香精与香料(36)—肉桂醛与肉桂

中文名称：肉桂醛

中文同义词：β-苯丙烯醛; 苯丙烯醛; 3-苯基丙烯醛; 亚苄基乙醛; 肉桂醛; β-苯基丙烯醛; 肉桂醛/桂皮醛; 桂皮醛, 苯丙烯醛, 亚苄基乙醛, 3-苯基丙烯醛, 桂醛

英文名称：Cinnamaldehyde

英文同义词：3-PHENYLPROPENAL; CINNAMICALDEHYDE; CINNAMALDEHYDE; CINNAMALDEHYDE ,TRANS-;

FEMA：2286

CAS号：104-55-2

分子式：C9H8O

分子量：132.16

肉桂醛的生理功能

肉桂醛又称桂醛、桂皮醛、β-苯丙烯醛或3-苯基-2丙烯醛，是一种存在于桂皮油、玫瑰油、广藿香油等精油中的醛类有机化合物。其化学名称是三苯基丙烯醛，分子式为C9H8O，常压下，熔点为-8℃，沸点为253℃，以液体的形式存在。肉桂醛有顺式和反式两种异构体，天然肉桂醛都是反式结构。肉桂醛具有浓郁持久的桂皮油香味，具有抑菌防霉、扩张血管降血压等特性，广泛应用于医药、食品工业等领域。

肉桂醛的健康功能

肉桂醛有降血糖、降血脂的作用，可用于治疗Ⅱ型糖尿病，摄入肉桂醛可提高机体对葡萄糖和酯类的利用率，达到降血糖、降血脂的目的。研究显示Ⅱ型糖尿病患者服用肉桂醛后，其空腹血糖、甘油三酯、低密度脂蛋白含量等均明显降低 。肉桂醛可用于抗细胞纤维化的治疗，研究显示肉桂醛能抑制高糖引起的肾间质成纤维细胞的增殖肥大及细胞间质胶原蛋白的合成和分泌 。黄江燕研究了高糖诱导的大鼠发现，肉桂醛可降低大鼠心肌成纤维细胞的增殖，抑制细胞间质胶原蛋白的合成和分泌。蔡雷琴等的研究表明，肉桂醛能特异性激活核因子E-2 相关因子通路，促进糖尿病小鼠的创口的愈合。部分研究显示肉桂醛可通过抑制胃蛋白酶对胃黏膜的侵蚀、提高胃黏膜血流速率来抵抗消化道溃疡；可温和刺激肠胃，促进唾液和胃液的分泌，增强消化功能，促进食欲，解除胃肠平滑肌痉挛，缓解肠道痉挛性疼痛。

肉桂醛的抑菌功能

肉桂醛具有广谱抑菌作用，张文娟等对22种、31 株条件致病性真菌进行肉桂醛抗真菌实验，结果表明肉桂醛对黄曲霉、烟曲霉、橘青霉等真菌都有较好的抑制效果。

肉桂醛可使某些细菌体内的活性氧含量升高，对其产生氧化性损伤，并致其死亡。王帆等将肉桂醛作用于大肠杆菌和绿脓杆菌发现，经肉桂醛溶液处理后，大肠杆菌的生长受抑制，菌体内的过氧化氢、丙二醛等含量明显升高，绿脓杆菌细胞表面有菌膜产生，虽然未在其体内检测出活性氧的积累，但其生长代谢也受到了影响。

肉桂醛可通过破坏菌体结构及正常代谢功能来抑制菌体的生长。肉桂醛含有醛基，具有一定的亲水性，易吸附于真菌表面的亲水基上，对细胞膜上的几丁质合酶与葡聚糖合酶活性具有一定的抑制作用，从而抑制了细胞壁中几丁质与葡萄糖的生成，破坏细胞壁多糖结构，抑制菌体的生长；还可溶于细胞膜疏水域的相邻脂酰链之间，增强细胞膜的渗透性，导致 ATP 外泄，致菌死亡。

肉桂醛能通过影响细胞内 DNA 或 RNA 的正常表达来抑制菌的生长。谢小梅等利用激光扫描共聚焦显微镜观察分析了黄曲霉菌和烟曲霉菌中的 DNA 和RNA发现，肉桂醛可干扰DNA的合成及RNA的正常代谢，导致蛋白质代谢异常，不能完成细胞的正常周期，抑制霉菌的生长。肉桂醛可阻碍关键基因FKS 的表达，导致烟曲霉细胞壁多糖的合成受阻，从而抑制了霉菌的生长。

