植物精油的递送体系及其在果蔬保鲜中应用的研究进展

姜美茹，王 颖,*，杜易潼，张改岚，范宇鑫，姜子涛,2,*

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134；2.天津天狮学院食品工程学院，天津 301700）

随着社会经济的发展，国内外的饮食结构得到明显改善，人们开始追求更科学、绿色的食品。其中，富含维生素、膳食纤维、矿物质等营养元素的水果和蔬菜深受消费者喜爱。然而，果蔬采摘后难贮藏，易受物理、生物等因素的影响发生腐败变质，如虫害的侵蚀、腐败菌（霉菌、酵母菌、真菌）的滋生。而常用于果蔬保鲜的合成防腐剂可能存在环境污染或使用不当等问题，对消费者造成负面影响[1]。作为天然活性物质的植物精油是合成防腐剂的潜在替代品，已成为果蔬保鲜领域的研究热点。

植物精油具有抗氧化性[2]、抑菌性[3]、驱虫[4]等多种生物活性，能够有效抑制果蔬氧化变质、防止腐败微生物滋生、避免虫害侵食，是果蔬保藏的良好防腐剂。然而，精油易挥发且在光照、高温等环境下稳定性差、难以保存；此外，亲水性弱导致精油与果蔬生物相容性差；具有较强的芳香气味亦可能对消费者造成不良影响，上述缺点限制了植物精油在果蔬保鲜中的进一步应用。基于此，利用壳聚糖、环糊精等壁材包封植物精油作为精油的递送体系，不仅可以提高精油稳定性、降低其挥发性，同时还可以掩盖精油本身的气味。因此，如图1所示，纳米乳液、微乳液、微胶囊、脂质体等不同的精油递送体系可能是扩大其应用范围的关键。本文首先介绍了植物精油的成分及生物活性，其次概括了植物精油的递送体系在果蔬保鲜中应用的最新研究进展，最后对该递送体系在果蔬保鲜应用方面存在的问题及前景进行了讨论和展望，以期为进一步利用植物精油进行果蔬采后保鲜提供理论依据。

图1 植物精油主要生物活性及其递送体系在果蔬中的应用Fig.1 Major biological activities of plant essential oils and applications of their delivery systems in fruits and vegetables

1 植物精油

植物精油提取自芳香植物的木心、树皮、果实、种子、叶、花、芽等部位，是一类芳香型次生代谢产物[5]。植物精油在自然界中广泛分布，其中樟科（Lauraceae）、唇形科（Lamiaceae）、松柏科（Cupressaceae）、姜科（Zingiberaceae）、芸香科（Rutaceae）、菊科（Asteraceae）、胡椒科（Piperaceae），以及上述相对应的属樟属（Cinnamomum）、迷迭香属（Rosmarinus）、松属（PinusLinn.）、山姜属（Piperaceae）、菊属（ChrysanthemumL.）、柑橘属（CitrusreticulataBlanco）、胡椒属（PiperL.）等均含有丰富的精油资源[6-8]。

1.1 植物精油的成分

植物精油富含多种成分，其中萜类、芳香族、脂肪族化合物占总量的2/3，另含少数含硫、含氮化合物[9]。其中，萜类化合物是萜烯的含氧衍生物，分为半萜与倍半萜，萜烯是由异戊二烯单元组成的碳氢化合物[10-11]。芳香族化合物为含有苯环的萜类和苯丙烷类的衍生物，以及少量存在C6—C2骨架、醇、醛、酮等结构的物质[12]。脂肪族化合物含量虽少但广泛存在于植物精油中，例如百里香精油中含有脂肪族氨基酸中的半胱氨酸[13]。此外，赵永田等[14]研究发现丁香精油中还存在少量甾体化合物。精油的挥发性成分是精油产生香气的关键物质，同时精油的成分也影响其生物活性。

1.2 植物精油的生物活性

1.2.1 抗氧化活性

植物精油具有良好的抗氧化活性，其抗氧化能力与精油种类、成分、浓度有关。其中，含氧单萜烯、倍半萜烯、酚类、酮类是大部分精油发挥抗氧化活性的主要成分[15-16]。现有研究表明植物精油的抗氧化活性机制主要为清除自由基、与金属离子螯合、抑制脂质过氧化等（图2）。首先，植物精油中的酚类物质含有酚羟基，可以提供氢原子，中和自由基，抑制氧化反应的发生，从而实现自由基清除的目的[17]，常见的自由基包括羟自由基、超氧阴离子自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基等[18-20]。

