肉桂醛微膠囊的制備及應用進展

余春平，許春芳

（武漢能邁科實業(yè)有限公司，湖北 武漢 430000）

肉桂醛（Cinnamaldehyde） 又稱β - 苯基丙烯醛，是一種無色或淺黃色油狀液體，具有濃郁的肉桂香氣，廣泛存在于肉桂油、風信子油等精油中[1]。肉桂醛具有較強的抑菌性和良好的持香作用，是GB 2760—2016 允許使用的一種食品防腐劑和香精，在食品、醫(yī)藥、飼料等領域具有廣泛的應用。肉桂醛可溶于乙醇或乙醚、微溶于水，易揮發(fā)。且由于肉桂醛分子中存在碳碳雙鍵和醛基，在空氣中容易被氧化。此外，由于肉桂醛具有一定刺激氣味，直接應用到食品中會影響食品的風味[2]。

微膠囊技術是一種將分散的固體、液體、氣體包裹于另一種材料中而不引起化學反應的技術[3]。制成的微小粒子被稱為微膠囊，外觀近似球狀或粒狀。微膠囊由2 個部分組成：包被材料稱為壁材、被包裹的材料稱為芯材。壁材一般分為四大類：無機材料、半合成高分子材料、天然高分子材料、合成高分子材料。微膠囊技術的應用可以改變芯材物質的物理性質、保護芯材免受外界環(huán)境影響、實現(xiàn)芯材的控制釋放、掩蓋芯材的不良氣味、減少芯材的毒理作用等[4]。微膠囊技術是解決肉桂醛上述問題的手段之一，既可以改善肉桂醛的溶解性、防止肉桂醛氧化、免受環(huán)境溫度光照等的影響，也可以使肉桂醛緩慢釋放，達到持續(xù)抑菌和保持持久香氣的目的，此外也拓寬了微膠囊的應用領域。

1 肉桂醛微膠囊的制備

微膠囊壁材的選擇要視芯材的性質來選擇，兩者之間不能發(fā)生反應、不能混溶。肉桂醛微膠囊常用到的壁材包括β - 環(huán)糊精、阿拉伯膠、殼聚糖、海藻酸鈉等多糖，也包括大豆分離蛋白等蛋白質及蛋黃卵磷脂等脂質，還包括二氧化硅、碳酸鈣等無機材料。

肉桂醛微膠囊常用的壁材及制備方法見表1。

表1 肉桂醛微膠囊常用的壁材及制備方法

β - 環(huán)糊精分子是一類環(huán)狀低聚糖，立體結構是略成錐狀的圓筒型，外親水、內疏水，化學性質穩(wěn)定[5]。β - 環(huán)糊精因價格低廉易得、包封率高、空腔尺寸適中，從而廣泛應用于微膠囊的生產中；阿拉伯膠具有良好的溶解性、乳化性及成膜性而被廣泛應用于乳化型香精或其他液體物料轉變成粉末的工藝，常與明膠、麥芽糊精等復配使用，提高微膠囊的包埋率[6]；微膠囊的制備方法一般分為三大類：物理法、物理化學法和化學法[6]?；瘜W法主要是利用單體發(fā)生聚合反應，生成高分子壁材將芯材包裹形成的微膠囊，包括懸浮聚合法、界面聚合法、原位聚合法等；物理法則是讓芯材和壁材充分混合均勻、細化造粒，最后壁材凝固在芯材表面而形成微膠囊，包括噴霧干燥法、空氣懸浮法、噴霧冷凝法等；物理化學法主要是通過改變條件（如溫度、pH 值、無機鹽電、非溶劑等） 使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中凝聚出來，從而將芯材包裹形成微膠囊，包括相分離法、復合凝聚法、熔化分散法等。肉桂醛微膠囊的制備常采用噴霧干燥法、復合凝聚法、飽和水溶液法。