肉桂醛可通过阻断菌体的新陈代谢抑制其生长。戴向荣等通过测定分析不同抑制方式下，黄曲霉孢子提取液的光密度和丙二醛值变化，发现肉桂醛可通过抑制细胞内某些酶的活性阻断生长过程中的代谢途径，最终导致孢子无法正常萌发、长成菌落。肉桂醛的官能团醛基能与细胞中蛋白质的功能性基团，如氨基、羧基等发生化学反应，从而抑制酶的活性甚至令酶失活。

肉桂醛的代谢

苏爽以肉桂油进行了动物实验，发现肉桂醛在大鼠体内可快速代谢为肉桂酸。Sapienza P P 等的实验表明：服用的大剂量经标记的肉桂醛，可以代谢物的形式经尿液排出，少数以粪便排出，其中苯甲酸为主要代谢产物。肉桂醛的代谢途径有多条，可通过依赖于 NAD 的醛脱氢酶氧化成肉桂酸，并结合在其他盐类上排出体外；也可进一步 β- 氧化，或与还原性谷胱甘肽反应形成硫醚氨酸衍生物，再和其他化合物结合，最后排除体外，在人体内的残留物极少。

肉桂醛在食品中的应用

因具有良好的抑菌作用，肉桂醛被广泛应用于食品保藏。使用方式主要有：熏蒸、制备成膜、乳液处理。

温小礼等用肉桂醛对实验组香菇进行熏蒸处理后发现，相比对照组，实验组的微生物含量减少、呼吸作用缓慢、氧化性损伤降低、水分含量的降低减缓。各项指标均显示肉桂醛熏蒸处理能有效保持香菇的品质，起到良好的保鲜效果。

王利强等以肉桂醛和丙酸钙为抑菌剂，结合马铃薯淀粉、甘油、氯化钙等物质制备出的抗菌可食用膜，能有效抑制冷却肉中微生物的生长和繁殖，减缓水分流失，对冷却肉起到良好的保鲜作用。王庆奎等以肉桂醛、吐温80、乙醇、乙酸乙酯及蒸馏水制备出了肉桂醛纳米乳，用肉桂醛纳米乳和同浓度的肉桂醛溶液对4种常见水产动物致病菌进行抑菌实验，结果表明肉桂醛纳米乳的作用效果更好。

李红良等以肉桂醛为食品防腐剂进行研究发现，在降低传统防腐剂用量的基础上，肉桂醛的复配型防腐剂有更好的防腐保鲜效果。

肉桂醛具有浓郁持久的桂皮油特殊香味，常用于食品添加剂中。在中餐的汤料、咖啡、饼干及烤焙食品中加入微量肉桂油，可增加食品的风味。在口香糖中添加肉桂醛，能增加口香糖本身的香味，还能掩盖口臭，清除部分口腔细菌。

肉桂醛的含量分析

方法一  按GT-10-4气相色谱法中用非极性柱测定。

方法二按醛测定法(OT-6)测定，其中所取试样量为1.5g。计算中的当量因子(e)取66.08。

肉桂醛的毒性

ADI尚未规定(FAO/WHO，1994)LD(50) 2220mg/kg(大鼠，经口)。MNL 125mg/kg(大鼠)。GRAS(FDA§182．60，2000)。

肉桂醛的使用限量

FEMA(mg/kg)：软饮料9.0；冷饮。糖果700；焙烤食品180；胶姆糖4900；调味品20；肉类60。

肉桂醛的化学性质

淡黄色黏稠液体，有特殊的肉桂香味。相对密度1.049（20℃/4℃），熔点-7.5℃，沸点253℃（部分分解），127℃（2.13Kpa），折射率1.6195，闪点71℃。易溶于乙醇、乙醚、氯仿和油脂，溶于丙二醇，难溶于水和甘油。在空气中易被氧化成硅酸，能随水蒸汽挥发。大白鼠经口LD(50)2.22g/kg，大白鼠MNL125mg/kg，AD尚未规定（FAO/WHO，1994）。

肉桂醛的用途

用作保鲜剂，我国规定可用于水果的保鲜，按生产需要适量使用。还可作为食用香料。

我国规定可用于水果的保鲜，按生产需要适量使用。还可作食用香料。

香料；保鲜剂。GB 2760-96规定为允许使用的食用香料。主要用于配制肉桂、桂皮、可乐型香精，亦用于酒类及烟草。规定也可用作水果保鲜，用量GMP；残留量≤0.3 mg/kg。

