含有没食子酸和CaCl?的柑橘果皮果胶-壳聚糖双层薄膜：制备、表征及其优异的抗菌与机械性能

《Journal of Agriculture and Food Research》：Novel Pomelo Peel Pectin-Chitosan Bilayer Films with Gallic Acid and CaCl 2: Fabrication, Characterization, and Enhanced Antimicrobial-Mechanical Properties

本研究提取并微胶囊化牛至（O. vulgare）和薄荷叶（M. mollis）精油，通过GC-MS分析鉴定出53种（牛至）和56种（薄荷叶）挥发性成分，以单萜烯和酚类化合物为主。微胶囊化后，薄荷叶精油包封效率（87±2%）显著高于牛至（72±3%），且水活度（<0.3）和热稳定性（DSC、TGA）更优。抗菌实验显示，微胶囊化精油对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC值（0.5 mg/mL）和抑菌圈直径（>2.5 cm）均优于自由精油，证实微胶囊化通过控释机制延长了抗菌活性。研究证实β-环糊精包埋技术可有效提升精油稳定性和应用潜力。

　　在本研究中，科学家们探讨了两种植物精油——百里香（*Origanum vulgare*）和“穆娜”（*Minthostachys mollis*）的特性，并通过微胶囊化技术对其进行处理，以提升其在工业应用中的稳定性。这项研究的重点在于如何克服精油天然存在的技术限制，例如高挥发性、低水溶性和对环境因素的敏感性。这些特性限制了精油在食品、制药和化妆品等领域的直接应用。通过微胶囊化，研究者期望能够增强精油的物理化学稳定性，实现其活性成分的持续释放，从而提升其在各种应用中的效能。

研究中，精油的化学组成通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）进行了分析。结果表明，百里香精油含有53种挥发性化合物，其中氧杂单萜类化合物如芳樟醇、樟脑和芳樟醇乙酸酯占据主导地位。而“穆娜”精油则含有56种化合物，其中也以氧杂单萜为主。在微胶囊化过程中，使用了β-环糊精作为包封材料，这不仅提升了精油的稳定性，还保持了其化学组成的基本不变。结果显示，“穆娜”精油的微胶囊化效率（87±2%）和产率（19±3%）高于百里香精油（72±3%和16±2%），这可能与“穆娜”精油中某些化合物与β-环糊精的高亲和性有关。

在微胶囊的物理化学特性方面，研究发现两者均表现出良好的水溶性（超过83%）和低水活性（低于0.3），同时具有均匀的球形形态和适宜的热稳定性。这些特性是通过差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）进行评估的。研究还指出，微胶囊化过程虽然在一定程度上减少了精油中的酚类化合物含量，但仍然保留了显著的生物活性成分，这使得它们在需要持续释放的系统中具有潜在的应用价值。

在抗菌活性方面，研究通过宏观稀释法评估了精油和微胶囊对大肠杆菌（*Escherichia coli*）和金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）。结果表明，纯精油的MIC和MBC值低于其微胶囊形式，说明在初始阶段，纯精油的抗菌效果更显著。然而，微胶囊表现出持续的抗菌效果，其抑制区域直径超过2.5厘米，这表明它们在长期应用中仍然有效。此外，对植物病原菌*Botrytis cinerea*的测试也显示，微胶囊能够有效抑制其菌丝生长，进一步支持其在农业和食品领域的应用潜力。

在热稳定性方面，DSC分析显示，*M. mollis*精油微胶囊表现出更高的热稳定性，其热分解温度范围更广，说明其在高温环境下的耐受性更强。TGA分析则揭示了微胶囊在不同温度下的质量损失情况，显示微胶囊化能够显著减少挥发性化合物的损失，提高热稳定性。这为微胶囊在食品加工、包装和制药等需要高温处理的应用提供了理论依据。

此外，XRD分析显示，两种微胶囊均表现出一定的结晶性，但*M. mollis*微胶囊的结晶性更明显，这可能与其化学组成和结构特性有关。研究还指出，微胶囊的物理形态（如粒径和表面特性）对其在工业应用中的表现具有重要影响，因此需要优化包封条件以获得更理想的微胶囊形态。

研究的结论表明，微胶囊化是一种有效的策略，可以增强精油的稳定性并延长其生物活性的持续时间。虽然微胶囊在初始抗菌活性方面略逊于纯精油，但它们能够实现更持久的抗菌和抗氧化效果。对于*M. mollis*精油微胶囊，其在包封效率、产率和水活性稳定性方面表现出更优的性能，显示出其在开发长效释放系统和功能性基质中的更大潜力。

研究团队在实验过程中使用了多种分析方法，包括GC-MS、FTIR、折射率和密度测试、总酚含量测定、抗氧化活性（DPPH法）、水活性稳定性测试、粒径和形状分析、热分析（DSC和TGA）以及XRD。这些方法共同揭示了精油和其微胶囊在化学组成、物理性质和功能表现方面的差异。此外，研究还涉及对实验数据的统计分析，通过Shapiro-Wilk正态性检验、Bartlett方差齐性检验以及单因素方差分析（ANOVA）和Tukey多重比较检验，确保了结果的科学性和可靠性。

从研究结果来看，微胶囊化技术在保护精油活性成分方面表现出色，尤其是在延长其抗菌和抗氧化活性方面。同时，研究也指出，尽管微胶囊在初期抗菌活性上有所下降，但其在长期应用中的表现更稳定。这为未来开发更高效、更安全的精油基抗菌剂和抗氧化剂提供了重要的科学依据。

此外，研究还强调了微胶囊在食品和农业领域的潜在应用。由于其良好的水溶性、低水活性和热稳定性，微胶囊可以用于开发功能性包装材料，以延长食品的保质期。同时，它们也可以作为抗菌涂层，用于食品加工设备或包装材料，以减少微生物污染。在农业领域，微胶囊可用于控制植物病原菌的生长，从而提高作物的产量和质量。

研究团队的贡献包括对精油的提取、包封和性能评估的全面分析。每位研究人员都承担了不同的任务，例如实验设计、数据分析、撰写和编辑论文等。研究得到了CONCYTEC和PROCIENCIA项目的资助，这表明该研究具有重要的应用价值和科学意义。

综上所述，这项研究为精油在工业应用中的进一步开发提供了重要参考，特别是在提升其稳定性和延长其功能表现方面。通过微胶囊化技术，精油的抗菌和抗氧化性能得到了有效保护和增强，这为未来的食品、制药和农业领域应用奠定了基础。