胡萝卜（
Daucus carota var. sativaHoffm.），又名红萝卜、赛人参，是伞形科胡萝卜属一年生或二年生草本植物。其富含天然生物活性化合物，如酚类、类胡萝卜素、聚乙炔和抗坏血酸等，具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤特性，有助于降低癌症和心血管疾病的风险。胡萝卜及其制品的储存和运输条件不当极易导致其失水萎蔫、质地软化、组织褐变、营养损失，降低食用品质，对胡萝卜产业造成严重经济损失。
茴香醛作为茴芹种子精油的主要成分，已证明具有抑菌、抗氧化等活性。但茴香醛挥发性强、稳定性差且气味浓，限制了其在果蔬保鲜中的应用。微胶囊化是一项用聚合基质封装生物活性化合物，保护并控制活性化合物释放的技术。因此，将茴香醛封装在微胶囊中可使其固态化，减少外界环境对芯材的影响，还能将芯材缓慢释放，延长茴香醛的作用时间。微胶囊的性能与壁材密切相关，壳聚糖具有良好的分子刚性及成膜性，同时具有优良的抗菌性、抗氧化性、生物黏附性及生物相容性等性能，被认为是制备微胶囊的理想壁材，然而壳聚糖的水溶性较差，单独作为壁材时其脱乙酰程度、分子质量等都会影响微胶囊对外界的耐受性、包覆率和壳体致密性。为了解决这些问题，可将其与其他材料复配，辛烯基琥珀酸酐（OSA）淀粉是一种经过氧化酯化处理的淀粉，其两亲性结构使其乳化稳定性比小分子类乳化剂更高。在制备微胶囊产品时，OSA淀粉在干燥速率、包埋率、货架稳定性、水中分散性及流动性方面都优于阿拉伯胶、糊精等传统微胶囊壁材。
甘肃农业大学食品科学与工程学院的王婷、龙海涛、李永才*等以茴香醛为芯材，壳聚糖和OSA淀粉为复合壁材，采用喷雾干燥法制备茴香醛微胶囊，对其理化特性进行表征；并研究制备的微胶囊熏蒸处理对胡萝卜贮藏期间色度、质构特性、质量损失率、呼吸强度、可溶性固形物含量以及相关酶活性的影响，以期为茴香醛微胶囊在胡萝卜保鲜中的应用提供依据。
1 茴香醛乳液的表征
1.1 茴香醛乳液的微观形态
乳液的微观形态对喷雾干燥后微胶囊的粒径、包埋率等性质具有重要影响。随着茴香醛添加量的增加，形成的乳液液滴呈现先增大后减小的趋势，但添加量增大致使乳液液滴增大（图1）。该现象与不同油相浓度条件下乳液稳定性的变化趋势一致。因为茴香醛浓度的增加导致比表面积减小和乳液多分散性增加，但过量的茴香醛造成乳液的稳定性下降，油滴聚合而导致乳液的粒径增大。其中M-3.5乳液具有良好的分散性。
1.2 茴香醛乳液的粒径、Zeta电位和多分散指数分析
乳液的粒径和Zeta电位是反映乳液稳定性的关键指标。粒径对于微胶囊的包埋率具有重要影响，而Zeta电位可以用来表征纳米粒子的稳定性，多分散指数是评估粒径分布是否均匀的重要参数。不同添加量茴香醛的乳液粒径在801.71～947.28 nm之间（表1），随着茴香醛含量的增加，粒径及Zeta电位总体上呈现先增大后减小的趋势，其中M-3.5乳液的多分散指数最小，Zeta电位最大，说明该乳液粒径分布较窄，乳液体系较稳定。上述结果与将柠檬香茅精油加入果胶中所制备的乳液粒径和Zeta电位变化趋势相一致。当茴香醛较少时，增加了乳液的亲水性和界面张力，提高了乳液的稳定性，表现为Zeta电位增加，但茴香醛添加量超过阈值会使乳液界面失稳，进而影响乳液的微观结构和稳定性，导致Zeta电位降低。其中M-3.5乳液具有良好的稳定性。
