香精在聚合胶囊和环糊精包合物中的包埋:最新进展（中）

3.微/纳米包埋香精和香料的应用

微纳米胶囊/球，以及与CDs的分子包合物，在不同的技术领域中被广泛用于芳香化合物(芳香剂、香味剂和风味剂)的保护载体[25，103]。以下段落总结了最近在纺织、食品、化妆品和造纸生产领域进行的关于微纳米胶囊/球的设计和应用的主要实验研究。

3.1. 在纺织品中的应用

纺织品代表了微和纳米球/胶囊包埋芳香剂和香味剂的研究最多的应用之一。这些包埋的挥发性化合物已经在纺织品整理过程中使用了好几年，例如织物调节剂，以提供新鲜度和气味控制[104-107]。通过包埋，芳香剂被长时间保留和释放[108]。此外，添加的胶囊芳香剂的香味也可以在几次洗涤干燥循环(最多25次)后保留；因此，提高了产品对消费者的吸引力[109,110]。包埋的香精和精油已被添加到围巾、领带、内衣和其他服装中，以及用于香薰的沙发垫、窗帘和靠垫等家用纺织品中[106,111]。香水和香氛可以直接涂抹在纺织品上；然而，它们对织物纤维的稀有性和化学挥发性限制了它们的持久性。因此，由于控制香气的释放，包埋促进了香气感受持续时间的延长。为此目的，几种类型的织物可以用包埋的芳香剂和香味剂进行加工，如棉花、丝绸和合成纤维(聚酰胺或聚酯)。这些微纳米胶囊/球可以通过不同的技术添加到纺织品中，如浸渍、喷涂、涂层或冲压[103,112]。芳香剂和香味剂的包埋仍然是通过传统的方法，如简单或复杂的凝聚，以及包合封装法或界面聚合。然而，其他“创新”的芳香剂和香味剂的包埋工艺最近已经在纺织应用中得到了探索。Ye等人提出了一种使用水介质的电喷雾方法，制备由丝素和β-CD封装的玫瑰氧化物或D-柠檬烯组成的复合纳米球(图2)。纳米球的香气包封率高于90%，并直接沉积在丝绸织物上。芳香剂以零级动力学释放，保证了低速率和恒定的释放曲线。值得注意的是，复合纳米球在10次水洗后的保留率更高(超过80%)，证明了其在纺织领域的适用性[113]。

图2 通过电喷雾将带有香味的纳米颗粒直接沉积在织物表面(转载自[113])。CD:环糊精。

芳香剂和香味剂的保留，特别是在洗涤或摩擦后，取决于微胶囊和纳米胶囊在整理过程中渗透到纺织品的间距。为此，在一项研究中，以香茅油为芯材，壳聚糖为壁材，通过微乳液法制备了一系列尺寸适合棉织物孔隙间距的微纳米胶囊。将这些微纳米胶囊通过真空浸渍的方式应用于纺织品上。棉织物孔隙大小的间距与微/纳米胶囊尺寸之间的匹配度通过多次洗涤循环后芳香族化合物在棉织物成品中的保留率(洗涤持久性)进行评估。事实上，经过10次洗涤后，用纳米胶囊整理的棉织物的芳香保留率远高于用微胶囊整理的棉织物(28.84% vs. 1.55%)。作者证明，纳米胶囊可以更好地穿透棉织物的孔隙[114]。为了克服纺织品组合牢度差和持续时间短的问题，过去采用了几种方法，使用化学粘合剂或交联剂。最近，Ma等人利用静电吸附和固定化技术将装载薰衣草香精的纳米胶囊保留在棉织物上。首先，通过季铵阳离子化使纺织品带正电荷，促进表面带负电荷的纳米胶囊的吸附;原位固定化是通过碱溶液的扩散和渗透来实现的，导致纳米胶囊和纺织纤维之间在吸收位置形成化学键。胶囊香精连续释放120天，5次洗涤后仍有91.19%的香精滞留在织物中。作者提出这种方法是一种简单而“绿色”的制备纳米复合纺织材料的方法，可用于不同的对象。

另一方面，最近人们在研究芳香剂和香味剂的包埋，以制造具有额外功能特性的“智能纺织品”[115]，如抗菌、防紫外线、保湿和皮肤护理、调节体温和驱虫，这取决于包埋的芳香剂、香味剂或精油[116-119]的作用。一个用于纺织品防紫外线的包埋例子来自Chen等人的工作，报道了通过乳液溶剂扩散法一步制备纤维素/二氧化硅杂化微胶囊的方法[120]。这些微胶囊被装入薰衣草香精油并嵌入聚硅氧烷涂层中。该涂层确保了精油的可控释放和优异的紫外线防护性能，即使在30次重复磨损/加热循环后，由于接枝到紫外线吸收剂的颗粒外壳上，精油仍然保留了相当的数量。作者建议将这种材料用于运动服装、窗帘和其他户外纺织品[121]。

