3.微/納米包埋香精和香料的應(yīng)用

微納米膠囊/球，以及與CDs的分子包合物，在不同的技術(shù)領(lǐng)域中被廣泛用于芳香化合物(芳香劑、香味劑和風(fēng)味劑)的保護(hù)載體[25，103]。以下段落總結(jié)了最近在紡織、食品、化妝品和造紙生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行的關(guān)于微納米膠囊/球的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的主要實(shí)驗(yàn)研究。

3.1. 在紡織品中的應(yīng)用

紡織品代表了微和納米球/膠囊包埋芳香劑和香味劑的研究最多的應(yīng)用之一。這些包埋的揮發(fā)性化合物已經(jīng)在紡織品整理過程中使用了好幾年，例如織物調(diào)節(jié)劑，以提供新鮮度和氣味控制[104-107]。通過包埋，芳香劑被長時(shí)間保留和釋放[108]。此外，添加的膠囊芳香劑的香味也可以在幾次洗滌干燥循環(huán)(最多25次)后保留；因此，提高了產(chǎn)品對消費(fèi)者的吸引力[109,110]。包埋的香精和精油已被添加到圍巾、領(lǐng)帶、內(nèi)衣和其他服裝中，以及用于香薰的沙發(fā)墊、窗簾和靠墊等家用紡織品中[106,111]。香水和香氛可以直接涂抹在紡織品上；然而，它們對織物纖維的稀有性和化學(xué)揮發(fā)性限制了它們的持久性。因此，由于控制香氣的釋放，包埋促進(jìn)了香氣感受持續(xù)時(shí)間的延長。為此目的，幾種類型的織物可以用包埋的芳香劑和香味劑進(jìn)行加工，如棉花、絲綢和合成纖維(聚酰胺或聚酯)。這些微納米膠囊/球可以通過不同的技術(shù)添加到紡織品中，如浸漬、噴涂、涂層或沖壓[103,112]。芳香劑和香味劑的包埋仍然是通過傳統(tǒng)的方法，如簡單或復(fù)雜的凝聚，以及包合封裝法或界面聚合。然而，其他“創(chuàng)新”的芳香劑和香味劑的包埋工藝最近已經(jīng)在紡織應(yīng)用中得到了探索。Ye等人提出了一種使用水介質(zhì)的電噴霧方法，制備由絲素和β-CD封裝的玫瑰氧化物或D-檸檬烯組成的復(fù)合納米球(圖2)。納米球的香氣包封率高于90%，并直接沉積在絲綢織物上。芳香劑以零級動(dòng)力學(xué)釋放，保證了低速率和恒定的釋放曲線。值得注意的是，復(fù)合納米球在10次水洗后的保留率更高(超過80%)，證明了其在紡織領(lǐng)域的適用性[113]。

圖2 通過電噴霧將帶有香味的納米顆粒直接沉積在織物表面(轉(zhuǎn)載自[113])。CD:環(huán)糊精。

芳香劑和香味劑的保留，特別是在洗滌或摩擦后，取決于微膠囊和納米膠囊在整理過程中滲透到紡織品的間距。為此，在一項(xiàng)研究中，以香茅油為芯材，殼聚糖為壁材，通過微乳液法制備了一系列尺寸適合棉織物孔隙間距的微納米膠囊。將這些微納米膠囊通過真空浸漬的方式應(yīng)用于紡織品上。棉織物孔隙大小的間距與微/納米膠囊尺寸之間的匹配度通過多次洗滌循環(huán)后芳香族化合物在棉織物成品中的保留率(洗滌持久性)進(jìn)行評估。事實(shí)上，經(jīng)過10次洗滌后，用納米膠囊整理的棉織物的芳香保留率遠(yuǎn)高于用微膠囊整理的棉織物(28.84% vs. 1.55%)。作者證明，納米膠囊可以更好地穿透棉織物的孔隙[114]。為了克服紡織品組合牢度差和持續(xù)時(shí)間短的問題，過去采用了幾種方法，使用化學(xué)粘合劑或交聯(lián)劑。最近，Ma等人利用靜電吸附和固定化技術(shù)將裝載薰衣草香精的納米膠囊保留在棉織物上。首先，通過季銨陽離子化使紡織品帶正電荷，促進(jìn)表面帶負(fù)電荷的納米膠囊的吸附;原位固定化是通過堿溶液的擴(kuò)散和滲透來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致納米膠囊和紡織纖維之間在吸收位置形成化學(xué)鍵。膠囊香精連續(xù)釋放120天，5次洗滌后仍有91.19%的香精滯留在織物中。作者提出這種方法是一種簡單而“綠色”的制備納米復(fù)合紡織材料的方法，可用于不同的對象。

