《食品科学》：西华大学张兴中副教授等：肉桂醛修饰的青花椒精油微胶囊对砂糖橘非接触式抑菌效果与贮藏品质的影响

砂糖橘属于芸香科柑橘属，原产于广东四会，因其果皮易剥离、无核、味清甜、有香气、肉脆多汁等优良特性深受消费者喜爱。还具有止咳化痰、抗炎、保护心血管健康、促进消化以及预防和改善便秘等功效，同时富含多种对人体有益的营养物质（如抗坏血酸（AA）、可溶性固形物（TSS）和叶酸）、矿物元素（Ca、Mg）和微量元素（Fe、Cu）。但其采后贮运过程中容易受到果实组织衰老、代谢失调等因素影响并发生青霉、绿霉病害。其中，由意大利青霉和指状青霉（又称柑橘青霉）等微生物侵染引起的病害，是导致果实腐烂变质的主要原因。在砂糖橘采后贮运环节中，有效防控微生物侵染、维持贮藏期间的营养品质稳定性，同时延长产品货架期，已成为产业发展中亟需攻克的重要课题。

天然植物精油因富含多种生物活性化合物，已在果蔬保鲜领域得到广泛应用。其显著的挥发性可使包装容器顶部形成活性化合物富集的微环境，该微环境能与果蔬表面发生作用，进而对潜在微生物的繁殖产生抑制效果。若将微胶囊化技术应用于精油处理中，不仅可对精油内挥发性化合物形成保护、防止其降解，还能精准调控活性成分的释放过程，且能避免因精油与果蔬直接接触而引发的感官品质劣变。而非接触式抑菌无需直接附着于果蔬表面，通过熏蒸释放茴香醛蒸汽，既避免了机械损伤，又能均匀作用于果蔬，同时可提高抗氧化酶活性、延缓色泽与质构劣变，保鲜效果更温和全面。此外，还可以以悬挂缓释方式实现非接触作用，既能掩盖精油自身的刺激性气味，又减少了对果蔬（表皮娇嫩）的物理损伤，且能长效抑菌、减缓水分流失与营养消耗，延长货架期的同时保持果实原有风味。非接触式抑菌还能通过底部无纺布布袋熏蒸实现非接触抑菌，无需制成包装膜或涂膜，操作更便捷，且能精准调控芯材释放速率，增强果实抗病相关酶活性、降低腐烂率，同时避免过量使用导致的药害风险。之前也有研究将非接触式抑菌应用于微胶囊技术，例如，Locali-Pereira等将包埋粉红胡椒精油的乳液涂布在包装樱桃番茄的包装盖上，或作为喷雾干燥微胶囊粉末添加到包装盖上的小袋中，两者均延迟了樱桃番茄的成熟。Ban Zhaojun等评估了含生姜精油微胶囊的无纺布袋在枣贮藏中的应用效果，结果表明该方法能有效维持枣的采后品质和延长贮藏时间。因此，本研究提出设想：利用微胶囊的缓释功能与精油固有的挥发性，构建针对砂糖橘非接触式的活性包装保鲜体系。

目前，关于多糖/蛋白复合物结合醛交联强化稳定的精油微胶囊在砂糖橘活性包装中应用的研究，鲜见相关文献报道。前期研究表明，结合Pickering乳液模板法与喷雾干燥法构建精油微胶囊，以细菌纤维素纳米纤维/乳清分离蛋白（BCNFs/WPI）复合物实现青花椒精油（ZSEO）包埋稳定，并用肉桂醛（CA）对其进行界面修饰，所得微胶囊具有优异的抗菌抗氧化特性以及增强的缓释性能。西华大学食品与生物工程学院的罗育扬、王丹和张兴中*等为突破前人大多采用单一壁材、缺少砂糖橘针对性设计且抑菌时效与稳定性不足的局限，以BCNFs/WPI复合壁材为稳定剂并结合CA界面修饰，聚焦砂糖橘采后主要病害与品质劣变特征，通过优化微胶囊结构提升包埋率与缓释性能，同时构建非接触式应用场景。基于相关研究基础，本研究选取含CA的微胶囊和不含CA修饰的ZSEO微胶囊，开展体外病原微生物接种活体实验，通过测定腐烂率、质量损失率、硬度、色差指数（CI）、pH值、TSS含量、AA含量、总酚含量、可滴定酸（TA）含量以及菌落总数等指标，探究这两种微胶囊对砂糖橘果实品质的影响。

