基于A型明胶和阿拉伯胶的双层乳液凝胶的制备及其复合精油的应用：在食品保存中的潜在用途

《Food Research International》：Construction of bilayer emulsion gel with composite essential oils based on A-type gelatin and gum arabic: Potential application in food preservation

植物精油复合双层乳液凝胶通过整合筛选出的抗菌活性精油（牛至油与肉桂油）、A型明胶电吸附自组装技术及阿拉伯胶稳定化机制，构建具有缓释特性与抗冻融稳定性的新型食品防腐体系。实验表明该复合凝胶较单层体系累计释放率降低26.9%（25℃）至18.3%（4℃），并延长虾仁保质期2天，同时兼具广谱抗菌和抗氧化功能。

　　这项研究针对植物精油在食品保鲜中的应用难题，提出了一种创新的解决方案。精油因其挥发性强、稳定性差以及具有强烈气味等特点，限制了其在食品保鲜中的广泛使用。为了克服这些限制，研究人员结合了精油筛选与复配、层层自组装（Layer-by-layer self-assembly, LBL）技术以及明胶的凝胶特性，开发出一种复合精油双层乳液凝胶，用于食品保鲜。这种新型结构不仅提升了精油的稳定性，还增强了其持续释放能力，从而在保持抗菌效果的同时，避免了对食品风味的过度影响。

在研究过程中，研究人员筛选了多种具有抗菌活性的精油，包括牛至精油（Oregano essential oil, OO）、肉桂精油（Cinnamon essential oil, CO）、百里香精油（Thyme essential oil, TO）、丁香花精油（Clove bud essential oil, CBO）以及迷迭香精油（Rosemary essential oil, RO）。通过对比这些精油的抗菌性能，研究发现，当CO与OO的体积比为9:1时，复合精油乳液表现出最佳的稳定性。这种稳定性不仅有助于精油在食品中的有效应用，还减少了因精油挥发而造成的浪费。此外，研究人员还探讨了不同精油组合对凝胶结构和性能的影响，发现复合精油能够通过多种机制协同作用，提高对耐药微生物的抗菌能力。

为了进一步提升精油的释放性能和稳定性，研究团队设计了一种基于明胶（A-type gelatin, AG）和阿拉伯胶（Gum Arabic, GA）的双层乳液凝胶（AG-GA-E）。明胶是一种从富含胶原的原料中提取的天然高分子材料，其等电点处于pH 7–9之间。当用作乳化剂时，明胶可以通过分子间的氢键作用自组装成三螺旋网络，形成稳定的乳液凝胶结构。而阿拉伯胶则是一种从豆科植物Acacia spp.中提取的天然多糖，其pKa约为pH 2.2，能够在极端环境条件下（如宽pH范围、高离子强度和高温）保持良好的稳定性。这两种材料的结合不仅增强了乳液凝胶的物理稳定性，还提高了其在不同温度和湿度条件下的环境适应能力。

通过实验，研究人员发现AG-GA-E的持续释放能力优于单层乳液凝胶。在25°C条件下，AG-GA-E的累积释放率从90.7±1.3%降至63.8±2.1%，而在4°C条件下，累积释放率从73.4±1.5%降至54.1±0.6%。这种持续释放能力的提升意味着精油可以在较长时间内保持活性，从而延长食品的保质期。此外，AG-GA-E还表现出良好的冻融循环稳定性，能够在反复冷冻和解冻的条件下维持其结构和功能。这种特性对于食品在储存和运输过程中的保鲜尤为重要。

研究团队还发现，AG-GA-E具有pH响应的释放能力，能够在特定的pH条件下释放精油，从而实现更精确的抗菌控制。这种特性使得AG-GA-E能够在食品表面形成一层稳定的涂层，有效抑制微生物的生长。在实验中，研究人员使用对虾（*Litopenaeus vannamei*）作为模型，评估了AG-GA-E在食品保鲜中的应用效果。结果表明，当AG-GA-E的浓度为32 mg/mL时，其涂层能够延长对虾的保质期达2天，显著提升了食品的保存时间。

综上所述，这项研究通过创新性的结构设计，成功开发出一种复合精油双层乳液凝胶（AG-GA-E），不仅克服了精油在食品保鲜中的应用限制，还提升了其稳定性和持续释放能力。这种新型材料的应用为食品保鲜提供了新的思路，同时也为天然植物精油的高效利用开辟了新的途径。研究结果表明，AG-GA-E在食品保鲜中的应用潜力巨大，能够有效延长食品的保质期，减少食品浪费，同时避免了合成防腐剂可能带来的健康风险。

