超声辅助制备肉桂精油纳米乳液的构建、表征及其抗真菌活性研究

本研究针对食品防腐剂安全性需求，采用高速均质联合超声技术成功构建了粒径低于22 nm的肉桂精油纳米乳液（CEO-NEs），通过DLS、FTIR和UV-vis等技术证实其稳定性及功能基团保留特性。实验发现5-9%浓度纳米乳液对Penicillium pinophilum抑菌圈达23.7 mm，为天然抗真菌剂在食品工业的应用提供了新策略。

　　

随着人们对食品安全和天然防腐剂需求的日益增长，植物精油作为一种绿色替代方案受到广泛关注。然而，精油存在水溶性差、易氧化降解等问题限制其应用。肉桂精油（Cinnamon essential oil, CEO）主要活性成分肉桂醛（Cinnamaldehyde）虽具显著抗菌性，但稳定性不足。为此，研究人员通过纳米乳液（Nanoemulsions, NEs）技术封装精油，以提升其稳定性和生物利用度。以往研究多聚焦细菌抑制，而对真菌尤其是水果腐败菌Penicillium pinophilum的研究较少。本研究旨在开发稳定的CEO-NEs，并系统评估其抗真菌效能，成果发表于《South African Journal of Botany》。

研究采用高速均质（2000 rpm, 10 min）联合超声处理（37 kHz, 80 W, 1 h）技术，以Tween-80为表面活性剂，制备了不同浓度（1-9% CEO）的纳米乳液。通过动态光散射（DLS）分析粒径、多分散指数（PDI）和Zeta电位，傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴定功能基团，紫外-可见光谱（UV-vis）检测吸收特性，并进行了7天4°C储存稳定性测试。抗真菌活性通过琼脂扩散法测定，以Penicillium pinophilum ATCC 9644为靶点。

3.1. 肉桂精油化学成分分析

GC-MS分析显示肉桂醛为主要成分（60.23%），次要成分包括苯甲醇（9.99%）、三环烯（9.09%）、苯甲酸苄酯（7.04%）和丁香酚（3.13%）。这些化合物共同贡献了精油的抗菌和抗氧化活性。

3.2. 纳米乳液特性

DLS结果显示所有样品粒径均低于22 nm（如CIN 3为14.07±0.29 nm），PDI值（0.19-0.35）表明分布均匀，Zeta电位为负值（-0.27至-0.40 mV），证实乳液稳定性。FTIR光谱在1670 cm^?1处显示肉桂醛羰基特征峰，3349 cm^?1处为Tween-80的羟基振动峰。UV-vis光谱在290 nm和344 nm处出现肉桂醛吸收峰，且样品透明无色。

3.3. 储存稳定性

7天4°C储存后无分层或絮凝现象，粒径、PDI和Zeta电位变化微小（如CIN 3粒径从14.07 nm变为13.67 nm），证明低温下稳定性良好。

3.4. 抗真菌活性

5%以上CEO浓度的纳米乳液（CIN 3、CIN 4、CIN 5）对Penicillium pinophilum产生抑菌圈（15.3-23.7 mm），而低浓度组无抑制效应。机制涉及纳米乳液小粒径和高表面积的穿透效应，破坏真菌细胞膜并抑制酶（如ATPase、纤维素酶）活性。

研究结论表明，超声辅助法制备的CEO-NEs具有优异稳定性和抗真菌效果，为食品工业提供了一种天然防腐解决方案。该技术简化了制备流程，提升了精油应用潜力，未来可扩展至其他易腐食品保护领域。讨论部分强调，纳米乳液通过增强精油分散性和靶向释放，克服了传统精油局限性，其机制类似于金属纳米颗粒（如银纳米粒子）的抗微生物作用，但更具生物相容性。