2 茴香醛微胶囊的表征
2.1 茴香醛微胶囊的包埋率与载药量
随着茴香醛添加量的增加，微胶囊的包埋率与载药量呈现先增大后减小的趋势，其中M-3.5微胶囊包埋率与载药量分别为77.21%和27.87%（图2）。上述研究结果与采用麦芽糊精为壁材、柑橘皮精油为芯材喷雾干燥制备微胶囊的研究结果相似。较少的茴香醛形成的乳液稳定性较差，而过多的茴香醛则会导致油滴之间聚集，喷雾干燥过程中部分黏附于微胶囊表面，造成包埋率与载药量下降。因此，M-3.5微胶囊的乳液具有最佳的包埋效果。
2.2 茴香醛微胶囊的微观形态
不同配方的茴香醛微胶囊总体呈现球形结构，其中M-3.5微胶囊表现出更规则的球形形态，且分散性较好，表面没有产生破裂（图3）。Domian等采用OSA淀粉与海藻糖复配壁材，通过喷雾干燥法制备的菜籽油微胶囊的研究结果与本研究一致。可见较低的茴香醛含量在喷雾干燥中由于复配的壁材容易发生黏连，导致粒径增大，而较高的茴香醛含量在喷雾干燥过程中快速挥发，导致表面破裂，因此适宜的添加量对其微观形态维持很重要。
2.3 茴香醛微胶囊的傅里叶变换红外光谱分析
茴香醛的红外光谱呈现出C＝C伸缩振动（1 600、1 510、1 460 cm—1）、C＝O伸缩振动（1 690 cm—1）以及C—O（1 260、1 160 cm—1）和—CH3（2 840 cm—1）的伸缩振动吸收峰（图4）。而5 种配方的茴香醛微胶囊具有相似的特征吸收峰，其中茴香醛中醛基的C＝O伸缩振动（1 690 cm—1）峰明显减弱，表明茴香醛被包埋于壁材中。
2.4 茴香醛微胶囊的XRD分析
XRD是研究粉末或微晶态包合物的有效技术。壳聚糖在2
＝20°附近出现一个特征峰（图5），OSA淀粉在15°～25°有特征峰，茴香醛微胶囊衍射峰的强度略有降低，表明没有新的晶体形成，茴香醛被成功包埋在微胶囊中，其中M-3.5微胶囊的衍射峰强度最高，说明结晶度高，样品不容易吸湿，粉末稳定性强。因此，M-3.5微胶囊具有良好的结晶度及稳定性 。2.5 茴香醛微胶囊的热力学稳定性分析
热重分析反映了样品质量随温度的变化，并用于评估微胶囊的热稳定性。壳聚糖、OSA淀粉和5 种配方茴香醛微胶囊的热重曲线如图6所示。微胶囊样品的质量损失主要分为3 个阶段：第1阶段发生在220 ℃以下，主要归因于水的蒸发；第2阶段发生在220～320 ℃，茴香醛被不断分解释放，壁材中的壳聚糖和淀粉部分分解，其中M-4.5微胶囊质量损失最为严重，这可能是由于茴香醛添加量过多时无法对其进行良好的包埋，游离的茴香醛黏附于微胶囊表面并大量挥发；第3阶段发生在320 ℃以上，质量损失速率减缓，主要由于壁材的分解。不同配方茴香醛微胶囊的质量损失主要发生在220 ℃之后，而游离茴香醛的质量损失主要发生在170 ℃，因此，微胶囊化有效提高了茴香醛的热稳定性。
2.6 茴香醛微胶囊的缓释性能分析
在室温条件下，M-3.5茴香醛微胶囊在第3天时累计释放率为10.83%，第9天时累计释放量为28.10%，而第15天时累计释放率为31.32%（图7）。随着缓释时间的延长，缓释速率前期较快，但后期基本趋于稳定，上述研究结果与喷雾干燥法制备的多黏菌素B缓释结果相一致。在缓释初期，茴香醛溶出速率较快，主要是茴香醛微胶囊在缓释初期存在突释效应及微胶囊内外茴香醛浓度梯度大，随着缓释过程的进行，微胶囊周围的茴香醛逐渐达到饱和，溶出和释放逐渐趋于稳定，导致缓释速率下降。因此，茴香醛微胶囊具备长效缓释作用，更利于采后果实的保鲜。