1 负载ZSEO的微胶囊性能表征

1.1 粒径和Zeta电位分析

为探究不同CA含量对微胶囊的形成和性能的影响，所形成微胶囊的平均粒径和Zeta电位如表1所示，粉末的Zeta电位范围为-22.64～-13.74 mV，带负电荷的微胶囊粉末因自身的静电排斥力更有利于其在水中的再分散。由于WPI和CA之间的相互作用促进了更紧凑的微胶囊结构的形成，微胶囊的平均粒径D50随CA质量分数的增加先减小后增大。在CA质量分数为0.7%时，微胶囊的平均粒径D50从5.760 1 μm降低到5.391 1 μm。因此选择CA质量分数为0.7%的配比制备微胶囊以进行后续探究。

1.2 包封性能分析

通过包埋率分析不同CA含量的微胶囊的包封性能。由表1可见，对于不同CA含量的微胶囊，当CA质量分数为0.7%时具有最高的包埋率（90.81%），表明CA的存在提高了喷雾干燥过程中包埋ZSEO的保留。这可能是CA和BCNFs/WPI复合物之间的相互作用，促进了喷雾干燥过程中颗粒的稳定性，保持了微胶囊的完整性并防止漏油。

1.3 微观结构分析

图1显示了不同CA含量的微胶囊的微观形貌，所有微胶囊样品均呈球形或椭圆形，粒径大小在4～10 μm之间，这与喷雾干燥制得的印加果籽油微胶囊和薄荷精油微胶囊形貌相似。放大1 000 倍观察，微胶囊表面整体光滑，未观察到明显孔洞或裂缝，仅分布有收缩形成的皱纹及局部凹陷结构。这归因于喷雾干燥过程中水分蒸发迅速和颗粒不均匀收缩。添加CA后，粉末颗粒更加光滑，表面皱纹、压痕和团聚减少，这表明颗粒的微观结构和分散性得到了改善，与之前报道的结果一致。

2 负载ZSEO的微胶囊对砂糖橘果腐病的防治效果

图2呈现了在28 ℃贮藏条件下，不同处理对接种P. italicum的砂糖橘发病进程的影响。对照组砂糖橘在贮藏第3天后出现明显菌丝生长，相比之下，ZSEO-MCs和ZSEO/CA-MCs处理组的砂糖橘，在整个贮藏期内均表现出菌丝生长量少、腐烂面积小的特征。由此可见，经微胶囊处理的砂糖橘，其发病症状更轻，病害侵染程度更弱且进展更缓慢。此外，如图3所示，各处理组的病斑直径存在较大差异（P＜0.05），相比于对照组，ZSEO-MCs组和ZSEO/CA-MCs组能显著降低意大利青霉感染砂糖橘的病斑直径。这一现象可能的机制是：ZSEO主要活性成分（柠檬烯、芳樟醇等）具有亲脂性，可穿透意大利青霉细胞膜，破坏结构完整性，造成胞内物质外泄，抑制菌丝增殖与孢子萌发；CA的醛基与病原菌细胞壁肽聚糖氨基交联，阻碍细胞壁合成，引发菌丝断裂，二者形成“膜-壁双重靶向”协同效应。贮藏至第3天时，接种处理的果实表面已出现显著菌丝生长，其中对照组的病斑直径测得为7.12 mm。而ZSEO-MCs组、ZSEO/CA-MCs组的病斑直径分别为5.06、3.94 mm，针对意大利青霉病，其抑制率依次达28.93%与44.66%，展现了一定抑菌活性。上述结果表明，ZSEO微胶囊对砂糖橘贮藏期间常见的意大利青霉病具有良好抑制作用，且能有效诱导果实抗病性。此外，贮藏期间，ZSEO/CA-MCs组的病斑直径更小，推测其原因是：该组微胶囊囊壳对ZSEO活性成分的释放速率有抑制效果，延长其在砂糖橘表面的作用时间，从而更有效地抑制青霉孢子的生长。

