《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Zein/Gum Arabic Nanoparticles for Cinnamaldehyde Delivery: Enhanced Antifungal Performance and Bread Shelf Life Extension
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面包极易受到真菌腐败的影响，从而限制其保质期。基于天然来源抗真菌剂的保鲜策略日益受到关注，但此类策略受限于肉桂醛（cinnamaldehyde, CIN）等化合物的不稳定性——肉桂醛是肉桂精油的主要成分。研究人员评估了负载肉桂醛的玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒（
面包极易受到真菌腐败的影响，从而限制其保质期。基于天然来源抗真菌剂的保鲜策略日益受到关注，但此类策略受限于肉桂醛（cinnamaldehyde, CIN）等化合物的不稳定性——肉桂醛是肉桂精油的主要成分。研究人员评估了负载肉桂醛的玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒（zein/gum arabic nanoparticles）用于面包保鲜的效果，重点考察了理化表征、抗真菌活性、原位性能及储存稳定性。通过反溶剂沉淀（antisolvent precipitation）制备的颗粒表现出纳米级平均粒径（约255 nm）、窄的粒径分布（多分散指数polydispersity index, PDI < 0.2）、良好的胶体稳定性（zeta电位 ?21.8 mV）以及合适的包封效率（71%）。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）分析显示颗粒呈球形，表面光滑致密。傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）和热重分析（thermogravimetric analysis, TGA）证实了肉桂醛的掺入以及该化合物在聚合物基质内稳定性的增强。小角X射线散射（small-angle x-ray scattering, SAXS）显示存在与肉桂醛掺入一致的纳米尺度结构域，而X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）证实表面存在玉米醇溶蛋白，支持了包封结构。包封维持或增强了肉桂醛对桔青霉（Penicillium citrinum）、罗克福尔青霉（Penicillium roqueforti）、黑曲霉（Aspergillus niger）和黄曲霉（Aspergillus flavus）的抗真菌活性，尤其在亚抑制浓度下。原位测定表明，与肉桂醛对照分散液及未处理面包相比，经包封肉桂醛处理的面包中真菌生长显著延迟，污染程度降低。储存研究表明，冷藏可在长达180天内保持纳米粒的稳定性和抗真菌活性。总体而言，玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒为肉桂醛提供了一种稳定的递送系统，使其在面包中持续发挥抗真菌性能，并为控制真菌腐败和延长保质期提供了一种有前景的策略。
面包因水分活度高、营养丰富而极易受到真菌污染，其主要腐败真菌为曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium），不仅导致感官劣变，还可能产生真菌毒素。烘焙过程虽可杀灭原料中的真菌，但烘焙后冷却、切片和包装过程中的空气孢子再污染难以避免。合成防腐剂（如丙酸盐、山梨酸盐）虽有效，但消费者对清洁标签的需求日益增加，且微生物适应性降低了传统防腐剂效力。天然来源抗真菌剂成为研究热点，肉桂醛（cinnamaldehyde, CIN）作为肉桂精油的主要成分具有良好的抗真菌活性，但其高挥发性和强烈风味限制了直接应用。封装技术可保护活性物质并控制释放。玉米醇溶蛋白（zein）和阿拉伯胶（gum arabic）均为公认安全（GRAS）的食品级材料，二者复合可形成稳定的纳米递送系统。已有研究将肉桂醛封装于该体系用于水果涂膜保鲜，但将其直接加入面包配方迄今未见报道。因此，本研究旨在开发负载肉桂醛的玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒，系统评价其理化性质、抗真菌活性、面包原位保鲜效果及储存稳定性。
研究人员采用反溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒，将肉桂醛封装其中。真菌菌株（Aspergillus flavus M19、Aspergillus niger UD22、Penicillium citrinum ITAL197、Penicillium roqueforti LTQA02）来自巴西南里奥格兰德州联邦大学食品科学与技术研究所（ICTA, UFRGS）食品毒理学实验室培养物保藏中心。主要技术方法包括：动态光散射（DLS）测定粒径、多分散指数（PDI）和zeta电位；高效液相色谱（HPLC）测定包封率和载药量；扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、小角X射线散射（SAXS）和X射线光电子能谱（XPS）进行结构、热和表面表征；微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MFC）；琼脂稀释法评价剂量-反应关系；面包原位试验监测真菌发生率和污染面积；储存稳定性试验考察不同温度下理化性质和抗真菌活性的变化。