图2 植物精油抗氧化活性机制Fig.2 Antioxidant mechanisms of plant essential oils

其次，植物精油的酚羟基还可与金属离子（Fe3+、Cu2+、Ca2+）螯合，导致芬顿（Fenton）反应终止，从而发挥抗氧化能力。如国外研究学者通过蒸馏方式提取桉树叶精油，进一步利用吸光度法测定其与金属离子螯合的活性，桉树叶精油与抗坏血酸的半数最大抑制浓度（half maximal inhibitory concentration，IC50）分别为8.43、104.73 mg/mL，结果证明精油比抗坏血酸螯合效果更好[21]。

植物精油亦能够抑制脂肪氧合酶的活性、其结构中的酚羟基作为脂肪过氧化链式反应过程中过氧自由基的供体，防止脂质氧化[22]。例如，测定经过对乙酰氨基酚处理的小鼠内脏脂质过氧化水平，口服剂量为600 mg/kgmb和1 200 mg/kgmb阿米芹（AmmivisnagaL.）精油的小鼠肝脏和肾脏组织中丙二醛含量（脂质过氧化的标志物）显著降低，不仅表现出较高的抗氧化能力，而且对肝、肾等组织匀浆称质量发现精油对其有一定保护功能[23]。

1.2.2 抑菌性

植物精油具有抑菌特性的主要成分有酚类、类黄酮、生物碱、异黄酮类和萜烯类[24-25]，其抑菌机制主要为破坏菌体细胞壁及细胞膜结构、影响菌体正常生命活动以及代谢系统、诱导氧化造成菌体损伤等（图3）。首先，植物精油可以穿透并破坏菌体细胞膜，使其内含物渗出，导致其死亡。例如，柑橘类精油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等食源性细菌有较强的抑菌活性，可以使细菌的细胞膜破裂，导致DNA、小离子等内容物丢失，柠檬烯是发挥其抑菌作用的关键烃类化合物[26]。

图3 植物精油抑菌活性机制Fig.3 Antibacterial mechanisms of plant essential oils

其次，植物精油通过影响三羧酸（tricarboxylic acid，TCA）循环关键酶活性、生物大分子合成，导致菌体生长发育和代谢活动紊乱。黄曲霉对谷物、花生等食品有较强污染能力，黄晓霞等[27]的研究表明山苍子精油可以抑制黄曲霉的TCA循环关键酶从而影响其生长代谢。此外，花椒精油亦可以降低芽孢杆菌氨基酸的含量，并且干扰tRNA、mRNA及多肽的合成，从而影响菌体正常的氨基酸代谢以及正常的生命活动，使菌体受损[28]。

最后，植物精油能够诱导细菌产生活性氧，从而导致氧化还原失衡，脂质过氧化水平提高，对菌体造成损伤。如张译同等[29]的研究表明经香雪兰精油处理后的金黄色葡萄球菌菌体产生大量活性氧导致脂质基被破坏。国内外研究均证明植物精油有良好的抑制真菌和细菌的活性，并且有一定的浓度依赖性。

1.2.3 驱虫性

植物精油因其含有萜烯类化合物、α-蒎烯、樟脑等成分具有驱虫、熏杀特定害虫的生物活性功能[30]。众多实验采用熏蒸、接触致毒等方法证实植物精油对果蝇、蚜虫、龙虱、小菜蛾等害虫具有良好的趋避效果，且通过不同的方式驱虫效果可能不同[31-33]。例如，野艾蒿精油在接触处理小菜蛾幼虫2～24 h后，其半数致死量（median lethal dose，LD50）由0.07 μL/只降低至0.05 μL/只，对成虫几乎无影响；而经过熏蒸处理后该精油对成虫具有毒性，研究表明，处理12 h后LC50由0.25 mg/L降至0.113 mg/L，随着精油浓度的增加对小菜蛾成虫的熏蒸毒性达到80%～100%[34]。由此可见，植物精油驱虫活性不仅与精油的使用方式有关，亦与浓度有关，因此合理使用植物精油才能有效驱虫。

