含月桂酸 - 维生素 E 的壳聚糖微乳液的制备、表征及针对食源性病原菌的生物活性评估

《Food Research International》:Fabrication, characterization, and bioactivity assessment of chitosan microemulsion containing lauric acid-vitamin E against foodborne pathogens

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月22日 来源:Food Research International 8.8

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   •开发了稳定的食品级月桂酸乳液。•乳液表现出均匀的结构和良好的粘弹性稳定性。•乳液表现出显著的抗氧化活性和针对 金黄色葡萄球菌 的活性。•抗菌活性与膜损伤和能量破坏有关。引言食源性致病菌仍然是食品安全和公共卫生面临的主要挑战,通过食用受污染的食物或水引起各种疾病 (Swita

  
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    开发了稳定的食品级月桂酸乳液。
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    乳液表现出均匀的结构和良好的粘弹性稳定性。
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    乳液表现出显著的抗氧化活性和针对 金黄色葡萄球菌 的活性。
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    抗菌活性与膜损伤和能量破坏有关。

引言

食源性致病菌仍然是食品安全和公共卫生面临的主要挑战,通过食用受污染的食物或水引起各种疾病 (Switaj 等人,2015)。这些感染可能导致胃肠道疾病和严重并发症,特别是在包括儿童、老年人和免疫受损个体在内的脆弱人群中 (Franz 等人,2018; Sohrabi 等人,2022; van Asselt 等人,2017)。除了健康负担外,食源性疾病还因医疗费用和食品召回而造成巨大的经济损失 (Grace, 2023; Scharff, 2018)。几种食源性细菌病原体,大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌 spp. 和 金黄色葡萄球菌 经常与食品污染和爆发有关。值得注意的是,金黄色葡萄球菌 特别令人担忧,因为它广泛存在于原材料、加工环境和食品处理人员中,这增加了生产和储存期间的污染风险 (Fetsch & Johler, 2018)。此外,其产生耐热肠毒素的能力使其即使在常规热处理后仍能保持毒性 (WHO, 2024)。
控制食源性细菌的传统策略主要依赖热处理和化学防腐剂。然而,微生物适应和耐受胁迫种群的出现可能会降低有效性,同时消费者对最小加工食品需求的增长推动了对天然衍生抗菌化合物的探索兴趣不断增加 (Ahmed 等人,2024; Rawson 等人,2025; Wu 等人,2024)。其中,脂肪酸因其广谱抗菌活性和多靶点机制而受到极大关注,主要涉及破坏细胞膜完整性和代谢紊乱 (Casillas-Vargas 等人,2021; Kumar 等人,2020)。月桂酸 (LA) 是一种天然中链脂肪酸,富含于椰子油和乳脂中,已被广泛研究其针对各种微生物的活性,包括 金黄色葡萄球菌、艰难梭菌 和耐甲氧西林 金黄色葡萄球菌 (Lalouckova 等人,2021; Nitbani 等人,2022; Yang 等人,2018; Yoon 等人,2015)。此外,LA 已被批准作为食品和饲料添加剂,其安全性得到了高剂量毒性研究的支持 (EFSA ANS Panel 等人,2017; Khan 等人,2020)。然而,由于 LA 在水中溶解度差且在室温下呈固态,其实际应用仍然具有挑战性,这限制了其在水基食品系统中的分散和生物活性。尽管乙醇溶解的 LA 已显示出对 金黄色葡萄球菌 的强抗菌活性,在特定条件下可实现约 3.56 log CFU/mL 的减少,但此类基于溶剂的系统对于许多水性食品应用来说是不切实际的 (Liu 等人,2024)。
为了提高疏水性化合物在水环境中的溶解度和分散性,已经提出了化学改性、络合和构建基于乳液的递送系统等策略 (Shi 等人,2021; Kinart, 2023; Agnihotri, 2025)。虽然化学改性和络合可以提高 LA 的溶解度,但前者涉及复杂的程序,可能会损害其固有的杀菌活性,而后者受限于低负载能力 (Liu 等人,2021)。相比之下,乳液系统能够使亲脂性抗菌剂在水性介质中均匀分散,同时在不改变化学结构的情况下保持生物活性。形成具有大界面面积的细小液滴还可以促进抗菌剂与微生物细胞之间的相互作用,增强功能性能。这一点已在之前的研究中得到证明。例如,纳米乳化克服了 肉桂 精油的难水溶性和挥发性,并且纳米乳液表现出优异的抗菌活性 (Liang 等人,2022)。类似地,Zhao 等人 (2022) 将疏水性丁香油配制成乳液,改善了其在复合系统中的稳定性、生物活性和抗菌功效。
在本研究中,探索了一系列配方和制备条件,以确定 LA 在水性系统中稳定的合适条件。引入维生素 E 油和无水乙醇以提高相容性和分散性,同时增强抗氧化能力。同时,壳聚糖 - 聚乙烯醇 (CS-PVA) 基质作为水相,提供界面稳定性和结构支持,以形成稳定的乳液网络。使用动态光散射 (DLS)、共聚焦激光扫描显微镜 (CLSM)、冷冻扫描电子显微镜 (cyro-SEM)、热重分析 (TGA) 和流变学测量对制备的乳液的物理化学性质、微观结构和稳定性进行了系统表征。基于粒径和储存稳定性评估建立了稳定的 LA 乳液系统。同时,评估了抗氧化和抗菌活性针对 金黄色葡萄球菌,并研究了潜在的抗菌机制。本研究提供了一种有效策略,以改善固态 LA 在乳液系统中的分散和功能性能,促进脂肪酸作为亲脂性抗菌递送系统在食品中的应用。

