《Applied Food Research》：Nanostructured Lipid Carriers Designed by “Unification of Medicines and Excipients” for High-Efficiency Encapsulation of Antimicrobial Oregano Essential Oil
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牛至精油（OEO）因其广谱抗菌和抗氧化活性而闻名，在食品体系中有望成为一种强效的天然消毒剂。然而，其治疗和实际应用常受到水溶性差和化学不稳定的限制。为克服这些局限性，本研究整合纳米技术，利用精油固有的亲脂性和渗透增强特性，开发了一种创新的脂质基纳米载体用于OE
牛至精油（OEO）因其广谱抗菌和抗氧化活性而闻名，在食品体系中有望成为一种强效的天然消毒剂。然而，其治疗和实际应用常受到水溶性差和化学不稳定的限制。为克服这些局限性，本研究整合纳米技术，利用精油固有的亲脂性和渗透增强特性，开发了一种创新的脂质基纳米载体用于OEO递送。在“药辅合一”理念指导下，采用Box-Behnken响应面法优化了载牛至精油纳米结构脂质载体（OEO-NLCs），以实现高包封效率、强稳定性和持续释放。通过熔融乳化-超声分散法制备，优化后的配方确定为总脂质含量1%和复合乳化剂1.98%。所制备的OEO-NLCs表现出理想的粒径（45.00±0.48 nm）、低多分散性指数（PDI，0.230±0.007）和稳定的zeta电位（-29.4±0.56 mV）。值得注意的是，关键活性成分达到了高包封效率：对伞花烃为89.53%，百里香酚为92.33%，香芹酚为91.76%，相应的载药量分别为0.42%、6.42%和3.33%。此外，OEO-NLCs表现出优异的稳定性和持久的缓释特性。至关重要的是，抗菌试验表明，与游离OEO相比，NLC包封显著增强了OEO的抗菌功效，凸显了其在先进食品保鲜中的应用潜力。总体而言，这些发现表明，所开发的OEO-NLCs作为一种高效、稳定的天然抗菌剂，在先进食品保鲜应用中具有巨大潜力。
食品保鲜是当前社会的关键议题。消费者对健康意识的增强推动天然食品保鲜技术成为行业发展重点。牛至精油（OEO）等植物精油中的抗氧化和抗菌成分，兼具环境友好与高安全性，可有效降低食品安全风险并维持食品品质。然而，OEO因稳定性差、溶解性低和刺激性气味等问题限制了其应用。将OEO转化为纳米药物是一种有前景的策略，可保护其免受不利环境因素影响并掩盖气味。纳米结构脂质载体（NLCs）是目前广泛用于封装精油（EOs）的纳米平台，具有高包封效率、良好稳定性、理想生物相容性及缓控释能力。近年来，已有研究证实NLCs可提升EOs的稳定性与抗菌活性。然而，基于“药辅合一”理念的配方工艺尚未得到充分重视，该理念强调将具有药理活性的物质作为辅料，实现双重药物递送，同时减少不必要的辅料。EOs作为辅料，可充当NLCs固体脂质核心中的液态脂质，增加无定形或缺陷晶体比例，形成更大孔隙空间，显著提升EOs的溶解度与包封效率。因此，本研究旨在以OEO为原料，结合“药辅合一”理念，优化NLCs配方，克服OEO应用缺陷，为其在食品保鲜领域的应用奠定基础。
研究人员开展了以下研究：以OEO为主要原料，甘油二硬脂酸酯（Precirol ATO-5）为固体脂质，癸酸/辛酸甘油酯（DOG）为液态脂质，结合泊洛沙姆188（P188）和蛋黄卵磷脂（EYL）作为复合乳化剂，采用熔融乳化-超声分散技术制备OEO-NLCs。通过单因素试验筛选脂质和乳化剂，利用Box-Behnken响应面法优化配方，最终确定最佳配方为：总脂质含量1%、复合乳化剂（P188/EYL=3:1）用量2%。所制备的OEO-NLCs粒径为45.00±0.48 nm，PDI为0.230±0.007，zeta电位为-29.4±0.56 mV。对关键活性成分伞花烃、百里香酚和香芹酚的包封效率分别达到89.53%、92.33%和91.76%，载药量分别为0.42%、6.42%和3.33%。体外释放实验显示OEO-NLCs具有显著缓释特性，72小时累积释放率低于游离OEO。储存稳定性测试表明，在4°C下90天内体系保持稳定。抗菌试验表明，OEO-NLCs对宋内志贺菌、粪肠球菌、铜绿假单胞菌、单核细胞增生李斯特菌和白色念珠菌均表现出强效抗菌活性，其最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）与游离OEO相当或更优，尤其对白色念珠菌显示出更强的抗菌作用。该研究发表在《Applied Food Research》。
主要关键技术方法如下：采用熔融乳化-超声分散法制备OEO-NLCs；通过单因素试验筛选最佳固体脂质（Precirol ATO-5）、液态脂质（DOG）和复合乳化剂（P188/EYL）；利用Box-Behnken响应面法优化脂质用量、乳化剂比例和乳化剂用量三个关键因素；以粒径和包封效率的综合评分为响应值，拟合二次多项式模型确定最优配方；通过透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）对OEO-NLCs进行表征；采用动态透析法进行体外释放研究；通过微量肉汤稀释法测定抗菌活性。