3 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘腐烂率的影响

砂糖橘采后会因呼吸作用和蒸腾作用加剧，出现营养物质消耗、水分散失、果实硬度下降、腐烂率升高的现象。不同微胶囊处理自然贮藏砂糖橘的外观如图4所示，可见各组果实果皮表面均出现不同程度的干皱萎缩，且果皮颜色变淡、亮度降低。这一现象可能是由于果实采后仍持续进行蒸腾作用与呼吸代谢，导致水分流失。而对照组中果实表现更为明显：贮藏第5天时果皮开始出现褐变，随贮藏期延长，果实逐渐软化，病斑面积也开始扩大。ZSEO-MCs组的果实在贮藏第25天时出现病斑，且随贮藏时间延长，病斑面积逐渐扩大；而ZSEO/CA-MCs组果实表面在30 d的贮藏期间无病斑出现。此外，在整个贮藏周期内，经两组微胶囊处理的果实，其表面腐烂程度均低于未处理的对照组。可见微胶囊处理能有效维持砂糖橘贮藏期品质，并延缓果实腐烂的发生。如图5所示，对照组在贮藏到第5天时即有果实表现出腐烂现象，ZSEO-MCs组在第10天时出现腐烂且初期仅为轻微腐烂，ZSEO/CA-MCs组在第15天时出现腐烂。30 d贮藏期结束后，对照组、ZSEO-MCs和ZSEO/CA-MCs处理组的砂糖橘腐烂率分别达到19.4%、15.7%和10.2%。可见ZSEO微胶囊处理不仅能有效减少果实腐烂，还能将其贮藏期至少延长5 d。这一效果可能的机制是：非接触式微胶囊释放的生物活性物质作用于果实表面，抑制了病原微生物的生长（图6）。据报道，将植物精油微胶囊应用于杏等果实的保鲜，可有效维持其贮藏期间的品质，并降低其腐烂率。相比之下，ZSEO/CA-MCs处理组的防腐保鲜优势更加显著，这可能与CA修饰的微胶囊特性有关：一方面其ZSEO包封率更高，另一方面囊壳结构更致密，使得ZSEO释放速率更缓慢，能在果实表面维持更长作用时间，进而表现出更优的保鲜效果。

4 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘果实质量损失率的影响

砂糖橘采后质量损失由两部分原因造成：第一，果实通过蒸腾作用散失水分，第二，呼吸作用消耗营养物质引发质量下降。从图7a可观察到，所有处理组果实质量损失率随贮藏时间延长均呈持续上升态势；尤其当贮藏时间超过10 d时，微胶囊各组的质量损失率明显低于对照组，且组间差异具有统计学意义（P＜0.05）。在贮藏时间为第30天时，所有处理组较对照组降低了约20%，而ZSEO-MCs和ZSEO/CA-MCs处理组间的质量损失率无显著差异（P＞0.05）。这一现象的原因可从两方面解释：一方面是微胶囊释放的活性化合物吸附在果实表面，减少了果实表面水分的蒸发，另一方面是微胶囊处理降低了果实的呼吸作用，减少了果实营养物质的消耗。该结果与已报道的山苍子精油包合物可有效降低柑橘在贮藏期间的质量损失率的结果一致。

5 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘果实硬度的影响

硬度是评估砂糖橘贮藏品质与成熟度的核心参数之一。由图7b可知，各组果实的硬度随贮藏时间延长均呈现波动下降变化趋势，同时不同组别间硬度差异具有统计学意义。这一变化的主要原因是：随着贮藏期的延长，砂糖橘中的果胶和细胞物质逐渐被水解酶分解，同时蒸腾作用导致水分蒸发，双重作用下果实硬度降低。在贮藏中前期，对照组的果实硬度下降速度较快，相比之下，经微胶囊处理的砂糖橘能更好地维持其果实硬度，其硬度始终高于对照组15%～20%，这一现象可能源于微胶囊缓释的精油发挥了抑菌作用，抑制了微生物的生长繁殖，从而减少了微生物对果实内部有机物的分解消耗。在整个贮藏过程中，ZSEO/CA-MCs组的果实硬度始终高于对照组和ZSEO-MCs组，表明ZSEO/CA-MCs处理能更有效维持贮藏期砂糖橘果实硬度、延缓果实软化。

6 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘果实CI的影响

色泽是砂糖橘采后贮藏的重要品质因素，直接影响消费者对其外观的印象和接受度。砂糖橘贮藏期间CI的变化如图7c所示，各处理组的砂糖橘CI值均呈上升趋势，说明果皮的颜色随着贮藏过程逐渐加深。这归咎于果实在贮藏期间出现衰老和代谢失衡等现象导致其缺少光泽。微胶囊各组的CI值在贮藏中后期均明显低于对照组（P＜0.05），由此可见，微胶囊处理可显著延缓果皮色泽的改变，有助于保持果实原有的鲜亮色泽。此外，ZSEO/CA-MCs处理组在贮藏期间的CI值略低于ZSEO-MCs处理组，这表明经CA修饰的微胶囊，在保持砂糖橘色度、维持其商品品质方面效果更优。

