肉桂醛的调味、保鲜及稳态化研究进展

陈帅，高彦祥

(中国农业大学 食品科学与营养工程学院，北京 100083)

肉桂醛(C9H8O)是一种含有醛基的芳香类化合物(见图1)，具有较强的桂皮油和肉桂油的香气且香气持久，可用于香辛料和调味品，外观呈黄色黏稠状液体，主要来源于肉桂、风信子、玫瑰和藿香等天然植物，是植物精油的主要成分之一。据报道，全世界每年在食品工业中使用的肉桂醛总量大约为18×104kg，其中95%用于调味品中，并且使用量有逐年递增的趋势[1]。肉桂醛不仅可以作为调味品原料，还能起到保鲜和抑菌作用，并且对人体安全、无毒无害[2,3]，对食品中的大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等均有很好的抑制作用[4-6]。然而肉桂醛也存在一定的缺点，在食品加工过程中，肉桂醛在光、热和氧的条件下容易分解，因此需要采取一定的措施来提高肉桂醛的稳定性，例如与抗氧化剂复配使用；通过化学衍生或取代肉桂醛分子中的活性基团；构建肉桂醛的传递载体进行保护，实现肉桂醛的稳态化。

图1 肉桂醛的化学结构式Fig.1 Chemical structure of cinnamaldehyde

目前关于肉桂醛的研究成果较多，也有一些综述性论文，但是主要论述肉桂醛的理化性质、制备方法及化学合成等[7，8]。对于肉桂醛的调味作用、抑菌保鲜作用以及肉桂醛的稳态化措施还缺乏相应的总结和探讨。因此，本文结合国内外的文献报道，综述了肉桂醛在食品调味和保鲜方面的相关研究，探讨了提高肉桂醛稳定性的不同方法及其利与弊，旨在为肉桂醛在食品和调味品中的开发、应用提供参考。

1 肉桂醛的调味作用

肉桂香气浓烈，入口先甜后辣，在复合调味品中常用作配香原料，是五香粉、十三香及卤肉料的主要香辛料成分之一。肉桂的主要呈味贡献是肉桂醛，肉桂醛具有较好的持香作用，沸点为250～252 ℃,相比于其他香料成分的沸点较高，香味更持久。在制作卤味食品过程中，肉桂醛可起到增香去腥的作用，并且是改善卤制品风味的一种重要香辛料成分之一[9]。例如，在制作道口烧鸡的过程中，常需要加入肉桂、陈皮、豆蔻、良姜、丁香、砂仁、草果和白芷8种香辛料[10]，气相-质谱分析结果显示，添加肉桂粉可使鸡肉新增7种风味成分，其中主要是肉桂醛以及肉桂醛与鸡肉中的蛋白水解物和脂肪氧化物反应生成的呈味物质[11]。利用含有肉桂醛的调料腌制烤鸡翅，不仅能够提供独特的风味，还能有效避免腌制过程中受到微生物的污染[12]。此外，肉桂醛还可以用于休闲食品中，例如在薯片、糖果以及面筋制品中，适量添加肉桂醛不仅可以提高风味，改善品质，还可以替代山梨酸钾、丙酸钙等防腐剂。肉桂醛也能赋予果汁饮料、蛋糕点心和冰激凌独特的口感和风味，在食品中应用前景广阔。

除了在食品中调味之外，肉桂醛还可以应用于牙膏和口香糖中，用于改善口腔异味，口腔中的微生物分解食物残渣，产生易挥发的成分，从而产生口臭。将肉桂醛添加于胶基口香糖中，可使口腔中的细菌减少50%，并且具有持久的香味。此外，也可以将肉桂醛制备成喷雾制剂，起到清除异味的作用。

2 肉桂醛的保鲜作用

微生物是破坏食物新鲜度的一个重要因素，水果和蔬菜等容易受细菌等微生物感染发生腐败变质。果蔬产业具有季节性、地域性和易腐性的特点，解决果蔬保鲜问题，不仅能够增加果蔬产业的经济效益，而且也能保障人们日常生活必需食物的供应。

