改性多孔淀粉包埋肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊的制備及性質(zhì)研究

曹俊英， 徐 超， 章 中*

（1. 寧夏大學(xué) 食品與葡萄酒學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏昊王米業(yè)集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750021）

焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）是一種常見的食品添加劑，通常被用在果蔬的保鮮中，尤其在葡萄的保鮮中較為常見；肉桂精油（CEO）因其具有較強(qiáng)的抑菌效果而得到廣泛的使用。 在保鮮行業(yè)，通常將單一的焦亞硫酸鈉或者肉桂精油應(yīng)用在果蔬中，二者同時應(yīng)用鮮少報道。

微膠囊的壁材起著固定和包覆的作用，壁材應(yīng)具有較好的乳化性及穩(wěn)定性[1-3]，因此微膠囊壁材的選擇至關(guān)重要。 單一的多孔淀粉也可以用作壁材，但是制備出的微膠囊并不穩(wěn)定。 目前多項研究表明，兩種或兩種以上壁材的復(fù)合使用有利于提高微膠囊負(fù)載量以及穩(wěn)定性等。 黃原膠是相對長的剛性陰離子多糖，由微生物發(fā)酵產(chǎn)生，是一種非吸附性多糖，具有高表觀黏度、強(qiáng)剪切稀化特性和強(qiáng)增稠能力[3]。 因此，作者選用改性碎米多孔淀粉與黃原膠復(fù)合后，對肉桂精油和焦亞硫酸鈉進(jìn)行包埋形成微膠囊，研究其緩釋和抑菌效果，后續(xù)可以應(yīng)用在果蔬的保鮮領(lǐng)域中。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

改性多孔淀粉：作者所在實驗室自制；黃原膠（AR）、焦亞硫酸鈉（AR）：上海麥克林生化科技有限公司產(chǎn)品；肉桂精油：吉安市華碩香料油有限公司產(chǎn)品；無水乙醇（AR）：天津市大茂化學(xué)試劑廠制造；二氧化硫速測盒：廣東達(dá)元綠洲食品安全科技股份有限公司產(chǎn)品；大腸桿菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌：寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點實驗室提供；一次性培養(yǎng)皿：浙江博美特醫(yī)用塑料有限公司產(chǎn)品；LB 培養(yǎng)基、YPD 培養(yǎng)基： 北京索萊寶科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 實驗儀器與設(shè)備

TCL-10B 高速離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠制造；FTIR S2 傅里葉變換紅外光譜儀： 美國PERKIN ELMER 公司產(chǎn)品；ZEISS EV018 掃描電鏡： 德國卡爾蔡司公司產(chǎn)品；UV-9000S 雙光束紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司產(chǎn)品；JDG-0.2 真空凍干試驗機(jī)： 蘭州科進(jìn)真空凍干技術(shù)有限公司產(chǎn)品；Agilent7890B-5977B 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：安捷倫公司產(chǎn)品；BSP-250 生化培養(yǎng)箱： 上海博訊實業(yè)有限公司產(chǎn)品醫(yī)療設(shè)備廠制造；LRH-150-B 生化培養(yǎng)箱： 韶關(guān)市泰宏醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；D8 A25型X 射線衍射儀：德國布魯克有限公司產(chǎn)品；FA25超凈工作臺： 北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司產(chǎn)品；均質(zhì)機(jī)：佛魯克（上海）有限公司產(chǎn)品；高壓滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠制造。

1.3 實驗方法

1.3.1 肉桂精油的GC-MS 成分測定 使用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測量肉桂精油的成分。 色譜柱為DB-5MS 毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。 離子源溫度為230 ℃，電離電壓為70 eV。 初始柱溫50 ℃，保持5 min； 以5 ℃/min 速度升至150 ℃， 并保持2 min；然后以10 ℃/min 升至280 ℃，保持5 min；最后進(jìn)入質(zhì)譜進(jìn)行定性分析[4-7]。

1.3.2 改性碎米多孔淀粉包埋肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊的制備 根據(jù)Li 等的方法[8]做了簡單的修改，稱取0.25 g 黃原膠放入熱水中，同時進(jìn)行攪拌，黃原膠完溶解后，用高速均質(zhì)機(jī)均質(zhì)2 min，靜置24 h 后冷藏備用。 吸取3.35 mL 肉桂精油加入5.0 g 改性碎米多孔淀粉中，混合均勻，用保鮮膜封口后在冰箱冷藏30 min 后取出，稱取多孔淀粉質(zhì)量1%的焦亞硫酸鈉溶解在黃原膠溶液中，再加入改性多孔淀粉和肉桂精油中，溫和均質(zhì)2 min，在磁力攪拌1 h，待溶液冷卻至室溫后，放入冰箱中冷藏靜置24 h，離心后冷凍干燥5 h，將樣品放在棕色玻璃瓶中并保存在冰箱（4 ℃）中備用。 其他配制比例微膠囊按上述方法進(jìn)行制備。