在功能性纺织品的不同类别中，那些最有潜力的开发是化妆用纺织品或化妆纺织品。根据欧洲化妆品指令(76/768/EEC)第1条，它们被定义为“任何含有一种物质或制剂的纺织产品，随着时间的推移，这些物质或制剂会释放在人体不同的表面部位，尤其是人体皮肤上，并含有特殊功能，如清洁、芳香、改变外观、保护、保持良好状态或纠正体味”[122]。在这些纺织品中，化妆品成分被吸附或融入到衣服和服装的棉纤维中，在与皮肤接触后，以足够的剂量转移到皮肤，以产生一些美容效益[123]。

活性成分，包括香料和芳香剂，通常被包裹起来，在不同的触发事件(如pH值或温度的变化、出汗和摩擦)的作用下从织物释放到皮肤[124]。至于其他功能性纺织品，活性成分的包埋可以允许长时间释放，即使经过几次洗涤-干燥循环[125]。与通过涂层或浸渍的方式应用相比，当活性成分被加入织物纤维中时，洗涤耐久性得到了增强。嵌入或吸附在化妆品纺织品上的微纳胶囊活性成分可以发挥任何美容作用，包括护肤、抗衰老或控制气味。包埋的芳香剂和香精被加入到化妆品纺织品中，用于香水或除臭的目的，从而调节日常活动和体育锻炼产生的气味。在最近的一项工作中，报道了两种从棉花中释放β-香茅醇的策略，该策略由碳水化合物结合模块(CBM)蛋白功能化。第一种策略是基于气味结合蛋白(OBPs)作为香精的容器，第二种策略是利用脂质体对β-香茅醇的高包埋能力。这两种载体通过CBM蛋白与棉织物结合。这两种方法能够区分和控制暴露在酸性汗液后β-香茅醇的释放。事实上，与功能化棉花上的固定化脂质体相比，基于OBP的方法释放更快(分别为90分钟后初始量的31.9%和5.9%)。因此，第一种策略结果更适合于需要在较短时间内释放大量香味的应用，而第二种策略可能用于需要以较长时间和可控的方式释放香味的织物[126]。最常用的凉味剂是薄荷醇，它能穿透角质层，到达神经末梢，提供清爽的感觉，装入浸渍在非织造布中的核壳纳米胶囊中。这种纳米胶囊可确保薄荷醇在皮肤深层快速渗透，尤其是通过毛囊和跨表皮吸收途径[127]。类似地，香茅油被封装在刺槐胶微胶囊中，滴在无纺布上。喷雾干燥微胶囊化降低了挥发性，释放时间延长至16周，并降低了未胶囊化香茅油的刺激潜力，这是由非动物鸡蛋试验绒毛膜尿囊膜(HET-CAM)试验评估的[128]。