用于配制皂用香精和糕点等食品的增香剂

溶剂,调味,医药原料中间体,香精香料等。

肉桂醛的生产方法

羟醛缩合法以苯甲醛和乙醛为原料，在碱性条件下缩合生成桂醛。先后将133kg苯甲醛、400kg水、10kg40%～50%的氢氧化钠、66.6kg乙醛和40~50kg苯加入反应锅，在20℃下搅拌反应5h。反应结束后静置分层，取苯层，然后用稀酸和水洗至中性。减压蒸馏回收苯后，收集130℃(2.67kPa)的馏分，即得产品肉桂醛55~60kg。

精油单离法    桂皮油和锡兰油中约含55%～85%的桂醛，可用亚硫酸氢钠加成法分离。加成物经离心分离，稀酸或稀碱分解，水蒸气蒸馏和减压蒸馏得到肉桂醛。

肉桂醛的药理活性

肉桂醛和含有肉桂醛的胶束以不同的机制放松冠状动脉。肉桂醛抑制Ca2+流入并降低血管平滑肌细胞的Ca2+敏感性（左），而含有聚合原药聚（肉桂醛）的胶束通过释放NO和H2O2引起内皮依赖性的松弛（右）。装有肉桂醛的胶束通过两种机制引起松弛（中间）。因此，这两种胶束可用于缓解冠状动脉血管痉挛和治疗性药物输送。[1]

肉桂醛（Cin），作为一种从肉桂树皮中分离出来的传统风味成分，已被普遍用于--消化系统、心血管和免疫系统疾病。血管平滑肌细胞（VSMCs）的病变加速了动脉硬化的进展。在我们的研究中，我们发现肉桂醛能显著抑制ox-LDL诱导的VSMCs增殖、迁移和炎症细胞因子的过度产生，以及VSMCs和巨噬细胞中泡沫细胞的形成。此外，肉桂醛抑制了p38、JNK和p65 NF-κB的磷酸化，增加了血红素加氧酶-1（HO-1）的活性。此外，肉桂醛减少了单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、基质金属蛋白酶-2（MMP-2）和凝集素样氧化低密度脂蛋白受体-1（LOX-1）的表达。此外，肉桂醛使细胞周期停止在S期。因此，结果表明，肉桂醛通过调节HO-1、MMP-2、LOX-1和阻断细胞周期，以及抑制p38、JNK/MAPK和NF-κB信号通路，拮抗了牛-LDL诱导的VSMCs增殖、迁移、炎症和泡沫细胞的形成。[2]

肉桂粉是最著名的香料之一，由肉桂树的内树皮制成。最常见的品种是C. cassia（中国肉桂）和C. verum（真肉桂）。这两个品种含有85.3%和90.5%的肉桂醛（CA）。CA是肉桂树皮提取物的一种主要生物活性物质，负责肉桂的气味和味道。1834年Jean-Baptiste Dumas和Eugène-Melchior Péligot首次从肉桂中分离出这种成分，然后由意大利化学家Luigi Chiozza于1854年在实验室合成。因此，CA可以从天然提取物中获得或在实验室中合成。天然CA衍生物包括反式肉桂醛（TCA）、2-羟基肉桂醛（HCA）、2-甲氧基肉桂醛（MCA）和2-羟基肉桂酸（o-Coumaric acid）（如下图）。[3]

天然肉桂醛衍生物的化学结构[3]

CA衍生物在结构上是通过肉桂酰基的存在来识别的。在它们的结构中，高活性的α,α-不饱和羰基药基（迈克尔受体）的存在可以与一些酶和/或受体发生亲电反应，随后产生不同的治疗相关药理功能。天然CA及其衍生物已被广泛研究和全面回顾，具有广泛的作用，如抗癌、抗糖尿病、抗真菌和抗菌。此外，天然CA及其衍生物已被用于神经系统，因为它们具有抗炎、神经保护、抗氧化和抗凋亡的特性（如下图）。[3]