3 茴香醛微胶囊熏蒸处理对胡萝卜贮藏品质的影响
3.1 对胡萝卜外观的影响
果蔬的外观是消费者鉴别其品质最直观的标准。如图8所示，在贮藏的前9 d，3 组胡萝卜的外观几乎保持不变，而在第15天，空白处理组的胡萝卜已被霉菌侵染，接近完全腐败变质，失去商品价值，相比之下，微胶囊处理组更好地维持了胡萝卜的新鲜度和外观，且P-1处理组相较P-0.5处理组病斑面积更小（图8）。上述研究结果与牛至精油微胶囊处理紫山药维持了其贮藏期间外观的研究结果基本一致。微胶囊化提高了茴香醛的稳定性和缓释能力，更好地发挥其抑菌性能。其次，茴香醛通过增强抗氧化酶活性及相关基因表达调节细胞氧化还原稳态，降低了胡萝卜中ROS的积累，从而减轻了氧化损伤，对其抗氧化能力产生了积极的影响。
3.2 茴香醛微胶囊处理对胡萝卜色度的影响
颜色是评价菜品品质的重要感官指标之一。
L*值总体呈上升趋势（图9A），
a*值、
b*值和
h*值整体都呈下降趋势（图9B～D）。但与对照组相比，微胶囊熏蒸处理有效延缓了胡萝卜采后
L*值的上升和
a
b
h*值的下降，且P-1处理组对
a
b*值和
h*值下降趋势的延缓效果优于其他处理组。杨莹等用肉桂精油熏蒸救心菜也延缓了其色泽损失，醛类化合物能够抑制多酚氧化酶的活性，防止果蔬褐变，从而维持果蔬的鲜亮色泽 。
3.3 茴香醛微胶囊处理对胡萝卜质构特性的影响
硬度是衡量蔬菜贮藏衰老程度与耐贮性的重要指标。胡萝卜的硬度在整个贮藏过程中逐渐下降，微胶囊熏蒸处理组的硬度均高于对照组（图10A）。已有研究表明醛类物质是几丁质酶、
-1,3葡聚糖酶的抑制剂，从而能够使细胞壁免遭降解，维持胡萝卜采后硬度和水分。另外茴香醛具有抑菌活性，能够降低微生物对胡萝卜的影响，抑制胡萝卜水分流失和真菌感染，延缓胡萝卜硬度下降 。咀嚼性能够反映咀嚼固体物质时所需要的能量，也是胡萝卜品质变化的“特征因子”。在贮藏期间咀嚼性总体呈先升高后下降再升高的趋势，P-1处理组的咀嚼性始终比对照组高（图10B）。贮藏至第18天，P-1处理组的咀嚼性比P-0.5处理组高9.64%，比对照组高23.3%。总体而言，茴香醛微胶囊处理可以延缓采后胡萝卜质构特性的改变。
3.4 茴香醛微胶囊处理对胡萝卜呼吸强度、可溶性固形物含量及质量损失率的影响
呼吸作用是果蔬采后进行的最重要的生理活动之一，胡萝卜属于呼吸非跃变型果实，采收后呼吸强度呈下降趋势。微胶囊熏蒸处理组胡萝卜的呼吸强度始终低于空白对照组（图11A），说明茴香醛微胶囊熏蒸处理可以抑制采后胡萝卜的呼吸。贮藏至第18天，P-1处理组的呼吸速率分别比P-0.5和对照组低48.3%和56.2%。
可溶性固形物包含糖、酸以及维生素等多种成分，不仅可以评价果蔬风味的好坏，还反映了果蔬中营养成分的变化。胡萝卜在贮藏期间可溶性固形物含量逐渐下降（图11B），在贮藏后期P-1处理组可溶性固形物含量均高于对照组，在第18天时，P-1处理组可溶性固形物含量比P-0.5处理组高6.17%，比对照组高23.08%。
