酚基復合膜多種功能性的作用機理和食品保鮮應用效果。然而，該領域仍面臨著一些挑戰：1）機械性能的動態穩定性，特別是在溫度、濕度波動條件下，如冷鏈物流中的反復凍融或常溫倉儲的季節性濕度差；2）活性成分穩定性，多酚物質在加工、儲存和使用過程中受到光照、溫度、濕度等環境因素導致的化學降解；3）釋放動力學的精準調控，多酚物質的釋放條件和釋放速率的精準控制。后續研究進程可從以下維度展開深入探究：1）通過引入多元化材料和采用多層結構設計、物理/化學交聯協同增強材料的機械性能；2）采用微膠囊雙層包埋、3D打印成型以及天然抗氧化劑復配等提高多酚物質穩定性；3）開發溫度、pH值敏感材料或者酶控釋放體系，實現多酚物質的按需控釋。隨著改性技術的發展，多酚基復合膜材料將迎來發展機遇，從而在食品包裝領域發揮潛力，為維持食品品質和提升食品安全提供創新性的解決方案。

通信作者：

王蕾副研究員

成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室

本碩博畢業于浙江大學，主要從事農產品物流保鮮材料研究，以生鮮果蔬品質保持與營養提升為目標，解析活性組分代謝網絡與分子機制，揭示供應鏈環境脅迫調控活性組分代謝機理及關鍵靶點。以多糖和蛋白質等生物基天然大分子為原料合成水凝膠，靶向研發果蔬品質與營養提升綠色保鮮劑和保鮮材料。相關成果發表

SCI收錄論文38 篇，其中以第一/通信作者發表在《Small》《Food Hydrocolloids》《Food Chemistry》《Postharvest Biology and Technology》等食品/材料權威期刊發表SCI收錄論文12 篇，EI收錄論文2 篇，授權國家發明專利6 件；主持四川省科技廳面上項目1 項，獲中國商業聯合會科學技術獎特等獎1 項；學術兼職包括中國農學會農產品物流分會理事，《Agricultural Products Processing and Storage》《Food & Medicine Homology》青年編委，《Horticulturae》客座編輯等。

第一作者：

李中珍在讀碩士研究生，成都大學食品與生物工程學院食品加工與安全專業2024級碩士研究生，研究方向為農產品保鮮材料。

引文格式：

李中珍, 周麗嬌, 王蕾, 等. 多酚基復合膜的制備及食品保鮮應用進展[J]. 食品科學, 2025, 46(16): 398-410. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250120-146.

LI Zhongzhen, ZHOU Lijiao, WANG Lei, et al. Recent advances in the preparation and application of polyphenolbased composite films in food preservation[J]. Food Science, 2025, 46(16): 398-410. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250120-146.

實習編輯：李雄；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、 重慶三峽科技大學 、西華大學、成都大學、四川旅游學院、北京聯合大學、 中國-匈牙利食品科學“一帶一路”聯合實驗室（籌）、 普洱學院 共同主辦 的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽農業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、安徽省農科院農產品加工研究所、安徽科技學院、皖西學院、黃山學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“第六屆食品科學與人類健康國際研討會”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到）在中國 安徽 合肥召開。

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