精油驱虫机制如图4所示，其主要通过对嗅神经、神经递质以及酶活性的影响使害虫拒食、中毒甚至死亡。首先，当害虫靠近食物时，通过电穿透技术测试发现其感觉神经元或者触角可以在一定距离内检测精油的气味并产生空间排斥机制，从而令其产生拒食行为。例如，利用大蒜精油保护苹果时，半翅目害虫摄入的苹果汁液量减少并且对苹果的摄食行为受阻，说明植物精油能够通过该拒食行为减少食物损失[35]。其次，精油中的萜类化合物能够抑制乙酰胆碱酯酶活性，从而导致神经系统紊乱；植物精油还能够作用于章鱼胺受体；且可以通过影响谷胱甘肽酶活性造成正常生命活动及能量代谢失衡进而产生驱虫作用[36-37]。

图4 植物精油驱虫活性机制Fig.4 Insecticidal mechanisms of plant essential oils

1.3 植物精油在果蔬保鲜中的应用

果蔬在加工运输中易受到害虫、微生物以及氧化变质的影响，其新鲜程度不易保持。例如，果蔬采摘或加工后其内部的水分活度、酸碱度以及外部贮藏条件（温度、湿度等）为微生物提供了适宜的生长环境，导致霉菌、酵母菌、真菌等的滋生；果蔬若经过简单切片、削皮等加工处理，细胞结构被破坏，酚类化合物流失，活性氧含量提高，导致其极易发生氧化变质。然而硫化氢、有机酸、臭氧等传统的保鲜剂不仅对果蔬腐败变质抑制效果不佳，而且还可能存在残留毒性的潜在危害。而植物精油良好的生物活性以及天然绿色的特点为上述问题提供了解决方案。Kacaniova等[38]使用罗勒精油对苹果、梨、土豆、白菜进行熏蒸处理，4 种果蔬贮藏一段时间后仍可保持良好的硬度和质地；圆盘扩散法分析表明罗勒精油对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及酵母菌的最小抑菌浓度分别为3.21、3.25 μL/mL和6.15 μL/mL；且原位抑菌活性的测定结果表明，当精油浓度在62.5～500 μL/L范围内，对上述果蔬表面的细菌及酵母菌的抑制作用具有浓度依赖性，即该精油能有效抑制果蔬中的致病微生物。另有研究表明，柑橘精油可显著延长草莓的保质期，精油处理组草莓的总酚含量较高，显示出更强的抗氧化能力和更优良的感官属性[39]。迷迭香精油可以有效减少常见果蔬害虫茶翅蝽的数量，并且经精油处理的番茄贮藏数日后损伤程度明显低于未处理组[40]。在抑菌、抗氧化、驱虫等方面植物精油均表现优异，具有成为合成果蔬防腐剂和保鲜剂替代品的潜力。

然而植物精油包含多种挥发性成分，如α-蒎烯、β-石竹烯、柠檬烯、丙酮等，易受外界条件影响加速挥发和精油分子扩散，从而降低保鲜效果[41-42]。其次，植物精油的亲脂疏水性亦可能限制其在果蔬中的应用，且由于植物精油自带的芳香性气味可能掩盖果蔬本身的清香，通常并不受消费者喜爱，精油保鲜对于果蔬的感官品质负面影响较大。因此，建立能够降低挥发性气味、增加溶解度且具有控释作用的植物精油递送体系得到广泛关注。

2 植物精油的递送体系

植物精油的递送体系主要包括纳米乳液、微乳液、微胶囊、脂质体等。首先纳米乳液、微乳液主要由油相、水相、表面活性剂组成，该乳液因颗粒粒径小，从而克服了重力分离、絮凝、聚集、整合等现象的发生，同时表面活性剂能够降低分散相分子扩散速率，进一步降低奥斯瓦尔德熟化的敏感性，因此，纳米乳液、微乳液的稳定性具有持久性[43]。微胶囊由壳聚糖、环糊精等大分子构成，脂质体通常由磷脂双分子层构成，二者独特的结构均能够将植物精油包封在内部，因此，微胶囊、脂质体可以在植物精油表面形成屏障，避免环境等因素的影响从而提高精油稳定性[44]。其次，递送体系在确保植物精油稳定性的同时能够增强其亲水性，使精油更好地用于食品之中。另外，递送体系可以在特定环境下释放包封的精油，该控释机制主要包括由于机械力作用使递送基质破坏，酶或者水解作用导致递送基质溶解以及包封的植物精油通过递送基质扩散到外部环境等，能够有效提高其利用率[45]。总之，递送体系的应用可以使植物精油的缺点得到显著改善。