另一方面，最近人們在研究芳香劑和香味劑的包埋，以制造具有額外功能特性的“智能紡織品”[115]，如抗菌、防紫外線、保濕和皮膚護(hù)理、調(diào)節(jié)體溫和驅(qū)蟲，這取決于包埋的芳香劑、香味劑或精油[116-119]的作用。一個(gè)用于紡織品防紫外線的包埋例子來自Chen等人的工作，報(bào)道了通過乳液溶劑擴(kuò)散法一步制備纖維素/二氧化硅雜化微膠囊的方法[120]。這些微膠囊被裝入薰衣草香精油并嵌入聚硅氧烷涂層中。該涂層確保了精油的可控釋放和優(yōu)異的紫外線防護(hù)性能，即使在30次重復(fù)磨損/加熱循環(huán)后，由于接枝到紫外線吸收劑的顆粒外殼上，精油仍然保留了相當(dāng)?shù)臄?shù)量。作者建議將這種材料用于運(yùn)動(dòng)服裝、窗簾和其他戶外紡織品[121]。

在功能性紡織品的不同類別中，那些最有潛力的開發(fā)是化妝用紡織品或化妝紡織品。根據(jù)歐洲化妝品指令(76/768/EEC)第1條，它們被定義為“任何含有一種物質(zhì)或制劑的紡織產(chǎn)品，隨著時(shí)間的推移，這些物質(zhì)或制劑會(huì)釋放在人體不同的表面部位，尤其是人體皮膚上，并含有特殊功能，如清潔、芳香、改變外觀、保護(hù)、保持良好狀態(tài)或糾正體味”[122]。在這些紡織品中，化妝品成分被吸附或融入到衣服和服裝的棉纖維中，在與皮膚接觸后，以足夠的劑量轉(zhuǎn)移到皮膚，以產(chǎn)生一些美容效益[123]。

活性成分，包括香料和芳香劑，通常被包裹起來，在不同的觸發(fā)事件(如pH值或溫度的變化、出汗和摩擦)的作用下從織物釋放到皮膚[124]。至于其他功能性紡織品，活性成分的包埋可以允許長時(shí)間釋放，即使經(jīng)過幾次洗滌-干燥循環(huán)[125]。與通過涂層或浸漬的方式應(yīng)用相比，當(dāng)活性成分被加入織物纖維中時(shí)，洗滌耐久性得到了增強(qiáng)。嵌入或吸附在化妝品紡織品上的微納膠囊活性成分可以發(fā)揮任何美容作用，包括護(hù)膚、抗衰老或控制氣味。包埋的芳香劑和香精被加入到化妝品紡織品中，用于香水或除臭的目的，從而調(diào)節(jié)日?；顒?dòng)和體育鍛煉產(chǎn)生的氣味。在最近的一項(xiàng)工作中，報(bào)道了兩種從棉花中釋放β-香茅醇的策略，該策略由碳水化合物結(jié)合模塊(CBM)蛋白功能化。第一種策略是基于氣味結(jié)合蛋白(OBPs)作為香精的容器，第二種策略是利用脂質(zhì)體對β-香茅醇的高包埋能力。這兩種載體通過CBM蛋白與棉織物結(jié)合。這兩種方法能夠區(qū)分和控制暴露在酸性汗液后β-香茅醇的釋放。事實(shí)上，與功能化棉花上的固定化脂質(zhì)體相比，基于OBP的方法釋放更快(分別為90分鐘后初始量的31.9%和5.9%)。因此，第一種策略結(jié)果更適合于需要在較短時(shí)間內(nèi)釋放大量香味的應(yīng)用，而第二種策略可能用于需要以較長時(shí)間和可控的方式釋放香味的織物[126]。最常用的涼味劑是薄荷醇，它能穿透角質(zhì)層，到達(dá)神經(jīng)末梢，提供清爽的感覺，裝入浸漬在非織造布中的核殼納米膠囊中。這種納米膠囊可確保薄荷醇在皮膚深層快速滲透，尤其是通過毛囊和跨表皮吸收途徑[127]。類似地，香茅油被封裝在刺槐膠微膠囊中，滴在無紡布上。噴霧干燥微膠囊化降低了揮發(fā)性，釋放時(shí)間延長至16周，并降低了未膠囊化香茅油的刺激潛力，這是由非動(dòng)物雞蛋試驗(yàn)絨毛膜尿囊膜(HET-CAM)試驗(yàn)評估的[128]。

