植物精油的特性及其微胶囊制备在生鲜植物保鲜中的应用探究

何靖柳，张秋霞，曾慧聪，刘 杉，何 缘，芦 珂*

（1.雅安职业技术学院，四川 雅安 625000；2.成都医学院，四川 成都 610500）

生鲜植物采收后依旧进行生命活动，体内的营养物质随贮藏时间的延长不断发生物理化学变化，易导致营养流失，使食用价值大大降低，加重腐败变质，从而导致市场流通周期短[1]。生鲜植物采摘时特别容易受到机械损伤，一旦受损极易被腐败菌侵染而发生腐败[2]。目前常用的生鲜植物保鲜是低温贮藏和气调贮藏技术[3]。低温贮藏虽然可以减缓营养成分流失，但香蕉、芒果、枇杷、西红柿等部分生鲜植物容易发生冷害，导致水分流失、生理活动异常，从而降低品质，严重时发生腐败变质；气调贮藏通过调节氧气、二氧化碳、乙烯三者之间比例控制呼吸代谢，达到保鲜的目的，延长货架期。但气调等保鲜技术受设备、场地的限制且能耗较大[3]。

化学保鲜主要是利用化学物质的杀菌、防腐和脱氧等功能达到保鲜目的。大多都需要化学物质对生鲜植物进行涂膜或浸泡，将化学药品与食品直接接触，该方式对食品和环境均存在一定的安全隐患。化学合成保鲜剂要慎用，一旦不按照国家标准添加，长期超标使用可能对人体健康产生严重危害。生物保鲜技术相较化学与物理保鲜技术，具有成本低廉、安全和高效等优点[4]。生物保鲜技术主要有微生物保鲜技术和天然提取物保鲜技术两大类。植物精油保鲜属于天然提取物保鲜，天然保鲜剂抑菌效果好且安全成为生鲜植物保鲜的必然趋势[5]，主要是利用植物精油抑制生鲜植物致病菌的生产，延缓果实的呼吸代谢而实现良好的保鲜效果。然而，植物精油易挥发，将植物精油借助微胶囊技术包埋后，使精油缓慢释放，可以达到长期保鲜的效果。基于此，本文对植物精油微胶囊的制备方法进行综述，为植物精油在生鲜植物保鲜的研发提供一定的思路[6]。

1 植物精油的简介

植物精油是从植物中提取出的次生代谢物质，具有一定芳香性且分子量较小，可随水蒸气蒸出，是具有挥发性的油状液体物[7]。植物精油有不同的天然来源，通常由100 多种不同的萜烯化合物组成，具有广泛的抗菌、驱虫、抗氧化等生物和抗菌活性。如迷迭香、牛至、百里香和薄荷等是有效的食品保藏添加剂，它们对几种食源性病原体具有良好的抗菌性能[8]。

2 植物精油的功能特性

2.1 抑菌性

植物精油内含多种抑菌成分，如柠檬醛、香叶醇、丁香酚和肉桂醛、姜烯、香茅醇、反式肉桂醛、松油烯4-醇等具有强烈抗菌活性，对沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、灰霉、青霉等具有广谱的抑菌作用[9]。

2.2 杀虫驱虫性

生鲜植物采前采后的常见病虫害，如烟粉虱、蚜虫、小菜蛾等可以用植物精油控制，其主要活性成分包括α-松油醇[10]、丁香酚、柠檬醛[11]等，具有杀虫驱虫作用。有研究发现薄荷精油IC50值和IC90值分别为781 mg·L-1、125 mg·L-1，对埃及伊蚊幼虫有驱杀作用[12]。

2.3 抗氧化性

植物精油中含有多种抗氧化活性成分，如D-柠檬烯、γ-松油烯、芳樟醇、β-蒎烯、丁香酚等。植物精油主要通过以下4 方面发挥抗氧化作用。①降低植物呼吸速率，延缓氧化。研究显示，香茅精油对番木瓜保鲜是通过降低呼吸作用使番木瓜的呼吸峰值延迟、呼吸速率降低从而实现延缓氧化的效果[13]。②离子螯合作用实现抗氧化。例如，果蔬内的金属离子可催化诱导自由基的产生，降低生鲜植物的品质；植物精油中的酚类物质可与Fe2+、Cu2+等活泼金属离子发生离子螯合作用，减少自由基的产生，实现抗氧化[14]。③抑制脂肪氧化实现抗氧化。丙二醛是膜脂过氧化作用的产物之一，研究表明，植物精油中的香芹酚可降低丙二醛的生成，抑制树莓果实氧化作用的发生[15]。④提高还原型谷胱甘肽含量，提升抗氧化性。李子和等[16]用复配的植物精油提高马铃薯中的还原型谷胱甘肽含量，减缓衰老进程，从而实现对马铃薯的保鲜。