2.1 纳米乳液

植物精油纳米乳液主要分为水包油（O/W）和油包水（W/O）等类型，前者为油滴在亲水乳化剂的作用下分散在水相中，后者为水滴在亲脂乳化剂作用下分散在油相中。纳米乳液的水相由乳化剂、助乳化剂等成分构成，基于食品安全性的考虑，应用于纳米乳液中的乳化剂多采用乳清分离蛋白等食品级成分。此外，该乳液液滴的大小在20～200 nm之间，液滴尺寸小，界面张力大，故纳米乳液的形成需要大量能量。因此，通常采用传统低能法、高能法产生大量能量从而制备纳米乳液，其中传统低能法反应条件温和、无需外部能量即可制备纳米乳液，但需严格调整系统的亲水亲脂平衡（hydrophiliclipophilic balance，HLB），对表面活性剂浓度要求较高[46]。基于传统低能法的局限性，多采用高能法制备植物精油纳米乳液，如高压均质法、超声乳化法、微流化等方法，所用仪器通常包括高压均质器、超声波发生器、微流化器等。

纳米乳液递送体系对改善植物精油稳定性和生物活性等方面起着至关重要的作用，因此利用该体系保鲜的食品货架期得到有效延长。第一，由纳米乳液递送的大蒜、芫荽精油均具有良好的热力学稳定性和离子稳定性，这是由于精油及其活性化合物聚集在纳米尺寸的液滴中，通过增加单位质量纳米乳液的表面积，从而提高其稳定性；此外，表面活性剂可以降低水-油界面张力，有助于液滴分散，有效提高其稳定性[47-48]。

第二，递送体系有效提升了植物精油的抑菌能力。相较于纯精油，被递送的植物精油（迷迭香、丁香、百里香等精油）对细菌（大肠杆菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（霉菌）等腐败菌的抑制作用得到有效提升，因而由其保鲜的草莓、紫甘蓝等食品保质期延长[49-50]。这与递送后的精油表面积增大有关，单位表面积增大使其穿透微生物膜的速度加快，促使细胞膜完整性被破坏，抑菌性可以显著提升[51]。

第三，纳米乳液递送体系还可以提高精油的驱虫效果，低浓度的精油纳米乳液即可达到高浓度精油的驱虫效果，如用10、15、20、25 μL/L纯香茅精油以及纳米乳液处理蟑螂雄虫，蟑螂雄虫平均死亡率分别为0%、16.7%、25%、27.8%和23.3%、30%、61.1%、91.7%[52]。

最后，纳米乳液优秀的控释作用亦可以提高精油的利用率，采用单滴微萃取的方法分别测定经纯精油、纳米乳液精油处理后的样品顶部空间精油浓度，在24～48 h内，纯精油浓度急剧下降，而纳米乳液精油浓度随时间延长变化缓慢，这是由于纳米包封延缓了百里香酚的释放，样品与精油接触时间变长，从而提高了精油生物活性持久性以及利用率[53]。随着纳米乳液的发展，稳定性更强、生物相容性更好的Pickering乳液在食品保鲜中受到青睐[54-55]。综上，纳米乳液是植物精油用于食品保鲜良好的递送载体。

纳米乳液制备原理、液滴尺寸及作用效果汇总如表1所示。

表1 纳米乳液制备原理、液滴尺寸及作用效果Table 1 Preparation principles,droplet sizes and effects of nano-emulsions

2.2 微乳液

微乳液是一种胶体溶液，亦是乳液的一种，主要由水相、油相、表面活性剂构成，与纳米乳液主要构成相同，但二者存在显著不同，根据颗粒粒径区分二者不准确，微乳液与纳米乳液的颗粒粒径尺寸存在重叠，甚至微乳液颗粒粒径可能小于纳米乳液[62]。因此，通常根据表面活性剂种类、形状及制备方式等方面区分。首先，微乳液的表面活性剂与油相成分之比高于纳米乳液，微乳液表面活性剂种类的选取因其较低的界面张力而受到限制，主要为司盘系列和吐温系列；其次，微乳液的形状可以是球形、非球形，而纳米乳液因其需要较高界面张力只能形成球形[63]；最后，微乳液可以通过水相、油相、表面活性剂混合自发得到，是热力学稳定过程，而纳米乳液需克服微乳液的形成，故需通过加热、搅拌等方式提供能量，是动力学稳定的过程[64]。基于微乳液自发乳化形成的特点，其制备方式多采用滴水法。