质量损失率是衡量果蔬新鲜程度的一个重要指标，过多的水分散失会导致胡萝卜萎蔫，影响其货架期。随着贮藏时间的延长胡萝卜质量损失率均呈上升趋势（图11C），在第3天上升速率最快，在第18天时对照组、P-0.5、P-1组的质量损失率分别为0.73%、0.63%和0.61%，说明P-1处理组延缓了胡萝卜的质量损失。
胡萝卜采后仍然保持旺盛的呼吸作用，会消耗大量的营养物质导致可溶性固形物含量下降，同时胡萝卜的角质、蜡质层较薄，保水能力较差，贮藏期间由于自身的蒸腾作用和新陈代谢伴随大量失水导致质量损失率上升。而微胶囊熏蒸后由于茴香醛的抑菌作用导致微生物繁殖和胡萝卜自身的呼吸作用受到一定的抑制，减少了腐烂导致的汁液流失，降低了可溶性固形物的消耗，黎汉清等用丁香精油熏蒸草莓也得到类似的结果。另外，微胶囊熏蒸可能产生蒸汽，在胡萝卜表面形成涂层，从而改变气体渗透，降低呼吸作用和水分流失。
3.5 茴香醛微胶囊处理对胡萝卜抗氧化酶活性的影响
在大多数非呼吸跃变型果蔬中，氧化反应和ROS的积累会影响其品质、衰老和抗病性。SOD、POD和CAT是研究最多的抗氧化酶，SOD将O2—·歧化为H2O2，POD和CAT通过协同作用将H2O2分解为H2O和O2。在胡萝卜贮藏期间，POD和SOD活性都随着贮藏时间的延长呈先上升后下降的趋势（图12A、B），分别在贮藏至第12天和第9天达到峰值。后期活性逐渐降低，可能是由于随着贮藏时间的延长，组织细胞受到不可逆的氧化损伤，导致POD和SOD活性降低。各处理组的CAT活性在贮藏期间呈先下降后上升的趋势（图12C），前6 d微胶囊处理组延缓了CAT活性的下降，第6天后微胶囊处理组又促进了CAT活性的上升。相比于对照组，在整个贮藏期间P-1处理组均显著提高了3 种抗氧化酶活性，Xu Yanmei等用茴香醛处理火龙果发现，茴香醛减少火龙果中ROS积累与其增强ROS清除能力相关的酶和转录水平有关。综上，茴香醛微胶囊熏蒸处理能够显著提高POD、SOD和CAT活性以调节细胞氧化还原稳态从而有效延缓胡萝卜衰老和品质劣化。
结 论
本实验通过喷雾干燥法制备了以壳聚糖和OSA淀粉为壁材的茴香醛微胶囊，微胶囊乳液体系较稳定，粒径为801.71～947.28 nm，最大包埋率达77.21%。微胶囊呈球形，表面光滑，包埋后茴香醛热稳定性提高，其中添加了3.5 g茴香醛的微胶囊包埋率与载药量最高、稳定性最好。在胡萝卜贮藏期间，茴香醛微胶囊熏蒸处理降低了胡萝卜的呼吸强度，有效延缓了胡萝卜采后
L*值的上升和
a
b
h*值的下降，以及可溶性固形物含量的下降和质量损失率的上升，很好地维持了胡萝卜的硬度和咀嚼性，同时提高了POD、SOD和CAT的活性。综上，茴香醛微胶囊在胡萝卜保鲜中具有较好的应用前景 。
本文《茴香醛微胶囊的制备、表征及其在胡萝卜保鲜中的应用》来源于《食品科学》2025年46卷14期，作者：王婷，龙海涛，李永才，李丽，王希望，毕阳。DOI：10.7506/spkx1002-6630-20241209-076。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：彤禾；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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