非共价相互作用驱动的β-环糊精—大豆分离蛋白超分子聚集体自组装用于肉桂精油微包封：在大蒜薹采后保鲜中的应用

《Food Chemistry》：Noncovalent interaction-driven self-assembly of β-cyclodextrin-soy protein isolate supramolecular aggregates for cinnamon essential oil microencapsulation: Application in postharvest preservation of garlic scapes

　　• 香精油（CEO）被微包埋于SPI-βCD超分子聚集体中（CEO@SPI/βCD）。• CEO@SPI/βCD可促进CEO的热稳定性和贮藏稳定性。• 微包埋的CEO表现出更强的抗菌和抗真菌活性。• CEO微胶囊在不同食品模型中表现出缓释特性。• CEO@SPI/βCD可有效保持蒜薹在贮藏期间的品质。引言蒜薹是大蒜（Allium sativum L.）在抽薹期形成的花茎，具有独特的口感和清淡的蒜香风味。这些特性使其在中国和北非大部分地区受到人们的喜爱，常被用作日常饮食中的调味料或食材（Chen, Yan, et al., 2019）。蒜薹富含多种有益健康的成分，包括膳食纤维、大蒜素、酚类化合物和维生素，在抗炎、降脂和抗肿瘤方面显示出显著的药理潜力（Chen, Hu, et al., 2019）。在这些健康益处的推动下，蒜薹在食品领域的应用不断增多。由于这种蔬菜具有季节性和地域性供应特点，新收获的蒜薹通常被保存在0 ± 0.5 °C的冷库中长达十个月以满足市场需求（Naheed et al., 2017）。遗憾的是，蒜薹收获后含水量高且呼吸作用持续进行，导致长期贮藏过程中品质劣变，包括营养流失和微生物污染（J.-S. Zhang et al., 2023）。这些变化逐渐降低了蒜薹的商业价值和消费者接受度。商业保鲜剂因其高效性和成本效益被广泛用于缓解蒜薹的品质劣变。尽管各国对这些化学品的最大残留限量有严格规定，但其对肝肾毒性及内分泌干扰的潜在风险不容忽视（Li et al., 2026）。为减少对化学保鲜剂的依赖并应对消费者对食品安全日益增长的需求，开发天然、安全且长效的保鲜替代方案已变得愈发紧迫。由于具有公认的高生物活性和良好的安全性，植物精油在食品品质保鲜中的应用日益广泛（Rout et al., 2022）。其中，肉桂精油（CEO）对大多数食源性微生物均表现出抑制效果，其抗真菌活性据报优于丁香和八角等其他来源的精油（Nordin et al., 2025）。CEO卓越的抗菌和抗氧化活性归因于其富含多种生物活性化合物（如醛类、萜类和酚类），这使其作为合成保鲜剂替代品具有相当大的潜力（Zhang, Ezati, et al., 2023）。然而，暴露于敏感环境因素下很容易导致CEO挥发和降解（Chen et al., 2024）。此外，CEO的低水溶性限制了其与亲水性食品基质的相容性，而其主导香气特征可能会干扰食品产品的原有风味（W. Zhang et al., 2023）。由于精油的这些固有性质，不建议直接在食品产品中使用CEO。鉴于此，微胶囊技术的发展为克服CEO的应用局限提供了新的视角。微胶囊通过在核心材料周围形成物理屏障来构建核-壳结构，从而实现目标化合物的稳定、可控释放（Reis et al., 2022）。多项研究报告指出，微胶囊在包埋精油方面表现出理想的载体特性。例如，通过微胶囊化可有效遮蔽甜橙精油的香气，贮藏六天后仍可保留超过80%的精油（Xu et al., 2025）。此外，微包埋后的花椒精油热稳定性显著提高，并在多种食品模型中表现出缓释特性（Chen et al., 2022）。然而，微胶囊壁材基质的选择对于实现这些优势至关重要。超分子材料是由两种或两种以上单体组分通过氢键、π-π堆积和静电作用等可逆非共价相互作用介导形成的自组装聚集体。超分子聚集体卓越的结构可调性、刺激响应特性和动态特征使其成为构建微胶囊壁材不可或缺的选择（O'Donnell et al., 2022）。β-环糊精（βCD）是一种具有亲水外表面和疏水空腔的环状寡糖，凭借其主客体识别能力和优异的生物相容性，已成为超分子组装的流行构建模块（Chen, Sun, et al., 2019; Ghitman & Voicu, 2023）。