2 肉桂醛微膠囊的表征方法

肉桂醛微膠囊常采用掃描電鏡、紅外光譜、熱重分析、差式掃描量熱分析、粒徑分析等分析方法。楊輝等人[2]制作的肉桂醛/乙基纖維素微膠囊通過紅外光譜分析進一步解釋了微膠囊形成原理：制備好的肉桂醛微膠囊的苯基及醛基的紅外光譜特征吸收峰相較肉桂醛單體明顯減弱甚至消失。微膠囊在形成的過程中，乙基纖維素遇到水后進行自組裝形成疏水性空腔將肉桂醛的疏水基團苯基以及醛基包裹進空腔中，從而使得特征吸收峰被掩蓋。通過熱重分析同樣可以證實由于微膠囊的形成，肉桂醛的熱穩(wěn)定性提高。李萍等人[7]通過差式掃描量熱分析，發(fā)現(xiàn)肉桂醛/ β - 環(huán)糊精微膠囊在179～290 ℃內曲線平坦沒有出現(xiàn)吸熱峰，說明肉桂醛被包埋進β - 環(huán)糊精空腔形成了穩(wěn)定的包合物。

3 肉桂醛微膠囊的應用

3.1 肉桂醛微膠囊在食品中的應用

肉桂醛是我國食品領域允許添加的一種防腐劑及香精香料。由于肉桂醛抑菌譜廣，對細菌、真菌都有較強的抑制作用，且應用不受產品本身pH 值影響，因此被廣泛應用在方便面、口香糖、檳榔等休閑食品及面包、蛋糕等焙烤食品中。肉桂醛微膠囊在食品中多應用于食品的活性包裝。錢亮亮[5]采用β - 環(huán)糊精肉桂醛包合物聚乳酸膜和β - 環(huán)糊精肉桂醛包合物功能纖維對戚風蛋糕進行了抑菌試驗，發(fā)現(xiàn)添加肉桂醛的β - 環(huán)糊精聚乳酸膜和空白樣品比較，保質期可以延長5 d，添加肉桂醛的β - 環(huán)糊精功能纖維則具有較好的緩釋效果，對霉菌、細菌等都有抑制作用。楊宇帆[27]采用靜電紡絲技術制備肉桂醛活性納米纖維膜用于冷卻豬肉的保鮮中，發(fā)現(xiàn)高濃度肉桂醛復合纖維膜對冷卻豬肉能夠產生一定的抑菌保鮮效果，不僅延緩了冷卻肉TVC 值、TVB-N值、pH 值、TBARS 值和蒸煮損失的增長，同時a*值和剪切力的下降也較為緩慢。張霖雲(yún)[10]制備的肉桂醛微膠囊聚乳酸抗菌薄膜不僅抑制番木瓜的腐爛，對番木瓜的顏色變化、組織結構均有一定的保護作用，保證番木瓜的貨架期至少有20 d。

3.2 肉桂醛微膠囊在飼料中的應用

肉桂醛是天然植物成分肉桂精油的主要成分，用于動物飼料中可替代抗生素對動物起到保健功效。肉桂醛能替代保育豬和生長前期豬這2 個階段豬飼糧中金霉素、黏桿菌素和桿菌肽鋅[28-29]，能顯著降低保育豬和生長前期豬的腹瀉率和腹瀉指數(shù)，提高豬的增重和飼料轉化率。趙麗杰等人[30]在飼料中添加0.2 g/kg 包被肉桂醛（肉桂醛含量5%） 飼喂SPF雞，發(fā)現(xiàn)腸炎沙門菌感染機體后23 d，肉桂醛持續(xù)抑制了腸道模式相關識別受體的轉錄，降低炎癥細胞因子的表達，在一定程度緩解了雞炎癥反應；楊云燕等人[31]在飼料中添加0.3%的包被肉桂醛（肉桂醛含量15%） 飼喂牛犢，結果發(fā)現(xiàn)肉桂醛降低了哺乳期犢牛腹瀉率，顯著提高了斷奶后犢牛瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度，同時提高瘤胃菌群多樣性。

4 結語

微膠囊技術在提高肉桂醛穩(wěn)定性、防止肉桂醛氧化、調節(jié)肉桂醛氣味、擴展應用領域等方面有著較好的效果。目前，肉桂醛微膠囊在飼料添加劑領域已有廣泛的應用，但目前的包埋技術生產的飼料用肉桂醛微膠囊的包埋率較低，大多在20%以下；而在食品領域，大多數(shù)的應用研究都還只停留在實驗室研究階段，并未大規(guī)模生產用于實際需要。肉桂醛微膠囊實現(xiàn)大規(guī)模應用的瓶頸問題就在于制備方法。如何在實際應用中簡單高效地生產肉桂醛微膠囊，從而達到成本經(jīng)濟、包埋率高、安全環(huán)保的目的，將是今后肉桂醛微膠囊研究的重點。