肉桂醛具有很好的抑菌保鲜效果，对细菌和真菌等微生物都有较强的抑制能力[13-15]。肉桂醛能够使细菌的细胞膜破裂，使细菌在细胞分裂时产生畸变和异常分裂，从而对细菌的正常生长和繁殖产生直接抑制作用，导致其外观形态发生明显变化[16]。此外，肉桂醛还对细菌的内部细胞质产生一定的作用，使细菌的细胞膜和细胞壁的分离,细胞溶解，细胞质浓缩和泄露，肉桂醛能够与DNA发生相互作用影响细菌DNA的正常合成[17]，并且能够改变细菌内部的离子(Ca+, K+和 H+等)的平衡[18-20]，最终使细菌发生解体和死亡。

研究表明，通过肉桂醛精油熏蒸的西红柿可以在4 ℃贮藏10天保持品质不变[21]。利用肉桂醛熏蒸猕猴桃，能够将猕猴桃的保鲜期延长12天，而且能使猕猴桃内的酚类和黄酮含量比对照组高50%左右[22]。除了熏蒸，还可以将肉桂醛配成一定的溶液进行喷洒，能够抑制包心菜和莴苣上大多数微生物的生长，在4 ℃下贮藏15天仍然不变质，并且对蔬菜的颜色和质构无明显影响[23]。不同剂量的肉桂醛对微生物的抑制程度是不同的，60 μL/mL肉桂醛可以抑制灰葡萄孢菌的孢子萌发；200 μL/mL肉桂醛能够破坏灰葡萄孢菌菌丝细胞膜的选择渗透性，从而致使细胞内营养物质的渗漏，起到灭菌效果；4000 μL/mL肉桂醛能够在西红柿贮藏过程中起到持久的保鲜和抑菌作用[24]。虽然肉桂醛在果蔬保鲜方面取得良好的效果，但是使用过程中应当注意剂量-效应关系，低剂量的肉桂醛难以起到保鲜效果，而高剂量的肉桂醛容易使果蔬表面发生褐变，产生异味[25]。因此，对于不同种类的果蔬，因其易感染的微生物类型不同，果皮、菜叶的细胞组织结构不同，需要根据实际情况，选用适宜的肉桂醛剂量。

3 肉桂醛的稳态化研究

3.1 肉桂醛与抗氧化剂复配

虽然肉桂醛在食品调味和保鲜等方面具有很多优点，但是肉桂醛自身也存在着一定的问题，肉桂醛分子对光、热、氧的稳定性较差，容易受到自由基的攻击而发生降解，降解产物为苯甲醛和乙二醛，这2种物质都具有一定的刺激性，而且使肉桂醛丧失了调味功能和保鲜作用。因此，需要探究提高肉桂醛稳定性的方法，以避免肉桂醛的降解。

将肉桂醛与其他抗氧化剂复配使用是一种最直接的保护方式。酚类物质的抗氧化作用一般强于醛类物质，将肉桂醛与天然多酚复配使用，可以保护肉桂醛，降低氧化。例如肉桂醛和香芹酚二者复配后，肉桂醛的稳定性得到提高，而且表现出更加高效的抑菌作用[26]。肉桂醛与百里香酚、丁香酚和黄连素进行复配，研究发现肉桂醛和百里香酚复配后的抗氧化作用和抑菌作用最好[27]。通过肉桂醛与抗氧化剂复配的保护方式具有一定的局限性，一方面抗氧化剂的引入可能会干扰肉桂醛的呈味效果，另一方面也增加了经济成本，并且保护作用也无法持久，随着抗氧化剂的消耗，肉桂醛最终也不可避免地降解。因此这种方法并不能从根本上解决问题。

3.2 肉桂醛的化学改性

对肉桂醛分子进行化学改性，可以在肉桂醛的苯环基团上邻位、间位和对位，以及丙烯醛基团上的活性位点引入取代基，取代或屏蔽肉桂醛分子中的活性位点，是提高肉桂醛化学稳定性的一种有效办法，并且能够延长肉桂醛的抗菌时间，甚至增强其抗菌效果[28]。例如在肉桂醛苯环邻位上通过甲基或甲氧基取代氢原子可以制备2-甲基肉桂醛和邻甲氧基肉桂醛，在丙烯醛基团的α碳原子上连接甲基或溴原子生成α-甲基肉桂醛和2-溴-肉桂醛，或者将丙烯醛基团的双键加氢生成氢化肉桂醛等，见图2。