然而，受限于其溶解性和侧链结构，天然βCD单独用于核心材料的高效包埋效果不佳（Jin et al., 2025）。多项研究表明，将蛋白质引入基于βCD的超分子聚集体，作为微胶囊及其他活性化合物的递送载体，在提高核心物质的包埋效率、抗菌活性、理化稳定性和生物可及性方面展现出强大潜力（Chen et al., 2026; Hao et al., 2026）。这归因于βCD与蛋白质等两亲性分子结合时形成了更强的分子间力（Kou et al., 2025）。这进一步调节了聚集体的结构，从而改善了超分子材料的载体性能。大豆分离蛋白（SPI）是一种植物来源蛋白，具有优异的乳化性、生物可降解性和成本效益。SPI的天然主链和大量疏水基团为超分子自组装提供了理想的框架和结合位点，促使其与βCD结合进行深入研究（Tang, 2021）。既往研究证明，SPI-βCD可有效微包埋花青素并表现出良好的热性能（Li et al., 2022）。虽然这验证了使用SPI-βCD作为微胶囊壁材的可行性，但针对SPI-βCD的自组装驱动过程及其用于包埋挥发性精油的适用性的系统研究仍然匮乏。阐明以SPI-βCD超分子聚集体作为微胶囊壁材对CEO的稳定性、释放动力学、生物活性和保鲜性能的影响，有望为天然精油的高效利用和蒜薹的绿色保鲜奠定坚实基础。本研究将CEO引入由βCD与SPI自组装形成的聚集体中以制备微胶囊（记作CEO@SPI/βCD）。研究首先采用单因素试验和响应面法（RSM）优化CEO@SPI/βCD合成的关键参数。随后对优化后的CEO@SPI/βCD展开系统研究，涵盖理化性质（粒径、ζ电位和热稳定性）、结构特征（官能团、结晶状态和微观形貌）以及针对细菌和真菌的抗菌性能。此外，通过拟合动力学模型评估了CEO在四种模拟食品体系中的释放机制。最后，将CEO@SPI/βCD应用于蒜薹采后贮藏，并根据外观、品质参数、营养成分和抗氧化指标将其保鲜性能与其他处理组进行比较。本研究旨在评估超分子聚集体作为CEO微胶囊壁材的包埋性能，同时拓宽CEO@SPI/βCD作为蒜薹长期贮藏保鲜剂的潜在应用。材料与方法原料和试剂CEO（肉桂醛含量 >85%）、SPI（蛋白质含量 >90%）和βCD（纯度 ≥98%）购自上海源叶生物科技有限公司（中国上海）。大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）和黑曲霉（A. niger）获取自北京林业大学食品科学与工程学院。标准商业成熟蒜薹由洪万年食品公司（中国山东）供应。样本采集于...包埋时间如图1a所示，微胶囊的包埋率（EE）随包埋时间延长而升高，在40 min时达到最大值，随后下降。EE的初始上升可能归因于两个因素：一是CEO在较短时间窗口内无法被完全纳入SPI/βCD中；二是延长的包埋时间有利于CEO在微胶囊内的稳定，从而降低核心材料泄漏的可能性（Guo et al., 2025）。然而，过长的包埋时间（50 min）...结论本研究开发了一种基于SPI-βCD超分子聚集体的CEO微胶囊化系统，为蒜薹的采后保鲜提供了创新途径。研究采用响应面法精细调节微胶囊制备的关键参数，在最优条件下实现了66.403 ± 1.59%的CEO包埋率。所制备微胶囊平均粒径为61.333 ± 3.65 μm，具有较高的负表面电荷密度和稳健的贮藏性能...CRediT作者贡献声明**Yiwei Zhu：** 原稿撰写、软件、调查研究、数据整理、概念构思。**Huiying Hu：** 原稿撰写、方法学、数据整理。**Weize Ma：** 软件、形式化分析。**Junzhe Sun：** 可视化。**Yue Li：** 验证。**Aidong Sun：** 审阅与编辑、指导、方法学、资金获取、概念构思。利益冲突声明作者声明他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响到本论文所报告的工作。致谢作者感谢**山东省重点研发计划**（2024TZXD062）、**国家自然科学基金委员会**（32372370）以及**中央高校基本科研业务费专项资金**（PTJS202625）提供的资金支持。Yiwei Zhu | Huiying Hu | Weize Ma | Junzhe Sun | Yue Li | Aidong Sun