1.3.3 包埋率的測定 焦亞硫酸鈉包埋率用二氧化硫試劑盒測定。 肉桂精油包埋率測定：精確稱量0.1 g 微膠囊樣品并與10 mL 無水乙醇混合，使用渦旋器渦旋分散5 min， 浸泡24 h， 使微膠囊充分釋放，將該溶液用無水乙醇定容至50 mL 后，從中取10 mL 液體，以2000 r/min 的速度離心10 min，取上清液1 mL 用無水乙醇定容至10 mL， 使用紫外可見分光光度計測定其在287 nm 處的吸光度， 利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算上清液中肉桂精油的體積[9]。 用以下方程式計算肉桂精油包埋率：

式中：I 為包埋率，%；n1、n2分別代表被包裹入微膠囊的精油總體積和開始加入精油的總體積，mL。

1.3.4 微膠囊的形態(tài)表征 在粘貼有導(dǎo)電雙面膠帶的鋁制樣品架上均勻地涂覆少許原淀粉、超聲處理淀粉和改性多孔淀粉粉末，用金濺射涂布機(jī)在真空狀態(tài)下給樣品鍍一層薄薄的金層，通過SEM 在3 kV 的加速電壓下對淀粉的表面形態(tài)特征予以觀察。

1.3.5 淀粉顆粒X-晶體射線衍射測定 使用X 射線衍射儀（XRD）分析樣品的結(jié)晶形態(tài)及結(jié)晶度。 樣品于45 ℃烘箱中烘干處理12 h。 在40 kV 的電壓和40 mA 的電流下運(yùn)用Cu-Kα 輻射 （K-Alpha1=1.540598，K-Alpha2=1.544426，K-Alpha2/K-Alpha1=0.5）。 固定發(fā)散狹縫值為0.38 mm，規(guī)定5～40°（2θ）掃描范圍。

1.3.6 傅里葉變換紅外光譜分析 用FTIR S2 傅里葉變換紅外光譜儀測定改性碎米多孔淀粉和微膠囊的紅外光譜。 將不同樣品與固體KBr 粉末混合，并將約40 mg 該混合物顆粒干燥制成片劑進(jìn)行測定。 在500～4000 cm-1的波數(shù)范圍內(nèi)記錄透射率。

1.3.7 微膠囊緩釋性能測定 肉桂醛累積釋放率的測定[10]：選取包埋率最佳的肉桂精油微膠囊、肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊，分別記作MPS/XG-CEO和MPS/XG-CEO/Na2S2O5，對這2 組微膠囊進(jìn)行肉桂醛累積釋放率的測定。 具體測定方法：挑選2 個相同規(guī)格的敞口杯， 用蒸餾水清洗干凈烘干后備用，分別稱取一定質(zhì)量的2 種微膠囊放置于杯中，避光、敞口、室溫放置，每隔4 d 測定其釋放率。

二氧化硫累積釋放率的測定：選取包埋率最佳的含有焦亞硫酸鈉的微膠囊 （MPS/XG-CEO/Na2S2O5）組進(jìn)行二氧化硫累積釋放率的測定。 具體測定方法：挑選相同規(guī)格的帶蓋保鮮盒，用蒸餾水清洗干凈烘干后備用，稱取一定質(zhì)量的微膠囊放置于保鮮盒中，室溫封口放置，每隔4 d 用二氧化硫試劑盒測定二氧化硫釋放率。

1.3.8 微膠囊的抑菌效果實驗 分別制備LB 培養(yǎng)基和YPD 培養(yǎng)基備用。 選取大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌作為供試菌種。 分為3 組：肉桂精油組、MPS/XG-CEO 組和MPS/XG-CEO/Na2S2O5組。利用梯度稀釋法將過夜培養(yǎng)的大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、 酵母菌和霉菌的菌懸液稀釋至一定濃度，取100 μL 用涂布棒均勻涂在平板上，用已滅過菌的濾紙片分別浸泡精油和微膠囊濕囊后平穩(wěn)置于已接好菌的平板培養(yǎng)基中間， 用無菌水作為對照組，每組設(shè)3 個平行，將上述平板分別置于37、28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，采用十字交叉法測定菌圈直徑[11]，取平均值。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理 采用Origin 8.0、TBtools 和The Unscrambler X 10.4 軟件構(gòu)建圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉桂精油的GC-MS 成分分析

