秦敬如，馬玉潔

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

精油(EOs)是天然衍生的芳香化合物，具有廣譜生物活性[1]。迄今為止，EOs已被廣泛用于藥物或化妝品的添加劑[2]以及殺蟲、抗氧化、抗炎、抗過(guò)敏和抗癌劑[3]。近年來(lái)，消費(fèi)者對(duì)化學(xué)防腐劑的消極看法愈加強(qiáng)烈，EOs作為溫和保鮮劑在食品工業(yè)中受到了極大的關(guān)注。然而，EOs具有高反應(yīng)性和疏水性，很難直接用于食品中。為了保持其生物活性并最大限度地減少對(duì)食品的影響，需要將EOs包封在與食品應(yīng)用相適應(yīng)的輸送系統(tǒng)中。乳液的輸送系統(tǒng)可以用食品成分配制，此外，納米乳液對(duì)食品的影響較小，而且可以提高精油的生物活性[4]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)精油納米乳液的研究極少，對(duì)精油納米乳液的研究處于起步階段。因此，本文主要對(duì)EOs納米乳劑在食品中的抗微生物作用展開研究。

1 精油納米乳液的配方與制備

1.1 定義和屬性

EOs是由揮發(fā)性和非揮發(fā)性的物質(zhì)組成的混合物，通常是親脂的，幾乎不溶于水。研究表明，以一定質(zhì)量比的乳化劑，在一定的壓力下得到的精油納米乳液比較穩(wěn)定[5]。由于其納米尺寸，納米乳液具有獨(dú)特的性質(zhì)：作用于液滴之間的凈吸引力的強(qiáng)度會(huì)隨著液滴直徑的減小而降低，從而減少納米乳液中的聚集現(xiàn)象；納米乳液對(duì)光具有較弱的散射作用，不會(huì)影響飲用品的清澈度[6]；隨著液滴尺寸的減小，納米乳液中親脂性化合物的生物活性增加，反應(yīng)性增強(qiáng)。所以將親脂性組分包封在納米乳液中將會(huì)有很多優(yōu)點(diǎn)，EOs更是如此，并且物理化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)品的影響小以及抗微生物活性增強(qiáng)，可作為天然抗菌劑應(yīng)用于食品工業(yè)中。

1.2 制作方法

精油的制備方法有很多，文獻(xiàn)記載，通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)超臨界CO2萃取可得到精油[7]。對(duì)于納米乳液，可采用自上而下或自下而上的方法來(lái)制備。自上而下的方法主要利用機(jī)械尺寸減小技術(shù)。在此方法中，乳化過(guò)程分為兩個(gè)階段：將粗液滴分解成較小的液滴；將乳化劑吸收到新形成的界面上，以防止再結(jié)晶現(xiàn)象，促進(jìn)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。因此，乳化劑的濃度和性質(zhì)在此過(guò)程中扮演著重要角色。納米乳劑也可以通過(guò)自下而上的方法制備，該方法是在吸引力和排斥力驅(qū)動(dòng)下，由精油分子周圍的表面活性劑自發(fā)結(jié)合而成，是一種物理化學(xué)過(guò)程。自下而上的方法能夠有效地產(chǎn)生精細(xì)液滴，使用低成本設(shè)備，可以防止包封的分子在加工過(guò)程中降解。并且，嚴(yán)格的限制條件以及所需的表面活性劑與油比(SOR)，顯著高于自上而下的方法[8]。