在实际应用中，这种复合精油双层乳液凝胶可以用于食品包装材料的开发，特别是在肉类、水产品和果蔬等易腐食品的保鲜过程中。由于其具有良好的抗菌活性和抗氧化能力，AG-GA-E能够有效抑制食品中的微生物污染，延长食品的货架期。此外，AG-GA-E的pH响应特性使得其能够在不同环境下调节精油的释放，从而实现更精准的抗菌控制。这种特性对于食品在不同储存条件下的保鲜尤为重要。

研究团队还发现，AG-GA-E的结构设计能够有效提高其在食品中的适用性。通过将明胶作为凝胶形成的主要成分，阿拉伯胶作为稳定剂，研究人员成功构建了一种新型的双层乳液凝胶结构。这种结构不仅能够保持精油的稳定性，还能增强其在不同温度和湿度条件下的适应能力。此外，AG-GA-E的持续释放能力使得精油能够在食品表面形成一层稳定的涂层，从而有效抑制微生物的生长。这种特性对于食品在运输和储存过程中的保鲜尤为重要。

在实验过程中，研究人员还评估了AG-GA-E的抗氧化能力。结果显示，AG-GA-E能够有效清除食品中的自由基，延缓食品的氧化变质过程。这种抗氧化能力不仅有助于延长食品的保质期，还能提升食品的品质和营养价值。此外，AG-GA-E的抗菌活性也得到了验证，其能够有效抑制多种常见致病菌的生长，如金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）和大肠杆菌（*Escherichia coli*）等。这些结果表明，AG-GA-E不仅具有良好的抗菌性能，还能够有效延长食品的保存时间。

在实际应用中，AG-GA-E可以作为食品包装材料的一部分，与食品直接接触，从而实现对食品的保护。由于其具有良好的物理稳定性和环境适应能力，AG-GA-E能够在不同储存条件下保持其结构和功能。此外，AG-GA-E的持续释放能力使得精油能够在食品表面形成一层稳定的涂层，从而有效抑制微生物的生长。这种特性对于食品在运输和储存过程中的保鲜尤为重要。

这项研究的意义在于，它为食品保鲜领域提供了一种新的技术手段，能够有效利用天然植物精油，提高其在食品中的应用效果。通过结合精油筛选、复配、层层自组装技术和明胶的凝胶特性，研究人员成功开发出一种新型的双层乳液凝胶结构，不仅提升了精油的稳定性，还增强了其持续释放能力。这种新型材料的应用为食品保鲜提供了新的思路，同时也为天然植物精油的高效利用开辟了新的途径。

在未来的应用中，AG-GA-E可以进一步优化其结构和性能，以适应更多种类的食品保鲜需求。例如，可以探索其在不同pH环境下的释放特性，以实现更精准的抗菌控制。此外，还可以研究其在不同温度和湿度条件下的稳定性，以提升其在食品储存和运输过程中的适用性。通过这些研究，AG-GA-E有望成为食品保鲜领域的重要技术手段，为食品的安全和品质提供更有力的保障。

这项研究的创新点在于，它首次将复合精油与双层乳液凝胶结构相结合，从而实现了精油的高效利用和稳定释放。通过实验，研究人员发现，这种新型结构能够有效提升精油的抗菌活性，同时减少对食品风味的干扰。这种结构的优化不仅提高了精油在食品中的应用效果，还为食品保鲜技术的发展提供了新的方向。研究团队还发现，AG-GA-E的结构设计能够有效提高其在食品中的适用性，使其能够在不同环境下保持良好的性能。

此外，这项研究还为食品保鲜技术的发展提供了新的理论支持。通过结合精油筛选、复配、层层自组装技术和明胶的凝胶特性，研究人员成功构建了一种新型的双层乳液凝胶结构，这种结构不仅能够保持精油的稳定性，还能增强其持续释放能力。这种结构的优化为食品保鲜技术的发展提供了新的思路，同时也为天然植物精油的高效利用开辟了新的途径。研究团队还发现，AG-GA-E的结构设计能够有效提高其在食品中的适用性，使其能够在不同环境下保持良好的性能。

在实际应用中，AG-GA-E可以进一步优化其结构和性能，以适应更多种类的食品保鲜需求。例如，可以探索其在不同pH环境下的释放特性，以实现更精准的抗菌控制。此外，还可以研究其在不同温度和湿度条件下的稳定性，以提升其在食品储存和运输过程中的适用性。通过这些研究，AG-GA-E有望成为食品保鲜领域的重要技术手段，为食品的安全和品质提供更有力的保障。

综上所述，这项研究通过创新性的结构设计，成功开发出一种复合精油双层乳液凝胶（AG-GA-E），不仅克服了精油在食品保鲜中的应用限制，还提升了其稳定性和持续释放能力。这种新型材料的应用为食品保鲜提供了新的思路，同时也为天然植物精油的高效利用开辟了新的途径。研究结果表明，AG-GA-E在食品保鲜中的应用潜力巨大，能够有效延长食品的保质期，减少食品浪费，同时避免了合成防腐剂可能带来的健康风险。