滴水法制备微乳液是一种自发乳化的过程，对HLB要求较高，HLB范围较高的表面活性剂其乳化能力更强，更利于微乳液的形成。因此，制备植物精油微乳液时常选取亲水性吐温80为表面活性剂。但表面活性剂的选择也可能影响微乳液包封后植物精油的生物活性，例如，以吐温20和乙醇为表面活性剂和助表面活性剂的体系制备柑橘精油微乳液，相较于其他体系对害虫乙酰胆碱酶的抑制作用更强，驱虫活性更好[65]。故选择合适的乳化剂对微乳液的制备至关重要。

利用微乳液递送植物精油，其抑菌、驱虫、抗氧化能力均增强。其一，微乳液递送体系可以增强植物精油的抑菌能力。如与对照组相比，百里香精油微乳液对黄瓜和草莓中金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制能力最强，这是基于以下多种因素的结果，如表面活性剂促使该体系与膜的磷脂双层融合、微乳液较小的胶体粒径更易穿透微生物膜、乳液的胶束结构能够加快细胞内含物的流出，在这3 种因素的影响下显著提高植物精油的抑菌活性[66]。

其二，微乳液递送体系能够提升植物精油的驱虫活性，这可能与微乳液应用于食品时能够增加植物精油的亲水性有关。食品尤其是果蔬中含有足够的游离水，该体系与水接触能够有效释放精油，增强精油与食品的接触作用时间及生物相容性[67]。朱砂叶螨是茄子、辣椒、瓜类等果蔬叶片的主要害虫之一，分别用纯姜黄精油、姜黄精油纳米乳液处理朱砂叶螨，6 h后纯精油除螨能力下降，而微乳液除螨能力仍呈现上升趋势，是绿色的果蔬除螨剂[68]。

其三，微乳液处理后植物精油的抗氧化活性增强，且其抗氧化活性不仅依赖精油浓度、颗粒粒径，同时与水分含量相关。利用艾叶精油微乳液处理樱桃后，其DPPH自由基清除能力提升，抗氧化活性增强，此外，当该体系含水量低于60%时，其DPPH自由基的清除能力与水分含量呈正相关，而含水量大于60%时，DPPH自由基清除能力逐渐降低[69]。因此，制备总抗氧化能力最佳的精油微乳液体系需考虑水分含量。

最后，植物精油的微乳液还具备良好的物理稳定性，柑橘精油微乳液在不同温度和离心速率条件下，其透光率均高于92%，该乳液保持澄清透明，未出现浑浊、凝固等现象[70]。由上述可知，微乳液的发展扩大了精油在食品保鲜方面的应用。近年来一项新型微乳液制备方式脱颖而出，该体系包含两亲溶剂且无需表面活性剂即可形成增溶能力较强的微乳液，同时该乳液在氧气和温度的调节下能够释放所递送的物质，具有绿色、环保、温和的特点，为微乳液更有效地递送植物精油提供了新的方向[71]。

微乳液制备所需表面活性剂、液滴尺寸及作用效果汇总如表2所示。

表2 微乳液制备所需表面活性剂、液滴尺寸及作用效果Table 2 Surfactant for preparation,droplet size and functional effects of microemulsions

2.3 微胶囊

利用微胶囊技术将植物精油与外部环境隔开，使其避免受到光照、氧气等威胁，同时能够很好地掩盖精油本身的挥发性香气。植物精油微胶囊的制备通常包括3 个步骤，首先植物精油在外壁材料的溶液中进行乳化；其次凝聚成微胶囊；最终干燥至质量恒定。许多研究将凝聚法、界面聚合法、喷雾干燥法、包合法、饱和水溶液法等用于微胶囊的制备。

微胶囊可以提高精油的生物活性、具有良好的控释作用，从而延缓食品的腐败变质。如柠檬精油微胶囊在室温放置7 d后，对5 种霉菌生物活性的抑制作用仍较强，微生物生长繁殖的时间延长，从而提高食品的货架期[74]。由于微胶囊具有控释功能，微胶囊利用外壁的破裂以及扩散等方式表现出良好的精油可释放性，从而延长植物精油发挥作用的时间。但这种控释作用与温度有关，将牛至精油微胶囊分别在5、26 ℃和45 ℃条件下保存70 d，由精油保留率可知，温度越高分子运动剧烈、牛至精油释放速率加快，微胶囊外壳更易被破坏，大大降低精油利用率，因此，微胶囊体系应在低温保存[75-76]。