3 植物精油微胶囊的制备方法

植物精油易挥发，且具有抑菌、杀虫驱虫、抗氧化等功能，因而可以通过微胶囊将植物精油包裹后应用于生鲜植物保鲜。微胶囊以天然或合成高分子材料为壁材对芯材物质进行包封，是一种具有核壳结构的封闭式微型容器。微胶囊技术是指将某一目的物（芯材）用高分子化合物形成的连续薄膜（壁材）完全包覆，而后通过外部刺激或缓释作用在一定环境或条件下，释放目的物，发挥其保鲜功能，可以最大程度地弥补芯材物质易挥发，对温度、紫外线敏感等物理性质的缺陷。微胶囊具有体积小、比表面积大、内体积大、选择性好、稳定性好、外壳韧性好等多功能特点。精油富含亲油性化合物和极易挥发分子，精油的微胶囊包封为调节精油释放、提高活性物质的物理稳定性、保护其不受环境影响、降低挥发性、增强其生物活性提供了有效途径，并且可以减少毒性，提高便利性。常用的精油微胶囊包覆技术有复合凝聚法、原位聚合法和界面聚合法。

3.1 复合凝聚法

复合凝聚法可以包封活性材料的液滴或颗粒。当带相反电荷的聚电解质在水性介质中相互作用时，就会产生这种包覆。通常，此过程中使用的壁材料由蛋白质和多糖形成的聚合物组成。BEZERRA 等[17]将明胶和阿拉伯树胶聚合物作为外壳材料进行复合凝聚完成微囊化，并在体外研究了香茅油从沉积在织物上的微胶囊中的控释。LV 等[18]用大豆蛋白明胶/阿拉伯胶复合凝聚法制备茉莉花油微胶囊，所获得的微胶囊化效率达到76%～81%。这种技术可以实现高封包效率和对颗粒大小的有效控制，还可以防止降解反应，防止挥发性芳香族成分的流失，控制释放，提高风味和精油的稳定性。然而，最常见的问题是微胶囊的团聚及其形成的微囊具有多核结构，在形貌控制上具有一定的局限性。

3.2 原位聚合法

原位聚合法是两种反应单体在同一相，开始反应后聚合物分子量逐渐增加，并随着分子量的增加最终沉积在乳化的芯材液滴的表面，最终反应单体间发生交联作用在芯材表面形成致密的壳，即壁材。苯酚-尿素-甲醛（Phenol Urea Formaldehyde ，PUF）树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂等是原位聚合常用的壁材。如CHUNG 等[19]通过原位聚合法制备了以三聚氰胺甲醛聚合物包覆百里香油的微胶囊，以2%的月桂酸钠为乳化剂，微胶囊中百里香油的加载效率达到了78%。尽管这些聚合物具有良好的热稳定性和释放能力，但它们的某些特性也会对环境和人们的健康构成严重威胁，如它们的不可循环性（热固性聚合物）以及甲醛的致癌性和毒性。

3.3 界面聚合法

界面聚合是在两种互不相溶、分别溶解有两种单体的溶液的界面上（或界面有机相一侧）进行的缩聚反应，该反应是依靠表面活性剂进行的，两种单体分别由内部向界面移动聚合成壁材对芯材进行包裹。液体芯材适合用界面聚合法进行包裹，并且反应速度较快、操作简单、条件温和。通常界面聚合涉及二酰基氯与胺或醇的反应，生成聚酯、聚脲、聚氨酯或聚碳酸酯聚合物。如SCARFATO 等[20]在O/W 乳液中通过界面聚合制备聚脲微胶囊，包覆柠檬香油、薰衣草、鼠尾草和百里香精油，精油的负载量在25%～50%。HE 等[21]以聚氨酯、壳层包封有机磷农药，其释放分为初始、缓慢和最终阶段。有机磷农药被壳层包封，主要在缓慢阶段释放量高达90%。然而，这种技术不仅影响到技术的成功，还影响到最终微粒子的性质和应用的安全性。因此，聚氨酯微胶囊的高负载率、高安全性、简易化、可降解性是未来发展的方向。

4 结语

水果和蔬菜是食品加工领域的重要原料来源，也是人类饮食不可缺少的重要组成部分。微生物污染是生鲜植物腐败变质的重要因素，而植物精油广泛存在于植物中，具有安全环保易得的特点且具有抗氧化、抑菌等功效，是生鲜植物保鲜不错的选择。基于所有精油都是一种油状液体，且难溶于水、易挥发等物理性质，以微胶囊为载体把植物精油包裹后发挥其抑菌、杀虫驱虫、抗氧化等功能特性。本文分析了复合凝聚法、原位聚合法和界面聚合法3种方法的优缺点，最后得出界面聚合法-聚氨酯微胶囊的高负载率、高安全性、简易化、可降解性是未来值得关注的方向。