7 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘果实pH值的影响

在30 d的贮藏期间，每组砂糖橘果实pH值都呈轻微上升趋势，从初始的4.22左右升至末期的4.98（图7d）。贮藏过程中pH值上升可能是果实呼吸作用消耗了有机酸。与微胶囊处理组相比，对照组在30 d具有更高的pH值（P＜0.05），这可能是因为微胶囊释放的活性化合物抑制了果实呼吸作用，减少了有机酸消耗，进而维持pH值的稳定，这与精油微胶囊应用于圣女果的活性包装所描述的现象一致。

8 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘果实营养物质含量的影响

砂糖橘贮藏期间的品质变化与生理代谢特征，可通过其营养物质含量的动态变化反映。TSS包括水溶性糖、水溶性酸、水溶性维生素及水溶性矿物质等多种组分，是衡量果实营养品质的关键因素之一。由图8a可见，贮藏前期（0～5 d）所有实验组的TSS含量迅速下降。随后，贮藏进入中后阶段，各组果实的TSS含量逐渐回升，这一现象可能的原因是：贮藏过程中砂糖橘内的淀粉、半纤维素和果胶等大分子物质逐步分解为可溶性成分，同时水分散失使可溶性物质相对浓缩，双重作用共同导致TSS含量升高。从峰值出现时间来看，对照组TSS含量于贮藏到10 d时达到最高值，但ZSEO-MCs组与ZSEO/CA-MCs组的峰值则推迟至第20天或更晚。由此可见，微胶囊处理不仅能延缓果实内TSS的消耗，还能推迟其峰值出现时间。进一步观察发现，ZSEO/CA-MCs组果实的TSS含量在整个贮藏期间波动更小，且始终维持在较高水平。这可能与该处理下精油减缓砂糖橘呼吸速率、降低失水率有关。呼吸速率降低减少了可溶性物质消耗，较低的失水率则避免了过度浓缩带来的后续波动，最终实现TSS含量的稳定。

砂糖橘果实中的TA以有机酸为主要成分，是影响果实风味特性与贮藏品质的关键参数之一。由图8b可知，各处理组果实的TA含量在整个贮藏期内均出现波动降低态势。其中，贮藏中前期（0～10 d），所有组别果实的TA含量均快速降低。这一现象原因在于，果实在贮藏过程中渐渐衰老，细胞内活性氧积累增多，导致AA等物质被逐步消耗，进而造成TA含量降低。在贮藏后期（15～30 d），各组的TA含量下降速度减缓，这可能是由于果实组织在水解酶的作用下生成有机酸以及水分的损失使TA得到浓缩，进而导致其含量增加速度减慢。在整个贮藏过程中，对照组的TA含量始终低于微胶囊处理组，这可能是由于微胶囊中精油的释放抑制了果实的呼吸作用，进而延缓了TA含量的降低。

AA既是砂糖橘中关键营养成分，亦是一种强效抗氧化剂，可有效清除并降低自由基堆积，减轻自由基对细胞膜的损伤，因而成为评估果蔬采后保鲜效果的核心指标之一。由图8c可见，每组果实AA含量在贮藏期间都呈波动式下降态势。分析其波动原因，主要有两个方面：一方面，随着贮藏时间的延长，果实组织逐渐衰老，细胞内活性氧不断积累，加速了AA的氧化消耗。另一方面，果实在贮藏期间会通过采后后熟、生物合成及氧化再循环等生理过程，促进AA的合成，从而增加其含量。所有实验组果实的AA含量均在贮藏至第20天时达到峰值，且贯穿整个贮藏周期，经微胶囊处理的各组砂糖橘，其AA含量始终高于对照组。这一现象可能的机制是：微胶囊释放的精油中含有抗氧化化合物，可减少果实内AA的氧化消耗。已有研究也支持这一结论，例如肉桂精油处理能显著降低芦笋贮藏期间AA的损失，并随精油含量的增加，果实AA下降幅度逐渐变小。另外相较于对照组与ZSEO-MCs组，ZSEO/CA-MCs组的AA含量在贮藏期间波动更小，这表明经CA修饰的微胶囊，更有利于维持果实贮藏期间的AA含量，从而提升果实抗氧化能力，延缓其衰老进程。

酚类物质是影响砂糖橘感官品质、生理代谢及抗逆性代谢等作用的关键成分。由图8d可见，各处理组砂糖橘果实的总酚含量随贮藏时间的延长呈现“先上升后下降”的变化规律，且所有组砂糖橘总酚含量都在贮藏第5天达到峰值。这一现象主要源于贮藏初期果实后熟作用显著，进而促进了多酚类物质的生物合成。进入贮藏中后期后，随着砂糖橘持续衰老，酚类物质不断被耗去，造成总酚含量下降。值得注意的是，在贮藏中后期（15～30 d），相较于对照组，微胶囊处理组的总酚含量下降速度更缓慢，且ZSEO/CA-MCs组的总酚含量始终处于较高的水平。这是因为微胶囊释放出的精油可以诱导果实激发防御机制，从而延缓果实中多酚物质的降解。已有研究也证实，精油不仅可保护果实中的总酚不被分解，还可以促进总酚的合成。由此可见，负载ZSEO的微胶囊处理能有效延缓砂糖橘衰老，保持其贮藏期品质。

