肉桂醛的研究与应用进展

杨金来，严俊，孙青,3，张俭,3，盛嘉伟,3

(1.浙江工业大学 温州科学技术研究院，浙江 温州 325000；2.国家林业和草原局竹子研究开发中心 浙江省竹子高效加工重点实验室，浙江 杭州 310012；3.浙江工业大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310014)

肉桂是一种天然可再生资源，我国以广西、广东最多，约占全国产量的 95%以上[1]。肉桂富含肉桂油，我国年产量约2 000 t，反式肉桂醛为主要成分，其含量超过 80%。自然界中天然存在的肉桂醛(Cinnamaldehyde)均为反式结构，为一种丙烯醛衍生物，广泛应用于食品、香料和医药等领域[2]。肉桂醛为黏稠状液体，共轭结构使其吸收光谱在可见光波段，其颜色由π→π*跃迁产生，拥有浓郁持久的桂皮油香味，具有抗癌、降血糖、抗纤维化、抑菌、食品保鲜等多种功能[3]。与石化产品相比，肉桂醛是一种可再生资源，具有可持续发展的广阔前景，因此，非常有必要对肉桂醛的研究与应用新成果进行综述。

1 药理活性

肉桂醛具有多种药理活性，是一种具有发展潜力的抗结肠癌药物[4]，可以显著抑制结肠癌细胞 LOVO 的增殖活力和克隆形成能力(P <0.05)，时间越长，剂量越多，细胞增殖抑制作用越强，抑制结肠癌细胞增殖并诱导凋亡。肉桂醛可以诱导细胞产生ROS(活性氧)来实现肿瘤细胞氧化应激水平的提高和细胞凋亡通路的激活，二烯丙基三硫是通过硫醇-二硫化物交换反应消耗细胞内GSH(谷胱甘肽)，并可以减弱癌细胞的抗氧化能力[5]。研究表明，肉桂醛联合二烯丙基三硫进行协同治疗，可以大幅度提高癌细胞内 ROS 水平，并显著提高细胞的凋亡水平。

肉桂醛还可用于预防和治疗糖尿病[6]，具有抑制肾上腺素和ACTH对脂肪酸的游离，并促进葡萄糖的脂肪合成，可用于血糖药中加强胰岛素替换葡萄糖的性能，实现防治糖尿病。肉桂醛能够改善高糖毒性对乳鼠心肌细胞的损伤，抑制心肌成纤维细胞的凋亡，可能通过刺激miR-1252的表达机制来改善心肌纤维化[7]。对于长期高脂肪饮食的老年大鼠大脑，肉桂醛具有抗氧化应激和抗一氧化氮代谢的作用[8]。与此同时，肉桂醛和丁香酚联合作用，可通过减少自由基和促炎细胞因子来减弱胶原诱导的关节炎[9]。2018年，宋宗辉等[10]详细介绍了肉桂醛多种功能活性，如抗糖尿病、抗肥胖、调节心肌疾病和缺血性心脏病、抗菌、抗寄生虫、抗肿瘤、对瞬时受体电位离子通道的影响、促进血管生成、神经保护、解毒等作用。肉桂醛本身含有苯环结构，其水溶性差，限制了临床应用。然而，随着制剂技术的发展，新型载体给药系统(醇质体、凝胶等)和靶向给药前体给了肉桂醛广阔的发展前景。

2 保鲜功能

天然肉桂醛是一种带有特殊的香味天然香辛料成分，常用作复合调味品的配料，可在食品中起到抑菌保鲜效果[11]，是一种广谱高效、安全无毒的食品防腐剂[12]，在肉制品、蔬菜和水果、牛奶、果汁饮料等方面应用广泛。闫静坤等[13]研究了肉桂醛及其β-环糊精包合物对鲜切西瓜的保鲜作用，结果表明，肉桂醛被β-环糊精包埋后稳定性提高并可掩盖气味，并具有缓释效果，1.013 4 g/100 g肉桂醛-β-环糊精包合物结合4 ℃冷藏处理可保鲜鲜切西瓜，维持西瓜品质，延长保质期。孙林皓等[14]制备了一种新型肉桂醛微胶囊，并用于鸡肉保鲜实验，结果表明，该新型肉桂醛微胶囊具有广谱抑菌活性，能有效延长鸡肉保鲜期。