為了探究肉桂精油中起抑菌作用的主要物質(zhì)，采用GC-MS 對肉桂精油的化學(xué)成分進(jìn)行檢測 （見圖1），計算結(jié)果如表1 所示。由此表可知，共鑒定出21 種肉桂精油化合物， 占肉桂精油總質(zhì)量的99.99%， 其中相對含量較多的主要成分為醛類（78.85%），在醛類中又主要以肉桂醛（46.17%）和2’-甲氧基肉桂醛（20.09%）為主，此結(jié)果和孫鳳蕊的結(jié)果[12]一致。

表1 肉桂精油的成分Table 1 Components of cinnamon essential oil

圖1 肉桂精油的總離子流圖Fig. 1 Total ion flow diagram of cinnamon essential oil

圖2 是肉桂精油成分的TBtools 聚類熱圖分析。 對同種肉桂精油樣品成分進(jìn)行了3 次平行聚類分析，以熱圖的形式顯示結(jié)果。 由圖2 可以看出，肉桂精油揮發(fā)性成分主要分為5 類： 醛類、 酯類、醇類、烯類、酚酸類；醛類中又主要以肉桂醛占比最多（66.26%）。

圖2 肉桂精油的TBtools 聚類熱圖分析Fig. 2 TBtools heat map analysis of cinnamon essential oil

由圖3 可知，3 次肉桂精油樣品點之間的距離較近或重疊， 說明肉桂精油樣品的3 次重復(fù)性較好，得到的數(shù)據(jù)較穩(wěn)定[13]；共提取出2 個主要揮發(fā)成分， 第一主成分PC-1 肉桂醛對抑菌效果的貢獻(xiàn)率為100%， 這和肉桂精油定性化合物鑒定報告結(jié)果相同，基本代表了肉桂精油樣品的全部特征信息[14]，說明肉桂精油中起抑菌作用的主要物質(zhì)是肉桂醛。該結(jié)果和圖2 肉桂精油成分的TBtools 聚類熱圖分析結(jié)果相似。

圖3 肉桂精油PCA 分析Fig. 3 PCA analysis of cinnamon essential oil

2.2 微膠囊的包埋率計算

用MPS/XG 作為雙壁材包埋CEO 和Na2S2O5的多種微膠囊的CEO 包埋率和Na2S2O5包埋率如表2～3 所示。 肉桂精油微膠囊 （MPS/XG-CEO）中CEO 的包埋率隨著MPS/XG 質(zhì)量比減少和肉桂精油的添加量的增多而隨之提高， 但影響不顯著，可能是由于改性多孔淀粉的黏度到了一定程度后其變化不再顯著提高CEO 的包埋率和Na2S2O5的包埋率[15]。芯材中CEO 與MPS 體積質(zhì)量比為0.67 mL∶1 g 和0.78 mL∶1 g 時肉桂精油的包埋率相差 （1.5±0.5）%，相差范圍較小，考慮到肉桂精油的成本，選取肉桂精油添加量為0.67 mL/g（以改性多孔淀粉質(zhì)量計）； 肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊 （MPS/XGCEO/Na2S2O5）中CEO 的包埋率和Na2S2O5的包埋率有著同樣的現(xiàn)象。 因此，制備肉桂精油微膠囊（MPS/XG-CEO）的最適條件是m（MPS）∶m（XG）=20∶1、V （CEO）∶m （MPS）=0.67 mL∶1 g，CEO 的包埋率為69.75%； 制備肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊（MPS/XG-CEO/Na2S2O5）的最適條件是m（MPS）∶m（XG）=20∶1、V（CEO）∶m（MPS）=0.67 mL∶1 g，m（Na2S2O5）∶m（MPS）=1∶100，CEO 的包埋率為68.73%，Na2S2O5的包埋率為72.42%；總體而言，改性多孔淀粉和黃原膠作壁材具有良好的負(fù)載肉桂精油和焦亞硫酸鈉的潛力。

表2 肉桂精油微膠囊的包埋率Table 2 Embedding rate of CEO microcapsules

表3 肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊的包埋率Table 3 Embedding rate of CEO and Na2S2O5 microcapsules