9 负载ZSEO的微胶囊对自然贮藏砂糖橘菌落总数的影响

如图9所示，各组果实的菌落总数都随贮藏时间延长呈逐渐上升态势。但当贮藏时间超过5 d后，ZSEO-MCs组和ZSEO/CA-MCs组的菌落总数均显著低于对照组（P＜0.05），两个微胶囊实验组菌落总数不存在统计学上的明显差异（P＞0.05），可见，负载ZSEO的微胶囊处理能有效抑制砂糖橘贮藏期间微生物生长。这一抑菌效果与已有研究结论一致，在牛至精油微胶囊对杏果实的保鲜研究中，也观察到类似的菌落总数抑制作用。此外，另有研究表明，将肉桂精油微胶囊应用于新疆无籽葡萄、樱桃番茄的保鲜，同样能有效减少果实的菌落总数，进一步佐证精油微胶囊在果蔬贮藏抑菌中的普适性。

结 论

通过将高包埋率的ZSEO微胶囊及CA修饰的ZSEO微胶囊用于保鲜实验，以未处理果实为对照并定期测定生理生化指标，得出以下结论：CA修饰可显著提升ZSEO微胶囊的砂糖橘保鲜效能，核心机理在于“结构优化-功能强化”的协同作用。当CA质量分数为0.7%时，微胶囊包埋率达90.81%，粒径D50从5.760 1 μm降至5.391 1 μm，囊壳结构更为致密，原因在于CA与BCNFs/WPI复合物发生氢键交联反应，延缓了ZSEO的非接触式释放速率。此种结构优化直接强化了抑菌效果：贮藏第3天对意大利青霉的病斑抑制率达44.66%，显著高于未修饰组的28.93%，本质是ZSEO亲脂性成分持续穿透病原菌细胞膜、CA交联抑制细胞壁合成的“膜-壁双重靶向”效应延长了作用周期。同时，缓释特性减少了活性成分过量释放对果实的干扰，使贮藏30 d的砂糖橘腐烂率仅为10.20%，且TA、AA等营养成分降解延缓。该非接触式模式适配砂糖橘表皮娇嫩的特性，针对性解决了采后贮运的痛点，为果蔬绿色保鲜提供了“结构-性能-场景”适配的技术范式，其醛类修饰调控复合微胶囊结构的思路，也为天然精油高效应用提供了新方向。

第一作者：

罗育扬硕士研究生

西华大学食品与生物工程学院

罗育扬，西华大学食品与生物工程学院硕士研究生，研究方向为食品科学。

通信作者：

张兴中副教授
西华大学食品与生物工程学院

张兴中，工学博士，西华大学食品与生物工程学院副教授、硕士生导师。主要从事Pickering乳液界面稳定与调控、食品微胶囊体系的构建与应用研究；担任《Food Safety and Health》助理编辑，《Food Science of Animal Products》《乳业科学与技术》青年编委。目前共发表SCI论文40 篇，其中以第一作者或通信作者身份在《Food Hydrocolloids》《Food Chemistry》《LWT-Food Science and Technology》等SCI杂志发表文章18 篇，入选ESI高被引论文2 篇，发表中文EI与核心论文2 篇，申请受理国家发明专利4 件，担任《Food Hydrocolloids》《Food Research International》《Food Chemistry》等SCI期刊特邀审稿人。入职以来主持国家自然科学基金青年基金项目、四川省自然科学基金青年基金项目、西华大学人才引进项目、企事业委托项目共6 项。

引文格式：

罗育扬, 王丹, 田滨绮, 等. 肉桂醛修饰的青花椒精油微胶囊对砂糖橘非接触式抑菌效果与贮藏品质的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(9): 291-301. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251117-123.

LUO Yuyang, WANG Dan, TIAN Binqi, et al. Effect of cinnamaldehyde-modified Zanthoxylum schinifolium essential oil microcapsules on non-contact microbial inhibition and storage quality of Shatangju mandarins[J]. Food Science, 2026, 47(9): 291-301. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251117-123.

实习编辑：杨瑞蕾；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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