图2 肉桂醛衍生物的化学结构式Fig.2 Chemical structure of cinnamaldehyde derivatives

虽然通过化学改性能够实现提高肉桂醛稳定性的目的，但是化学改性仍有一些弊端，例如肉桂醛分子上发生取代反应生成的产物是否对肉桂醛的呈味效果产生影响，改性后的肉桂醛衍生物是否对人体安全无毒等问题需要进行更深入的研究。据报道，2-溴-肉桂醛对人体具有较大的刺激性，可导致皮肤产生水肿、红斑等现象[29]。因此，将新型肉桂醛衍生物应用于食品和调味品，仍需要进行毒理学试验和安全性评价。

3.3 肉桂醛的包埋与保护

通过设计和制备传递载体来提高肉桂醛的稳定性是一种新思路。近年来，以蛋白质、多糖和脂类等可食用材料制备传递载体来包埋天然活性成分逐渐成为研究热点，例如微胶囊、环糊精包合物和脂质体等[30-33]。这些传递载体不仅可消化降解，而且安全无毒[34]，通过包埋肉桂醛，隔离肉桂醛与光、热、氧的接触，从而能够提高肉桂醛的理化稳定性。肉桂醛的传递载体可以广泛地应用于饮料调味，肉类、果蔬保鲜，以及抑菌型食品包装材料等[35,36]，在食品和调味品中的应用前景非常好。

微胶囊是一种利用物理和化学方法将易挥发、不稳定的物质包封在具有一定成膜性的材料里，形成粒径在微米级的胶囊[37,38]。微胶囊能够显著提高肉桂醛的耐热稳定性和贮藏稳定性，以大豆分离蛋白和麦芽糊精为壁材制备的肉桂醛微胶囊在110 ℃下加热50 min，仍有90%肉桂醛没有发生降解，在4,25,37 ℃条件下贮藏6个月，仍有95%的肉桂醛未发生降解[39]。利用壳聚糖和明胶制备的微胶囊可以显著提高肉桂醛光照稳定性，光照1个月，微胶囊里的肉桂醛仍有70%左右没有降解[40]。以乙基纤维素为壁材制备的肉桂醛微胶囊，粒径最小可达200 nm, 这种微胶囊的特点是具有缓释效果，可以将肉桂醛缓慢释放到食品体系中[41]。以海藻酸钠为壁材制备的肉桂醛微胶囊整体呈规则的圆球形，表面因失水而皱缩，但是复溶于水溶液后，微胶囊里的肉桂醛可以均匀地释放出来[42]。利用环糊精为材料制备肉桂醛微胶囊，不仅能够提高肉桂醛自身的稳定性，而且能够延长肉桂醛对蔬菜的保鲜时间[43]。

通过构建肉桂醛的微胶囊，可以有效提高肉桂醛的对光、热、氧的稳定性，以及贮藏稳定性具有很多优点，但是也存在一些缺点，例如制备肉桂醛微胶囊在一定程度上掩蔽了肉桂醛的呈味效果。因此，需要对肉桂醛微胶囊的制备工艺实现精准控制，调控微胶囊的壁材厚薄、尺寸大小，以及在壁材中添加特殊成分设计成智能响应型微胶囊，达到在贮藏和运输时能够保护肉桂醛，而在需要使用时能够成功释放肉桂醛的效果。

4 结论与展望

肉桂醛作为一种天然香辛料成分，在食品调味、抑菌保鲜方面具有非常好的应用前景。近年来，肉桂醛在调配香料、抑菌作用及食品中的应用等研究都取得了很多成果和进展，但是也存在一些问题，一方面，肉桂醛易降解，理化性质不稳定；另一方面，肉桂醛产量低，价格较贵；这2个方面限制了肉桂醛在食品和调味品中的应用。因此，未来的研究可以从2个方面考虑：一方面，构建肉桂醛传递载体，提高肉桂醛的稳定性，扩大肉桂醛的应用范围；另一方面，开发新的生产技术，提高肉桂醛的产量，例如培育肉桂树新品种，借助基因工程和发酵工程生产肉桂醛。