2.3 微膠囊的形態(tài)表征

通過圖4 發(fā)現(xiàn)，經(jīng)冷凍干燥后的微膠囊在外觀上和改性多孔淀粉相似， 因內(nèi)部吸附了肉桂精油、焦亞硫酸鈉，壁材添加了黃原膠的原因，微膠囊球的棱角略減弱，表面略光滑，說明黃原膠的加入可能使得通過非共價鍵結(jié)合的多孔改性淀粉和肉桂精油結(jié)合更加牢固[16]。

圖4 微膠囊和改性多孔淀粉的SEM 圖像Fig. 4 SEM images of microcapsules and MPS

2.4 微膠囊的XRD 分析

為了研究包埋對肉桂精油和焦亞硫酸鈉結(jié)晶度的影響， 進(jìn)行了XRD 測定。 MPS、Na2S2O5、XG、MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5、MPS/XG 的XRD 光譜圖在2θ 為5～40°的特征衍射峰如圖5 所示。原始Na2S2O5在19、20、21、22、32、34、37°處顯示特征峰。 但觀察圖5 中的MPS/XG-CEO/Na2S2O5曲線發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)焦亞硫酸鈉被包埋在MPS/XG 中時，焦亞硫酸鈉的以上特征峰消失，這說明焦亞硫酸鈉已被成功包埋[17]。MPS/XG-CEO 微膠囊的XRD 圖譜與普通MPS/XG 的XRD 圖譜不同。 MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5微膠囊的圖譜均顯示4 個主要峰，分別位于2θ 為15.9、17.02、17.36、22.9°，以及2θ 為15.1、16.86、17.01、22.6°， 與MPS、MPS/XG 相比，微膠囊的特征峰都發(fā)生了向左偏移。 MPS 光譜峰變化 表 明，MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5的絡(luò)合是成功的。 Munhuweyi 等也報道了對于肉桂精油在微膠囊中的包封[16]，與本文中結(jié)論類似。

圖5 MPS、Na2S2O5、XG、MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5、MPS/XG 的X 晶體衍射圖Fig. 5 X crystal diffraction pattern of MPS、Na2S2O5、XG、MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5、MPS/XG

2.5 微膠囊的FTIR 分析

將肉桂精油和焦亞硫酸鈉及改性多孔淀粉和黃原膠的FTIR 光譜與MPS/XG、MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5進(jìn)行了比較（見圖6），以確定壁材（MPS/XG）和芯材（肉桂精油和焦亞硫酸鈉）直接的相互作用。 肉桂精油在1626 cm-1和1677 cm-1處顯示特征峰， 對應(yīng)于苯環(huán)的拉伸吸收和醛基的C=O 的拉伸[18]；肉桂精油在748 cm-1和682 cm-1處的明顯吸附峰分別歸因于苯環(huán)和烯烴的C—H 振動。 傅里葉變換紅外光譜分析表明，在將肉桂精油包含到改性多孔淀粉和黃原膠基質(zhì)中時，微膠囊的特定波段位置存在差異。 由于在微膠囊形成過程中客體分子失去振動和彎曲， 對于MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5的紅外光譜， 兩個FTIR 波段幾乎完全被非常強(qiáng)烈和寬廣的MPS 波段所掩蓋。所制備的微膠囊在3430-1和3438 cm-1處的—OH 基團(tuán)的吸收帶經(jīng)歷了光譜的顯著展寬， 并且峰向較低頻率3390 cm-1移動。 微囊化后FTIR 的變化表明肉桂精油、焦亞硫酸鈉和改性多孔淀粉之間通過氫鍵發(fā)生了相互作用， 此外，MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5的微膠囊中CEO 的吸收在748 cm-1處消失，在1124 cm-1處的吸收減弱，在2927 cm-1處的吸收加強(qiáng)；MPS/XG-CEO/Na2S2O5的微膠囊中Na2S2O5的吸收在651 cm-1處消失，在1185 cm-1處的吸收減弱，在1630 cm-1處的吸收加強(qiáng)。紅外光譜吸收的變化表明肉桂精油和Na2S2O5與改性多孔淀粉和黃原膠相互作用形成了MPS/XG-CEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5， 與Yang 等 的 研 究 結(jié) 果[15]類似。

圖6 肉桂精油、 改性多孔淀粉、Na2S2O5、 XG、MPS/XGCEO、MPS/XG-CEO/Na2S2O5、 MPS/XG 的傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 6 Fourier infrared spectra of cinnamon essential oil，MPS，Na2S2O5，XG，MPS/XG-CEO，MPS/XGCEO/Na2S2O5，MPS/XG