表1和表2分别总结了用于纺织品的香精和香精的微胶囊化和纳米胶囊化的最新研究。

表1 最近的研究报道了用于纺织品的芳香剂和香味剂的微胶囊化。EO:精油。CD:环糊精。（略）

表2 最近的研究报告了芳香剂和香味剂的纳米胶囊在纺织品中的应用 （略）

3.2 在食品中的应用

芳香剂和风味剂的微纳米胶囊化研究的另一个重点应用是与食品有关[143]。至于其他活性成分，芳香剂和风味剂的包埋已被用于食品加工和活性食品包装[40]的设计。在食品工业中，包埋的风味剂和香精已被广泛用于改善口感和/或气味，调整营养价值和延长食品的保质期[144-146]。因此，食品质量有所改善，在消费者满意度和食品消费方面具有积极意义[147]。例如，香精和香料是挥发性化合物，在几次食品加工操作或最终产品的储存过程中容易蒸发。此外，在空气和光线、水分或高温的存在下，它们会因氧化而发生化学不稳定，导致化学降解，并可能与其他食品添加剂相互作用[148]。在这方面，这些化合物可以通过被包埋或与大分子形成复合物来稳定。除了克服这些问题，胶囊化和/或复合物的结构也提高了这些挥发性食品添加剂的可控性，保证稳定性和更简单和标准化的剂量。在食品工艺中包埋香味剂的一个经典例子是咖啡香气。可可香气化合物是吡啶、吡嗪、酮、呋喃等的混合物，大都保留在从烘焙过的可可中提取的油中。这些化合物被认为是增加香味的风味剂，特别是在速溶咖啡配方中。烘焙咖啡油是由几种不饱和脂肪酸组成的，在空气的存在下对氧化降解很敏感。因此，微胶囊已被提出作为一种策略，以在速溶咖啡产品第一次打开包装后较长时间保存新鲜的咖啡香气。此外，微胶囊化可以用来控制这些咖啡香气化合物随时间的推移而逐渐释放。具体来说，烘焙咖啡油被封装在一种从糯玉米中提取的改性食品淀粉中，合成的微胶囊被添加到可溶性咖啡和速溶卡布奇诺产品的配方中，目的是调节挥发性有机化合物(VOC)的释放。在香气强度方面，微胶囊的添加提高了产品的质量，作者演示了产品的组成如何影响香气释放曲线[149]。在所有香料和芳香剂中，从大量植物品种中获得的精油是食物中被包裹最多的物质[40,150]。它们被用来为食物提供一种令人愉悦的气味或掩盖原有的气味，将嗅觉作为产品识别的标志。由于它们是挥发性液体，所以不容易直接加入食物中。因此，食品行业通常采用包埋或复合的精油，因为这些技术方法既稳定了精油的组成部分，又增加了它们的可控性。与β-CDs的络合和简单或复杂凝聚的胶囊仍然是近年来研究最多的科学研究。不同的精油因其抗氧化和抗菌作用而被应用于水果保鲜。紫丁香精油通过与β-CDs形成复合物进行微胶囊化，并作为抗真菌剂对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)和互生链隔孢菌(alternnaria alternata)进行抑制，以改善桃子的品质属性和贮藏行为[151]。同样，以壳聚糖和羧甲基纤维素为壳材料制备姜(Zingiber offcinale) 精油微胶囊，研究其对采后枣果实形态特征和可溶性固形物含量、可滴定酸度、红色指数和腐烂指数、感官品质等参数的影响，并延长了枣果实的保质期[152]。从桉树叶子中提取并与羧甲基纤维素(CMC)结合的桉叶油被用于控制导致草莓软腐的真菌生长，在采收前处理中被配置为合成杀菌剂的有效替代品[153]。

活性包装代表了一种时尚的选择，以保持食品的质量和延长保质期。它指的是包装材料，它不是惰性的，不仅发挥包裹食物的机械功能，而且与包装内的气氛或直接与食品发生“积极”的相互作用[154-156]。在大多数情况下，活性包装在保持产品的感官和营养特性的同时，可有效防止化学-物理或微生物降解(图3)[157]。近年来，关于活性包装的研究不断增加，一些精油已被用于制备具有抗氧化和抗菌性能的材料[158]。在该领域，除了传统的包埋方法，如β-CD络合和简单或复杂凝聚，还探索了不同成分的纳米纤维或微纤维[159]。用聚乙烯醇/β-CD包埋肉桂精油对食用菌腐坏菌进行了抑菌研究。然后，通过静电纺丝和化学交联形成纳米纤维，最终得到薄膜。薄膜被涂在装蘑菇的盒子的内表面。基于纳米纤维膜的包装抑制了革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，延长了蘑菇的货架期，特别是在硬度和颜色等质量参数方面[160]。肉桂精油也被包裹在CD纳米海绵(CD-NS)中作为一种抗菌剂，对食源性病原体具有抗菌活性，可能用于食品包装。含肉桂精油的CD-NS对被测细菌有良好的抑菌作用。值得注意的是，与未包埋的相比，包埋增强了肉桂精油的抗菌活性，尽管其释放速度较慢。根据该研究的作者，这是第一个展示了CD纳米海绵在水介质中包埋和控制精油释放潜力的研究[161]。以壳聚糖、β-CD柠檬酸盐(β-CDcit)和氧化纳米纤维素(ONC)生物聚合物为原料，制备了一种活性食品包装生物复合材料。然后用丁香精油浸渍得到的薄膜，可能是由于组分之间形成包合物而被保留。与单独使用壳聚糖膜相比，其对革兰氏阴性菌的活性高于革兰氏阳性菌，对真菌的活性高于酵母[162]。在另一项研究中，藏红花提取物被静电纺丝和电喷雾技术封装在玉米蛋白基质中，产生不同的微结构，如颗粒或纤维。在不同的pH值、储存温度和紫外线照射下，这种微结构保护被包裹的生物活性化合物不受藏红花提取物的影响，使这些材料有可能用于食品包装和食品健康配方[163]。

图3 精油-β-CD分子包合物在食品储存用活性纸板包装制备中的应用(转载自[174])。

表3总结了最近的研究报告的微胶囊化和纳米胶囊化香精和香料在食品中的应用。

表3 最近的研究报道了微/纳米胶囊香精和香料在食品中的应用 （略）