### 3.1 肉桂醛抗真菌潜力的初步评价
通过琼脂扩散和气相试验，肉桂醛无论直接接触还是气相处理均能完全抑制四种面包腐败真菌的生长，且首次报道肉桂醛对罗克福尔青霉（P. roqueforti）的抗真菌活性。
### 3.2 玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒的胶体性质与包封性能
DLS显示空白和载药纳米粒粒径分别约251.7 nm和255.8 nm，PDI均低于0.2；载药纳米粒zeta电位为?21.8 mV，包封效率为71%，载药量为101.4 μg mg
?1，表明体系具有合适的胶体稳定性和包封能力。
### 3.3 形态、结构和热表征
SEM显示颗粒呈球形且表面光滑致密；FTIR证实肉桂醛被包封并与玉米醇溶蛋白和阿拉伯胶发生分子相互作用；TGA显示包封后肉桂醛的快速低温质量损失消失，表明纳米封装提高了其热稳定性。
### 3.4 纳米结构和表面表征
SAXS显示体系为无定形、分子分散状态，Porod图表明形成了具有明确界面的纳米尺度结构域；XPS检测到表面存在玉米醇溶蛋白的特征氮信号，支持核壳型包封结构，有助于减缓肉桂醛挥发和扩散。
### 3.5 包封对体外抗真菌活性的影响
MIC/MFC结果显示，包封对桔青霉（P. citrinum）和黄曲霉（A. flavus）的抗真菌活性保持不变；对黑曲霉（A. niger）的MIC从165.0 μg mL
?1降至82.5 μg mL
?1；对罗克福尔青霉（P. roqueforti）的MIC和MFC均从82.5 μg mL
?1降至41.3 μg mL
?1，表明包封维持或增强了活性。
### 3.6 包封对剂量-反应行为和致死浓度的影响
亚抑制浓度下，载药纳米粒对桔青霉、黄曲霉和黑曲霉的菌丝生长抑制率显著高于游离肉桂醛对照，但对罗克福尔青霉无显著差异。致死浓度分别为：罗克福尔青霉20 μg mL
?1、桔青霉30 μg mL
?1、黄曲霉和黑曲霉40 μg mL
?1，包封未改变致死浓度，说明封装提高了亚抑制浓度下的效能而未增加完全抑制所需剂量。
### 3.7 面包保质期延长评价
在原位试验中，未处理面包第5天出现可见污染，游离肉桂醛处理为第6天，载药纳米粒处理为第9天。封装使无霉保质期较未处理延长约4天，较游离肉桂醛延长3天，且后期污染面积显著减少，证明封装在真实食品体系中改善了肉桂醛的持续抗真菌效果。
### 3.8 储存过程中分散体的稳定性
4°C下，载药纳米粒在210天内粒径和PDI保持稳定，抗真菌活性在180天内基本完全保留；25°C下发生明显聚集、粒径增大和沉降，抗真菌活性在150天后完全丧失。因此，冷藏是维持该纳米系统稳定性和功能性的关键条件。
讨论指出，封装在亚抑制浓度下增强了肉桂醛的抗真菌效能，这可能与纳米粒改善活性化合物的分散和递送有关。在面包中，封装延缓了真菌出现并降低了污染程度，优于游离肉桂醛，说明封装保护了活性成分并延长了作用时间。储存试验证明冷藏与封装协同作用，可在180天内保持生物活性；室温储存则导致快速失活，表明温度对系统稳定性至关重要。同时，制剂中使用的聚山梨酯80（一种合成乳化剂）在严格的清洁标签定义下可能构成局限，未来可探索天然替代品。此外，还需要进一步开展感官评价、剂量优化和烘焙后肉桂醛保留量的研究。
本研究证明了负载肉桂醛的玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒作为面包保存用抗真菌系统的可行性和有效性。玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶基质被证明是递送肉桂醛的有效平台，是传统合成防腐剂的稳健且可扩展的替代方案。所开发的系统表现出合适的理化特性，包括纳米级粒径、窄的粒径分布、合适的胶体稳定性和包封效率，证实了其有效包封和保留肉桂醛的能力。包封保持或增强了肉桂醛对桔青霉、罗克福尔青霉、黑曲霉和黄曲霉的抗真菌活性，尤其是在亚抑制浓度下，同时保持了完全抑制真菌所需的致死浓度。在面包中的原位应用确认了其实际相关性，与未处理面包和肉桂醛对照分散液处理相比，显著延迟了真菌出现并降低了污染水平。储存研究进一步突出了该系统的稳健性。在冷藏条件下，纳米粒分散体在长达180天内保持理化稳定性并完全保留抗真菌功效。相比之下，肉桂醛对照分散液在室温和冷藏条件下均表现出明显更快的抗真菌活性丧失，突出了封装和温度在保持功能性能方面的联合作用。因此，这些发现支持玉米醇溶蛋白/阿拉伯胶纳米粒作为肉桂醛的有效且稳定的载体系统，在面包生产中具有作为天然来源抗真菌化合物递送系统的潜在应用。进一步的研究应解决结构化感官评估、面包品质参数和烘焙后肉桂醛保留量等问题。