其次，选择适宜的微胶囊壁材至关重要，蛋白质、阿拉伯胶、环糊精等材料作为外壳是维持植物精油稳定性的重要因素[77]。

然而单一壁材不稳定、容易损坏，鉴于此，提高植物精油微胶囊生物活性的同时又能够保证其稳定性是现今的研究重点，如国内游学者利用机械搅拌及高压均质将未改性纤维素与明胶制备丁香精油微胶囊，且无需添加表面活性剂，研究了两种芯壁比为1∶8、1∶1的制备条件，离心分析仪评估该体系不稳定性指数接近0，其中1∶8的递送体系表现出优异的抗霉菌活性，13 d内霉菌未生长，结果表明多种壁材联合使用不仅可以改善微胶囊的稳定性，而且还可以提高精油的生物活性[78]。近期智能微胶囊技术受到广泛关注，机械刺激响应胶囊能够在特定环境变化（压力、张力、摩擦等）时刺激响应微胶囊发生破裂，从而释放微胶囊的内容物[79]。该微胶囊具有可控性、针对性等，为植物精油更有效地在食品中应用提供了新的方法和思路。

微胶囊制备原理、壁材及作用效果汇总如表3所示。

2.4 脂质体

脂质体是由天然或合成的磷脂双分子层构成的囊泡，该结构赋予其亲水和亲脂性，常用的磷脂有大豆卵磷脂、磷脂酰胆碱等，且磷脂中添加胆固醇能够提高脂质体的稳定性[93]。植物精油具有疏水性，可位于脂质体的磷脂双分子层之间，这解决了精油在水基食品中应用局限性的问题。脂质体的制备方法包括薄膜水合、超声处理、溶剂注入、加热、均质等，其中薄膜水合、超声处理较为常用。

利用脂质体递送的植物精油抑菌能力提高，这是由于脂质体独特的磷脂双分子层结构，该结构是植物精油可持续释放的关键，能够通过膜转移、吸收、吞噬作用等多种方式与细胞相互作用，改善精油向菌体的释放效果，增强其抑菌能力[94]。如利用柠檬烯脂质体处理蓝莓，即使在4 ℃条件下贮存9 周后，脂质体仍能够有效抑制灰霉病菌、大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌等微生物的生长繁殖，从而有效延长蓝莓的保质期[95]。

此外，脂质体递送植物精油还可以提高物理稳定性，但随着温度的升高，磷脂双层易发生氧化和颗粒的团聚，从而影响脂质体的稳定性，因此脂质体一般在低温条件下贮存[96]。

为进一步加强脂质体包封植物精油在面对外界恶劣环境挑战时的结构稳定性，并且提高其延长食品保质期的能力，还可将多糖涂抹在脂质体外形成双层脂质体或三层脂质体。有研究制备了单层脂质体、壳聚糖双层脂质体、壳聚糖-果胶三层脂质体用于递送菊花精油，三层脂质体抑菌活性、抗氧化能力和稳定性均优于单层和双层，基于此，未来的研究可以利用多层脂质体递送植物精油用于果蔬保鲜[97]。此外，为了更有效地发挥脂质体的控释功能，Li Changzhu等[98]研发了利用静电相互作用定向释放抗菌物质并破坏细菌外膜的阳离子脂质体，进一步通过静电纺丝技术将该脂质体保留在聚合物纤维中，用于递送质量浓度分别为5、6、7 mg/mL和8 mg/mL的罗勒精油，不仅使精油的释放效率提升，还有效地控制了微生物的生长。这些研究方法为脂质体更有效地递送植物精油提供了良好的思路。

脂质体制备原理、磷脂及作用效果汇总如表4所示。

表4 脂质体制备原理、磷脂及作用效果Table 4 Principles and phospholipids for liposome preparation and effects of liposomes

3 植物精油递送体系在果蔬保鲜中的应用

植物精油递送体系在抑制果蔬微生物滋生、提升害虫防治能力、避免果蔬氧化变质等方面表现优异，能够防止果蔬腐败变质及营养物质的流失，并且维持果蔬良好的外观颜色及形态，因此，精油的递送体系在果蔬保鲜方面应用广泛。