研究结果部分：
3.1. 脂质和乳化剂的筛选：通过单因素实验比较不同固体脂质（单硬脂酸甘油酯GMS、山嵛酸甘油酯Compritol 888 ATO、甘油二硬脂酸酯Precirol ATO-5）、液态脂质（DOG、中链甘油三酯MCT、肉豆蔻酸异丙酯IPM）和乳化剂（TW80、P188、EYL及复合物）对OEO-NLCs外观、粒径、PDI和zeta电位的影响。结果表明，Precirol ATO-5作为固体脂质、DOG作为液态脂质、P188/EYL（2:1）作为复合乳化剂可获得粒径较小、分散均匀且稳定的OEO-NLCs。
3.2. 单因素试验：系统考察固液脂质比、脂质用量、乳化剂比例、乳化剂用量、OEO用量、搅拌时间、超声时间和超声振幅对OEO-NLCs粒径和包封效率的影响。结果显示，当固液脂质比在8:2至6:4、脂质用量1%-3%、乳化剂比例P188:EYL为1:1至3:1、乳化剂用量1%-3%、OEO用量0.5%-1.5%、搅拌时间25 min、超声时间15 min、超声振幅75%时，可获得较小的粒径和较高的包封效率。
3.3. Box-Behnken响应面优化：以脂质用量（A）、乳化剂比例（B）和乳化剂用量（C）为自变量，以粒径和三种成分包封效率的综合评分Y为响应值，建立二次多项式回归模型。方差分析表明模型极显著（P=0.0048），各因素影响顺序为C > A > B。最优预测配方为：A=1%，B=2.99:1，C=1.98%，预测综合评分Y=0.7974。
3.4. 最优配方验证：将参数修正为脂质用量1%、乳化剂比例3:1、乳化剂用量2%，三批平行实验测得粒径为46.89±0.35 nm，伞花烃、百里香酚和香芹酚的包封效率分别为89.53%、92.33%和91.76%，综合评分Y=0.8512±0.0315，与预测值偏差5.38%，表明模型预测性能良好。
3.5. OEO-NLCs表征：通过纳米粒度分析仪测得优化配方下粒径45.00±0.48 nm，PDI 0.230±0.007，zeta电位-29.4±0.56 mV；TEM图像显示OEO-NLCs呈球形、未聚集、粒径均匀；FTIR分析表明OEO的特征峰在NLC中位移或消失，证实OEO被成功包埋；XRD图谱显示Precirol ATO-5的中高强度衍射峰在OEO-NLCs中消失，表明脂质晶体结构发生改变，形成无序相；DSC分析显示OEO在NLC中的熔融吸热峰消失，且Precirol ATO-5的熔点和焓值降低，进一步证实OEO成功嵌入并改变了脂质晶型。
3.6. 包封效率和载药量：三批OEO-NLCs中伞花烃、百里香酚和香芹酚的包封效率分别为89.53±2.72%、92.33±0.84%和91.76±0.92%，载药量分别为0.42±0.04%、6.42±0.25%和3.33±0.10%。
3.7. 体外释放研究：以百里香酚为指标，OEO-NLCs在4小时释放33.53%，48小时累积释放67.12%，而游离OEO分别释放51.19%和96.96%，表明OEO-NLCs具有显著的缓释能力。
3.8. 储存稳定性：在4°C条件下放置90天，OEO-NLCs粒径保持在44.30-47.39 nm，PDI在0.215-0.263之间，zeta电位稳定在-29.3至-26.5 mV；在25°C条件下，粒径略有增大，PDI在60天时超过0.3，但整体仍保持相对稳定，表明4°C储存更优。
3.9. 抗菌活性：MIC测定显示，OEO-NLCs对宋内志贺菌、粪肠球菌和白色念珠菌的MIC为0.11 g/mL，对铜绿假单胞菌和单核细胞增生李斯特菌的MIC为0.22 g/mL；MBC测定显示，OEO-NLCs对宋内志贺菌的MBC为0.11 g/mL，对粪肠球菌、铜绿假单胞菌和单核细胞增生李斯特菌的MBC为0.22 g/mL，对白色念珠菌的MBC为0.44 g/mL。与游离OEO相比，OEO-NLCs对白色念珠菌的抗菌活性更强。
讨论与结论部分总结：本研究通过精心筛选配方和制备工艺，成功开发了OEO-NLCs，并规范了活性药物成分和辅料的定义。采用Box-Behnken响应面法拟合二次多项式模型，优化了纳米药物递送系统。TEM、粒径、zeta电位、FTIR、DSC和XRD等表征结果均表明OEO已成功嵌入NLC中，形成新的无序相。在该系统中，OEO不仅作为药物成分，还具备液态脂质的性质，提高了药物递送效率并增强了系统的稳定性和生物相容性，体现了“药辅合一”理念。体外释放研究显示OEO-NLCs具有优异的缓释性能；长期储存稳定性也表现良好。因此，OEO-NLCs有望作为食品包装和储存领域的抗菌剂，通过释放OEO的抗菌成分，延长食品保质期，减少细菌生长和传播风险，满足消费者对天然防腐剂的需求，具有广阔的应用前景。