3 衍生物的合成

肉桂醛可用于合成α-溴代肉桂醛、氯代肉桂醛、肉桂醛缩氨基硫脲衍生物、肉桂醛席夫碱化合物等系列衍生物。林笑等[15]以肉桂醛为原料，经溴素加成、消去反应得α-溴代肉桂醛，总收率达86.2%。其中，溴素加成温度越低，则产品颜色越浅，最佳反应温度为-5～5 ℃反应。该工艺的优点：以乙酸乙酯为溶剂，消去反应加入无水乙酸钠，具有操作步骤简单，生产成本低，产品质量好，得率高，具有一定工业化应用前景。最新研究[16]表明，α-溴代肉桂醛能有效地抑制酪氨酸酶活力，并对棉铃虫产生抑制效应。王婧等[17]以肉桂醛的衍生物氯代肉桂醛为原料制备氯代肉桂醛纳米乳，主要原辅料为氯代肉桂醛(2.81%)，橄榄油(1.02%，油相)，吐温-80(25%，表面活性剂)，乙醇和 1,2-丙二醇(6.25%，v∶v=13∶12，混合助表面活性剂)。与非纳米化的氯代肉桂醛相比，该纳米乳的抑菌活性可增加50%～200%，并且高浓度纳米乳可清除细菌生物膜。张学博等[18]合成了系列新型肉桂醛缩氨基硫脲类衍生物，结果表明，肉桂醛骨架结构有利于提高活性。浓度为50 μg/mL时，N'-[(1E,2E)-3-(4-氯苯基)烯丙基]哌啶-1-硫代酰肼和N'-((1E,2E)-3-苯基烯丙基)哌啶-1-硫代酰肼对苹果腐烂病菌、瓜果腐霉病菌、油菜菌核病菌菌和水稻纹枯病菌的离体抑菌活性较好，均在 95%以上。

Wang等[19]以肉桂醛及其衍生物为原料合成了24个亲水肉桂醛席夫碱类化合物，合成的多数化合物具有显著的生物活性，苯环上带有p-Cl肉桂醛和具有-COOK氨基酸盐能明显提升抗菌活性。周彦佑[20]以肉桂醛和氧化吲哚为起始原料，通过不对称 Michael 加成反应得到化合物 18 个，以临床常用抗癌药物顺铂作为阳性对照，对合成的 6 个化合物进行体外抗肿瘤活性研究。化合物3bc和3bd对K562(人慢性髓系白血病)细胞株的活性明显高于A549(人非小细胞肺癌细胞)和PC-3(人前列腺癌细胞)。王非等[21]制备出30%Ni/C复合催化剂，用于肉桂醛选择性加氢循环实验，表现出较高的加氢活性和良好的稳定性。

4 其他应用

肉桂醛的共轭和醛基结构使其还具有一些特殊功能。蒋悦等[22]制备了具有较好的力学性能和抗菌性能的玉米淀粉/壳聚糖/肉桂醛复合膜，该复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有优良的抑制作用。唐川等[23]采用超临界溶液浸渍技术(SSI)将肉桂醛(CI)负载于壳聚糖膜(CSF)中制备出抑菌材料，CI-CSF 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制作用明显，抑菌圈分别达到 17.3,16.0 mm，在食品活性包装领域潜力巨大。肉桂醛能改进营养生化代谢，增强鸡体免疫功能，促进肉用仔鸡的生长，提高鸡肉品质，其预混剂在肉用仔鸡日粮中的适宜添加量为80～120 mg/kg，应用效果明显好于抗生素[24]。饶震红等[25]研究了肉桂醛与玉米醇溶蛋白作用机理，结果表明，肉桂醛能够明显淬灭玉米醇溶蛋白的荧光，肉桂醛与玉米醇溶蛋白的自发结合反应发生在蛋白表面，结合比为1∶1。肉桂醛与玉米醇溶蛋白以静电力结合，在芳香区的外部发生π-π堆积，为静态猝灭机制，且对玉米醇溶蛋白二级结构不造成明显影响。

5 结果与展望

肉桂醛为天然肉桂油的主成分，具有抗癌、抗糖尿病、抗炎等多种药理活性和食品保鲜功能。然而，肉桂醛本身为油溶性化合物，水溶性差，严重限制了其在药物方面的应用。因此，非常有必要利用新的制剂技术解决上述问题，如脂肪乳技术，靶向给药技术，环糊精包合技术等。衍生化也是解决肉桂醛水溶性的较好途径，在不改变活性或者增加活性的基础上，在肉桂醛上接上亲水性基团，不仅可以解决肉桂醛的水溶性，而且还可能赋予肉桂醛更多的药理活性，因此，功能衍生化必将成为未来肉桂醛研究和利用的一个重点。与此同时，肉桂醛及其衍生物功能的进一步凝练，开发特殊用途的功能产品，也必将成为未来研究的一个热点。