首先，植物精油递送体系能够提升果蔬的抑菌能力，从而有效延长果蔬货架期。腐败菌（真菌、细菌）的滋生易引起果蔬腐败变质，致病菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等）的存在可能导致消费者患有食源性疾病，因此抑制腐败菌、致病菌的生长是果蔬保鲜的重点之一。植物精油递送体系为其提供了良好的解决方案，递送体系的存在能够降低氧气的渗透性，而菌体需在有氧条件下生长繁殖，故体系内低氧环境不利于菌体生长，同时精油本身能够发挥抑菌活性，在此双重作用下，有效防止果蔬被真菌污染[106]。如纳米乳液递送牛至精油可以显著控制番茄霉菌和酵母菌的生长，番茄贮藏的14 d内霉菌、酵母菌数均低于3 CFU/g，这是由于纳米乳液能够提供多个疏水位点，从而增强精油与番茄的相互作用，可以在番茄表面形成连续且均匀的薄膜[107]。此外，利用脂质体递送的柠檬醛精油，相较于游离的精油，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑制能力更强，用于砂糖橘保鲜时，使砂糖橘的腐败率降低了42.04%[108]。由此可知，植物精油递送体系对真菌、细菌及致病菌的抑制能力均非常显著。

其次，植物精油递送体系能够提高害虫防治能力，主要原因是微乳液的颗粒粒径小，精油活性物质更易进入害虫体内发挥作用，从而增强植物精油的驱虫活性，避免果蔬受到害虫的侵食。如分别用月桂精油微乳液处理组与纯精油组处理番茄，在10、20 μL/L和40 μL/L的低精油水平下，4 h后处理组番茄潜叶蛾的死亡率远高于纯精油组，LC50和LC90值低于纯精油组，在达到相同驱虫效果的情况下，处理组使用精油含量更低，因此，植物精油微乳液可以成为果蔬合成杀虫剂的竞争性替代品[109]。

此外，经递送体系包封的植物精油，其抗氧化能力得到有效提升，从而有效防止果蔬氧化变质；同时可以保留果蔬中花青素、维生素等物质，既维持了果蔬的营养价值又保持了其良好的颜色等外观品质。上述递送体系优异的特性主要基于以下几点因素：植物精油具有抗氧化活性，且递送体系增强了其清除自由基的能力，因此果蔬中的抗坏血酸不必作为抗氧化剂中和自由基，既提高了抗氧化活性又保留了其营养价值；递送体系能够有效降低氧气浓度，花青素的合成或降解速率不会受到影响，从而保持果蔬良好的颜色。如采用薄膜水合法制备脂质体递送迷迭香精油，在保鲜蔬菜过程中发现，脂质体精油在较低浓度时可达到较强的抗氧化活性并且抗氧化能力较对照组更持久，避免了蔬菜在处理、加工和贮存过程中由氧化引起的不良质量变化[110]。另外，利用柠檬烯脂质体保鲜草莓，贮存14 d内其CO2浓度与对照组相比显著降低，涂有柠檬烯脂质体的草莓具有较低的呼吸速率；并且柠檬烯脂质体涂膜组总花青素、总酚含量均高于对照组，草莓颜色保持鲜亮，更受消费者喜爱[111]。由此可知，植物精油递送体系在发挥抗氧化作用的同时，既防止了维生素等营养物质的流失，又维持了果蔬鲜亮的色泽，对果蔬保鲜有重要意义。

最后，植物精油递送体系能够降低水分转移，维持果实硬度以及延缓组织衰老，且能够降低精油香气的影响。如将柑橘精油和海藻酸钠制成纳米乳液，作为番茄的保鲜剂，贮藏3 d后，未处理组番茄表面出现明显的萎缩，且15 d后硬度降低61%，而纳米乳液是水分流失的有效屏障，该组番茄硬度仅降低5%；此外，纳米乳液虽未能完全掩盖精油的味道，但其气味可接受性强于未处理组[112]。在进一步有效掩盖植物精油香气方面仍需不断研究。