2.6 微膠囊的緩釋性能分析

如圖7 所示，常溫貯藏期間，2 組微膠囊包埋的肉桂精油中主要成分肉桂醛的累積釋放率逐步增加，說明肉桂醛在被改性多孔淀粉和黃原膠包埋后能夠逐步釋放到環(huán)境中，結(jié)果證實了以改性多孔淀粉和黃原膠為壁材制備的微膠囊能夠有效控制肉桂精油的釋放，減少肉桂精油損失[18]。 2 組微膠囊在前3 天的釋放速率都明顯較快，這是因為剛開始的時候微膠囊內(nèi)部含有較多的肉桂精油，較大的內(nèi)外壓力差造成的[19]。 經(jīng)過24 d 的釋放后，MPS/XGCEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5的累積釋放率分別為73.00%、77.88%，釋放速率相當(dāng)。

圖7 室溫24 d 內(nèi)微膠囊中肉桂醛累積釋放率Fig. 7 Cumulative release rate of cinnamaldehyde in microcapsules within 24 days at room temperature

改性多孔淀粉和黃原膠包埋肉桂精油和焦亞硫酸鈉后，焦亞硫酸鈉通過與散布在微膠囊周圍的水蒸氣反應(yīng)，生成二氧化硫，再通過改性多孔淀粉上的孔洞來擴(kuò)散和釋放[20]。 如圖8 所示，貯藏期間，MPS/XG-CEO/Na2S2O5中二氧化硫累積釋放率逐步增加，前期和后期釋放速率緩慢，中間釋放速率稍快，可能是儲藏中期保鮮盒中的水蒸氣增多，導(dǎo)致濕度增多，二氧化硫的釋放率變快，說明焦亞硫酸鈉在被改性多孔淀粉和黃原膠包埋后能夠生成二氧化硫并逐步釋放到環(huán)境中。 結(jié)果證實了以改性多孔淀粉和黃原膠為壁材制備的焦亞硫酸鈉微膠囊能夠有效控制二氧化硫的釋放。

圖8 24 d 內(nèi)微膠囊中二氧化硫累積釋放率Fig. 8 Cumulative release rate of sulfur dioxide in microcapsules within 24 days

2.7 微膠囊的抑菌效果分析

肉桂精油和其微膠囊對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌的抑制效果如表4 所示。 由表中可以看出，在對大腸桿菌的抑制實驗中：第1 天時，肉桂精油組、MPS/XG-CEO 組和MPS/XG-CEO/Na2S2O5組的抑菌圈直徑分別是19.68、14.12、15.89 mm，第2 天時分別為9.63、12.19、13.48 mm，可見第1 天肉桂精油的抑菌圈直徑大于兩組微膠囊的抑菌圈直徑，但是在第2 天快速下降，而兩組微膠囊的抑菌圈直徑下降速度平緩；第3 天時，肉桂精油組的抑菌圈直徑下降至5.26 mm，MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5兩組微膠囊的抑菌圈直徑分別為10.27、11.24 mm。

表4 肉桂精油和微膠囊對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌的抑菌效果Table 4 Antibacterial effect of cinnamon essential oil and its microcapsules on E. coli，Bacillus subtilis， yeast and mold

在對枯草芽孢桿菌的抑制實驗中： 第1 天時，肉桂精油組、MPS/XG-CEO 組和 MPS/XG-CEO/Na2S2O5組的抑菌圈直徑分別是21.86、18.36、19.63 mm，第2 天時分別為9.32、16.35、18.26 mm，可見第1 天肉桂精油的抑菌圈直徑大于兩組微膠囊的抑菌圈直徑，但是在第2 天快速下降，而兩組微膠囊的抑菌圈直徑下降速度平緩；第3 天時，肉桂精油的抑菌圈直徑下降至6.37 mm，MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5兩組微膠囊的抑菌圈直徑分別為13.65、15.39 mm。

在對酵母菌的抑制實驗中：第1 天時，肉桂精油 組、MPS/XG-CEO 組 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5組的抑菌圈直徑分別是41.02、32.25、36.59 mm， 第2天時分別為28.36、29.59、35.24 mm， 可見第1 天肉桂精油的抑菌圈直徑大于兩組微膠囊的抑菌圈直徑，但是在第2 天快速下降，而兩組微膠囊的抑菌圈直徑下降速度平緩；第3 天時，肉桂精油的抑菌圈直徑下降至14.23 mm，MPS/XG-CEO 和MPS/XG-CEO/Na2S2O5兩組微膠囊的抑菌圈直徑分別為27.65、33.56 mm。