肉桂醛提取及通过抑制线粒体功能障碍、亚硝酸盐氧化物（NO）产生和炎症途径减少神经细胞死亡示意图

例如，CA对谷氨酸诱导的PC12细胞的细胞毒性有保护作用。CA大大减弱了细胞的生存能力，抑制了活性氧（ROS）的产生，减轻了线粒体膜电位，减少了细胞色素c的产生，并降低了caspase-3的活性。CA还能明显增强Bcl-2（作为抗凋亡标志物），同时减少Bax（作为促凋亡标志物）的表达。此外，TCA作为一种主要的天然CA衍生物，在体外条件下通过阻断核因子卡帕B（NF-κB）信号通路抑制神经炎症，显著减少LPS诱导的神经元死亡。同样，HCA是另一种CA衍生物，可以通过靶向低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）抑制神经炎症信号通路，如NF-κB、细胞外调节激酶（ERK）、c-Jun N-末端激酶（JNK）和p-38丝裂原活化蛋白激酶（p-38 MAPK）。因此，天然CA及其衍生物可被用作对抗神经炎症的治疗剂，以改善神经系统疾病。然而，对天然CA及其衍生物对神经炎症的机制的研究应该比它更多。为此，本研究的目的是回顾天然CA及其衍生物的神经保护和抗神经炎症的现状，并讨论其作为神经退行性疾病治疗剂的潜力。[3]

神经炎症是一种内在的大脑反应，涉及中枢神经系统内的神经元和胶质细胞。神经炎症的信号通路是广泛的实验和临床研究的对象。NF-κB途径是一种主要的促炎症细胞因子介质，由收费类受体（TLRs）激活。TLRs是最突出的模式识别受体家族，是先天免疫反应的一部分。干扰因素对TLRs的刺激通过释放促炎症细胞因子，如白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-18（IL-18）导致严重的炎症反应。TLR4是TLR的膜受体，它有两个适应蛋白，包括骨髓分化初级反应基因88（MyD88-）依赖途径和MyD88非依赖途径（TRIF依赖途径）。TLR4的激活会招募MyD88并激活NF-κB，从而表达促炎性细胞因子。大量的数据表明，TLR4/NF-κB信号通路在神经炎症的发病机制中起着关键作用。因此，减弱TLR4/NF-κB信号通路可被视为治疗脑部疾病的一种治疗策略。考虑到这一点，已经发现CA抑制TLR4/NF-κB信号传导和NLRP3（含caspase-1的多蛋白复合物）炎症体，随后控制炎症过程中IL-1β和IL-18的释放。此外，CA通过抑制蛋白酶B和P2X7R（（P2受体）蛋白的表达抑制NLRP3炎症体的激活。在这种情况下，TCA通过抑制NF-κB/NLRP3炎症体途径改善慢性轻度应激模型中的抑郁症样行为。另外，CA不仅抑制TLR4/NF-κB信号传导，还能减弱脑缺血模型中TNF-α、IL-1β、C-C Motif Chemokine Ligand 2（CCL2）和内皮-白细胞粘附分子-1（ELAM-1）的增加水平，最终减少白细胞对缺血脑区的浸润（如下图）。CA还抑制了脂多糖（LPS）激活的巨噬细胞分泌的细胞因子。此外，CA通过抑制高葡萄糖处理的DRG神经元的NF-κB活性来抑制细胞凋亡和ROS的产生，作为一种体外神经病变模型。[3]

肉桂醛对神经炎症、氧化应激和线粒体功能障碍的神经保护作用。PAMP：病原体相关的分子模式；DAMP：损伤相关的分子模式[3]

参考文献：

[1]. Raffai G, Kim B, Park S, Khang G, Lee D , Vanhoutte PM. Cinnamaldehyde and cinnamaldehyde-containing micelles induce relaxation of isolated porcine coronary arteries: role of nitric oxide and calcium. International Journal of Nanomedicine, 2014, 9(1): 2557-2566.

[2]. Weifeng Li, Wenbing Zhi, Jinmeng Zhao, Qing Yao, Fang Liu, Xiaofeng Niu, Cinnamaldehyde protects VSMCs against ox-LDL-induced proliferation and migration through S arrest and inhibition of p38, JNK/MAPKs and NF-κB, Vascular Pharmacology, 2018, 108, 57-66,doi:10.1016/j.vph.2018.05.005.

[3]. Mehrdad Hajinejad,Maryam Ghaddaripouri,Maryam Dabzadeh,Fatemeh Forouzanfar ,and Sajad Sahab-Negah. Natural Cinnamaldehyde and Its Derivatives Ameliorate Neuroinflammatory Pathways in Neurodegenerative Diseases.BioMed Research International, 2020, Article ID 1034325. DOI:10.1155/2020/1034325.