2 精油納米乳劑的抗菌活性

2.1 抗菌作用機(jī)制

精油的抗菌作用基于它的分子疏水性，EOs主要通過(guò)酚類化合物與細(xì)胞膜脂質(zhì)的強(qiáng)烈相互作用，增加膜通透性，擾亂原始細(xì)胞結(jié)構(gòu)，破壞穩(wěn)態(tài)，并引起離子和胞質(zhì)含量的泄漏，來(lái)達(dá)到抗菌效果。與游離EOs相比，納米乳劑通常以大分子作為乳化劑，EOs優(yōu)先與微生物相互作用。在其他情況下，大分子有助于提高抗菌活性。由于EOs納米乳液的遞送系統(tǒng)，其可能通過(guò)四條主要途徑促進(jìn)它與微生物細(xì)胞膜的相互作用：(1)表面積的增加及外部細(xì)胞膜的被動(dòng)運(yùn)輸提高了與細(xì)胞質(zhì)膜的相互作用。(2)乳化液滴與細(xì)胞膜的磷脂雙層的融合有可能促進(jìn)EOs在所需位點(diǎn)的靶向釋放。(3)在油滴和水相之間的EOs分配驅(qū)動(dòng)下，來(lái)自納米乳液液滴的EOs的持續(xù)釋放延長(zhǎng)了EOs的活性。(4)帶正電的納米乳液滴與帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞壁的靜電相互作用增加了作用部位EOs的濃度。然而，這一假設(shè)仍然存在爭(zhēng)議，還有待于進(jìn)一步研究。

2.2 在產(chǎn)品中的應(yīng)用

大量污染食物的腐敗和致病微生物需要廣譜抗菌性的抗菌劑。前人研究了食用植物精油可作為“高效、安全”的防腐保鮮劑應(yīng)用于食品領(lǐng)域[9]。李亞茹、周林燕、李淑榮等[10]研究了植物精油對(duì)果蔬中微生物的抑制效果、植物精油對(duì)微生物的作用機(jī)理，并為精油的研究和應(yīng)用提供了依據(jù)。

通常EOs納米乳液具針對(duì)性，構(gòu)成EOs的高反應(yīng)性分子可以通過(guò)與其他食物成分(蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和礦物質(zhì))的相互作用而降解，或者可以吸附到食物的多個(gè)界面上，從而導(dǎo)致分布不均勻，失去抗微生物活性。另外，EOs的高揮發(fā)性，反應(yīng)性等也可能對(duì)產(chǎn)品特性造成嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致不良的特征。EOs對(duì)產(chǎn)品特性的影響主要取決于它的食品相容性，特別是在EOs成分與食品的理化特性匹配上。因此，要根據(jù)特定食物類型來(lái)選擇EOs。合適的EOs輸送系統(tǒng)的使用可以將其更好地分散在食品中，以降低所需的EOs的濃度，減少蒸發(fā)速率，防止與其他食物成分的相互作用。不同的EOs能夠在低濃度下發(fā)揮協(xié)同抗菌作用，也有助于減少食品特性的變化。但是，迄今為止，只有少數(shù)研究解決了EOs納米乳液在食品中的應(yīng)用。

3 結(jié)論和展望

雖然EOs在食品級(jí)納米乳液中提供了很多優(yōu)點(diǎn)，但是，它在食品保存方面全面開展問(wèn)題上依然存在著一些挑戰(zhàn)：

(1)為了有效地對(duì)抗天然內(nèi)源性菌群，減少對(duì)感官特性的影響，EOs納米乳液的配方應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行開發(fā)。

(2)在嚴(yán)格控制釋放的同時(shí)，保持其抗菌效果，為了掩蓋EOs化合物的味道，還應(yīng)制定封裝系統(tǒng)。

(3)利用EOs化合物的聯(lián)合使用來(lái)促使協(xié)同作用，以促進(jìn)與微生物細(xì)胞膜上的多個(gè)分子位點(diǎn)的相互作用。但是，一些天然的EOs的聯(lián)合使用可能會(huì)誘發(fā)拮抗作用。

(4)為了給新型的抗微生物系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，應(yīng)該更好地了解封裝的EOs的運(yùn)行機(jī)制。

(5)EOs納米乳劑與其它技術(shù)的聯(lián)合使用，例如γ射線照射、臭氧、UV，高壓或脈沖光或氣調(diào)保鮮包裝可能有助于提高產(chǎn)品的保質(zhì)期，同時(shí)保持其新鮮的特性。

(6)在經(jīng)濟(jì)上要考慮成本問(wèn)題。由于EOs在納米乳液中的封裝，以及其與非熱技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，其價(jià)格是很昂貴的，因此，應(yīng)該仔細(xì)評(píng)估EOs使用的成本問(wèn)題。

本文提出EOs納米乳劑在食品應(yīng)用中存在的問(wèn)題，以期為EOs納米乳劑的研究和應(yīng)用提供依據(jù)，從而更好地為人類造福。