表1和表2分別總結(jié)了用于紡織品的香精和香精的微膠囊化和納米膠囊化的最新研究。

表1 最近的研究報(bào)道了用于紡織品的芳香劑和香味劑的微膠囊化。EO:精油。CD:環(huán)糊精。（略）

表2 最近的研究報(bào)告了芳香劑和香味劑的納米膠囊在紡織品中的應(yīng)用 （略）

3.2 在食品中的應(yīng)用

芳香劑和風(fēng)味劑的微納米膠囊化研究的另一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用是與食品有關(guān)[143]。至于其他活性成分，芳香劑和風(fēng)味劑的包埋已被用于食品加工和活性食品包裝[40]的設(shè)計(jì)。在食品工業(yè)中，包埋的風(fēng)味劑和香精已被廣泛用于改善口感和/或氣味，調(diào)整營養(yǎng)價(jià)值和延長食品的保質(zhì)期[144-146]。因此，食品質(zhì)量有所改善，在消費(fèi)者滿意度和食品消費(fèi)方面具有積極意義[147]。例如，香精和香料是揮發(fā)性化合物，在幾次食品加工操作或最終產(chǎn)品的儲(chǔ)存過程中容易蒸發(fā)。此外，在空氣和光線、水分或高溫的存在下，它們會(huì)因氧化而發(fā)生化學(xué)不穩(wěn)定，導(dǎo)致化學(xué)降解，并可能與其他食品添加劑相互作用[148]。在這方面，這些化合物可以通過被包埋或與大分子形成復(fù)合物來穩(wěn)定。除了克服這些問題，膠囊化和/或復(fù)合物的結(jié)構(gòu)也提高了這些揮發(fā)性食品添加劑的可控性，保證穩(wěn)定性和更簡單和標(biāo)準(zhǔn)化的劑量。在食品工藝中包埋香味劑的一個(gè)經(jīng)典例子是咖啡香氣?？煽上銡饣衔锸沁拎?、吡嗪、酮、呋喃等的混合物，大都保留在從烘焙過的可可中提取的油中。這些化合物被認(rèn)為是增加香味的風(fēng)味劑，特別是在速溶咖啡配方中。烘焙咖啡油是由幾種不飽和脂肪酸組成的，在空氣的存在下對氧化降解很敏感。因此，微膠囊已被提出作為一種策略，以在速溶咖啡產(chǎn)品第一次打開包裝后較長時(shí)間保存新鮮的咖啡香氣。此外，微膠囊化可以用來控制這些咖啡香氣化合物隨時(shí)間的推移而逐漸釋放。具體來說，烘焙咖啡油被封裝在一種從糯玉米中提取的改性食品淀粉中，合成的微膠囊被添加到可溶性咖啡和速溶卡布奇諾產(chǎn)品的配方中，目的是調(diào)節(jié)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的釋放。在香氣強(qiáng)度方面，微膠囊的添加提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，作者演示了產(chǎn)品的組成如何影響香氣釋放曲線[149]。在所有香料和芳香劑中，從大量植物品種中獲得的精油是食物中被包裹最多的物質(zhì)[40,150]。它們被用來為食物提供一種令人愉悅的氣味或掩蓋原有的氣味，將嗅覺作為產(chǎn)品識(shí)別的標(biāo)志。由于它們是揮發(fā)性液體，所以不容易直接加入食物中。因此，食品行業(yè)通常采用包埋或復(fù)合的精油，因?yàn)檫@些技術(shù)方法既穩(wěn)定了精油的組成部分，又增加了它們的可控性。與β-CDs的絡(luò)合和簡單或復(fù)雜凝聚的膠囊仍然是近年來研究最多的科學(xué)研究。不同的精油因其抗氧化和抗菌作用而被應(yīng)用于水果保鮮。紫丁香精油通過與β-CDs形成復(fù)合物進(jìn)行微膠囊化，并作為抗真菌劑對灰葡萄孢(Botrytis cinerea)和互生鏈隔孢菌(alternnaria alternata)進(jìn)行抑制，以改善桃子的品質(zhì)屬性和貯藏行為[151]。同樣，以殼聚糖和羧甲基纖維素為殼材料制備姜(Zingiber offcinale) 精油微膠囊，研究其對采后棗果實(shí)形態(tài)特征和可溶性固形物含量、可滴定酸度、紅色指數(shù)和腐爛指數(shù)、感官品質(zhì)等參數(shù)的影響，并延長了棗果實(shí)的保質(zhì)期[152]。從桉樹葉子中提取并與羧甲基纖維素(CMC)結(jié)合的桉葉油被用于控制導(dǎo)致草莓軟腐的真菌生長，在采收前處理中被配置為合成殺菌劑的有效替代品[153]。