由上述可知，植物精油递送体系在抑菌、驱虫、抗氧化等方面均表现优异，同时防止果蔬营养物质、水分流失的效果更佳，从而维持果蔬良好的品质并延长其货架期，是良好果蔬保鲜剂。越来越多的学者致力于研究将稳定性更强、生物活性更高的植物精油递送体系应用于果蔬保鲜。近年来，Giray等[113]的研究制备了一种粒径为114 nm的香芹酚纳米乳液，并添加至羟丙基甲基纤维素薄膜中用于保鲜葡萄，贮藏3 d后几乎无菌体生长，第14天时与对照组相比总活菌数减少了2.34（lg（CFU/g）），对霉菌、酵母菌的抑制能力显著提高。鉴于纸基材料优异的透湿性、透气性以及力学性质，利用具有成膜功能的聚乙烯醇将其与杉木精油微胶囊结合，控释能力增强且连续性更持久，草莓货架期有效延长[114]。Min Tiantian等[115]制备多糖-聚乙烯醇纳米纤维，并且掺入卟啉作为负载百里香精油的金属有机骨架纳米颗粒用于葡萄和草莓的保鲜，贮藏7 d后均保持初始新鲜度及表面光泽，而对照组在4 d时出现腐败情况，同时其多孔结构提供了高负载能力，细胞活力测定结果表明，该递送体系对水果保鲜具有良好的生物安全性。综上，用于果蔬保鲜的植物精油递送体系仍在不断进步。

植物精油递送体系及其制备方法在果蔬保鲜中的应用汇总如表5所示。

表5 植物精油递送体系及其制备方法在果蔬保鲜中的应用Table 5 Applications of plant essential oil delivery systems prepared by different methods in fruit and vegetable preservation

4 植物精油递送体系的局限性及展望

递送体系虽然是植物精油广泛应用于食品保鲜的有效工具，但仍存在以下不足：首先，纳米乳液、微乳液的长期稳定性易受自由能状态影响而发生改变，在制备时可能会出现颗粒大小不均、包封率低等问题[131]；其次，微胶囊化方法虽然在实验室规模上有效且可实现，但由于工艺的复杂性，扩大规模具有挑战性，微胶囊的壁材多样性低，壁材可能与微胶囊化方法不兼容，许多可用的壁材在工业规模上的生产成本较高[132]。此外，在使用脂质载体的情况下，低脂产品通常表现为挥发性成分的爆发释放，而高脂产品则表现出可控的可持续释放，持续释放是关键，但是高脂产品易受环境影响而氧化[133]。且上述递送体系在食品应用的安全性方面尚未有完整的风险评估[134]。

基于上述问题，在未来的研究中，选择吸附能力较强的表面活性剂制备纳米乳液及微乳液，增强界面张力从而延缓二者稳定性的降低，例如，Pereira等[135]在室温条件下利用低能量乳化方法与非离子表面活性剂制备纳米乳液，不仅实现540 d的长期物理稳定性，且获得尺寸均一、较理想的颗粒。其次，研究多种微胶囊新型绿色、低廉的壁材（膳食纤维、大豆分离蛋白）用于微胶囊化，具有可生物降解、提高微胶囊热、光稳定性等特点，在绿色健康的基础上优化微胶囊的性能[136]。如研究具有可以快速识别包装果蔬新鲜程度传感功能的新型保鲜材料，并且与具有阻隔性和多种生物活性的植物精油递送体系相结合，在贮藏和运输过程中监测果蔬状况的同时延长果蔬的保质期[137]；尽量减少化学物质的使用，如有研究制备了β-环糊精Pickering乳液体系递送姜油，无需添加表面活性剂，姜油通过主客体相互作用被封装在β-环糊精腔中且稳定性良好，因此，可基于该研究制备植物精油递送体系，避免乳化剂带来的负面影响[138]；同时需要通过补充体内外实验，对递送体系的摄取、进入食物链机理进行全面研究，研究标准化食品模型用于评估植物精油递送体系的安全性，从而扩大植物精油的递送体系在食品安全中的适用性。

5 结语

消费者对绿色天然食品的吸引力与日俱增，因此开发新型保鲜剂、防腐剂代替传统防腐剂用于果蔬保鲜成为一个挑战。天然来源的植物精油具有抗氧化、抑菌、驱虫生物活性，利用递送体系如纳米乳液、微乳液、微胶囊、脂质体等克服精油的水不溶性以及高挥发性等缺点，从而进一步发挥植物精油的潜力。现有研究表明，将植物精油递送体系用于水果保鲜，在延长货架期以及保持良好感官等方面都显示出优异的效果，是一种替代传统防腐剂可行的方案。递送体系将植物精油更有效地用于食品体系中，在消费者认可的同时提升了植物精油的潜在价值。安全性更高、包封效果更好、稳定性更强的植物精油递送体系有待成为未来食品防腐剂研究的重点，可为食品行业的发展提供良好的经济价值。