章节摘要

材料

壳聚糖 (CS,脱乙酰度≥95% 且粘度为 100–200 mPa·s) 购自上海麦克林生化有限公司。聚乙烯醇 (PVA, 1799)、LA (MW 200.32)、羧甲基纤维素 (CMC) 和罗丹明 123 (Rh123) 购自阿拉丁试剂有限公司 (上海,中国)。Dl-α-生育酚乙酸酯 (DLTA, VE 衍生物) 由源叶生物科技有限公司供应 (上海,中国)。绝对乙醇购自国药化学试剂有限公司 (上海,

乳液的粒径和储存稳定性

使用不同方法制备的 LA-VE 乳液的粒径、PDI 和储存稳定性如图 2 所示。在方法 A 中,首先研究了水相 CMC 浓度对乳液性质的影响。由于 CMC 能够增加连续相粘度并增强空间位阻,已被广泛用作水包油乳液中的多糖稳定剂 (Sun 等人,2024)。粒径分析显示,在 0.25 wt% CMC 时,平均液滴大小为

结论

本研究开发了一种稳定的 LA 乳液系统,提高了这种疏水性脂质在水环境中的稳定性和分散性。乳液表现出相对均匀的微观结构网络,油滴有效地分散在 CS-PVA 基质中,并显示出理想的热稳定性和粘弹性性质。在储存期间未观察到明显的宏观相分离,除了在 30 天后的 5 CP/VL 系统外,表明长期

CRediT 作者贡献声明

李晨: 写作 – 审阅与编辑,写作 – 初稿,软件,方法论,形式分析,数据整理。马佩佩: 方法论,数据整理。隋晓月: 方法论,数据整理。阿明努·阿卜杜拉希·马哈茂德: 写作 – 审阅与编辑。廖欣雨: 监督,方法论。丁天: 验证,监督,项目管理,资金获取。张润润: 可视化,监督,方法论。

未引用的参考文献

Boostani 等人,2020
Chen, Tai, Li, Li 和 Guo, 2021
欧洲食品安全局食品和营养来源添加剂面板 (ANS) 等人,2017
McClements, 2002
世界卫生组织,2024

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些可能看似影响了本论文中报告的工作。

致谢

这项工作得到了 浙江省自然科学基金 (LZ26C200002) 的支持
李晨 |马佩佩 |隋晓月 |阿明努·阿卜杜拉希·马哈茂德 |廖欣雨 |丁天 |张润润
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