在對霉菌的抑制實驗中：第1 天時，肉桂精油組、MPS/XG-CEO 組和MPS/XG-CEO/Na2S2O5組的抑菌圈直徑分別是44.38、42.41、43.30 mm， 第2 天時分別為29.31、35.24、39.53 mm， 可見第1 天肉桂精油的抑菌圈直徑大于兩組微膠囊的抑菌圈直徑，但是在第2 天快速下降，而兩組微膠囊的抑菌圈直徑下降速度平緩；第3 天時，肉桂精油的抑菌圈直徑下降至15.61 mm，MPS/XG-CEO 和MPS/XGCEO/Na2S2O5兩組微膠囊的抑菌圈直徑分別為30.28、36.56 mm。

實驗結(jié)果表明肉桂精油和其微膠囊對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌的抑制效果存在共同的特點（見圖9）。隨著實驗時間的增加，純?nèi)夤鹁图捌湮⒛z囊的抗菌活性隨之減弱，微膠囊表現(xiàn)出比純?nèi)夤鹁透志玫目咕阅躘12]。 培養(yǎng)24 h后，純?nèi)夤鹁图捌湮⒛z囊對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌都具有明顯的抑制作用，且純?nèi)夤鹁偷囊志χ睆阶畲?，但?dāng)培養(yǎng)時間延長至48～72 h 時，純?nèi)夤鹁偷囊志Ч黠@降低，反而微膠囊的抑菌效果較好。 這是由于肉桂精油極其不穩(wěn)定，極易揮發(fā)，在第1 天就大量釋放出來，而微膠囊里的改性多孔淀粉和黃原膠可以良好地保護(hù)肉桂精油，降低其不穩(wěn)定性，使得抑菌物質(zhì)慢慢釋放，延長肉桂精油的抑菌作用發(fā)揮時間[21-22]。 另外，對比表4 和圖9 可知，肉桂精油及其微膠囊對霉菌和酵母菌的抑制作用強(qiáng)于枯草芽孢桿菌和大腸桿菌，且在抑制效果的持久力方面，肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊（MPS/XG-CEO/Na2S2O5）的抑菌時間最長，肉桂精油微膠囊（MPS/XG-CEO）次之，純?nèi)夤鹁妥畈睢?肉桂精油中的肉桂醛等物質(zhì)會使細(xì)胞內(nèi)含物向外滲透，阻礙細(xì)胞正常代謝最終導(dǎo)致死亡[23]，霉菌和酵母菌的化學(xué)組成相對簡單，而大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的結(jié)構(gòu)較為豐富，這類型結(jié)構(gòu)對細(xì)胞有一定程度的保護(hù)效果[24]。將肉桂精油微膠囊化后，肉桂精油的揮發(fā)性成分受到保護(hù)，并且這些揮發(fā)性成分在微膠囊化后損失緩慢且較少。 因此，微膠囊中肉桂精油強(qiáng)大的抗菌性能得以長期保留[12]。

圖9 肉桂精油和其微膠囊對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌的抑菌效果Fig. 9 Antibacterial effect of cinnamon essential oil and its microcapsules on E. coli, Bacillus subtilis, yeast and mold

3 結(jié)語

在常溫環(huán)境中，兩組微膠囊包埋的肉桂醛的累積釋放率逐步增加，證實了以改性多孔淀粉和黃原膠為壁材制備的微膠囊能夠有效控制肉桂精油的釋放，減少精油揮發(fā)；儲藏期間，肉桂精油和焦亞硫酸鈉微膠囊（MPS/XG-CEO/Na2S2O5）中的二氧化硫的累積釋放率也逐步增加；通過濾紙片法分析了肉桂精油及其兩組微膠囊對大腸桿菌、 枯草芽孢桿菌、酵母菌和霉菌的抑菌效果，結(jié)果表明對4 種菌均有明顯的抑制效果，且根據(jù)敏感指數(shù)大小，4 種菌的排序為霉菌＞酵母菌＞枯草芽孢桿菌＞大腸桿菌。上述結(jié)論表明，肉桂精油和焦亞硫酸鈉被微膠囊化后，其穩(wěn)定性得到了顯著提高，為植物精油和焦亞硫酸鈉的應(yīng)用拓寬了范圍，因此可以更好地將兩種類型物質(zhì)微膠囊應(yīng)用在保鮮領(lǐng)域中。