活性包裝代表了一種時(shí)尚的選擇，以保持食品的質(zhì)量和延長保質(zhì)期。它指的是包裝材料，它不是惰性的，不僅發(fā)揮包裹食物的機(jī)械功能，而且與包裝內(nèi)的氣氛或直接與食品發(fā)生“積極”的相互作用[154-156]。在大多數(shù)情況下，活性包裝在保持產(chǎn)品的感官和營養(yǎng)特性的同時(shí)，可有效防止化學(xué)-物理或微生物降解(圖3)[157]。近年來，關(guān)于活性包裝的研究不斷增加，一些精油已被用于制備具有抗氧化和抗菌性能的材料[158]。在該領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的包埋方法，如β-CD絡(luò)合和簡單或復(fù)雜凝聚，還探索了不同成分的納米纖維或微纖維[159]。用聚乙烯醇/β-CD包埋肉桂精油對食用菌腐壞菌進(jìn)行了抑菌研究。然后，通過靜電紡絲和化學(xué)交聯(lián)形成納米纖維，最終得到薄膜。薄膜被涂在裝蘑菇的盒子的內(nèi)表面?；诩{米纖維膜的包裝抑制了革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌，延長了蘑菇的貨架期，特別是在硬度和顏色等質(zhì)量參數(shù)方面[160]。肉桂精油也被包裹在CD納米海綿(CD-NS)中作為一種抗菌劑，對食源性病原體具有抗菌活性，可能用于食品包裝。含肉桂精油的CD-NS對被測細(xì)菌有良好的抑菌作用。值得注意的是，與未包埋的相比，包埋增強(qiáng)了肉桂精油的抗菌活性，盡管其釋放速度較慢。根據(jù)該研究的作者，這是第一個(gè)展示了CD納米海綿在水介質(zhì)中包埋和控制精油釋放潛力的研究[161]。以殼聚糖、β-CD檸檬酸鹽(β-CDcit)和氧化納米纖維素(ONC)生物聚合物為原料，制備了一種活性食品包裝生物復(fù)合材料。然后用丁香精油浸漬得到的薄膜，可能是由于組分之間形成包合物而被保留。與單獨(dú)使用殼聚糖膜相比，其對革蘭氏陰性菌的活性高于革蘭氏陽性菌，對真菌的活性高于酵母[162]。在另一項(xiàng)研究中，藏紅花提取物被靜電紡絲和電噴霧技術(shù)封裝在玉米蛋白基質(zhì)中，產(chǎn)生不同的微結(jié)構(gòu)，如顆?；蚶w維。在不同的pH值、儲(chǔ)存溫度和紫外線照射下，這種微結(jié)構(gòu)保護(hù)被包裹的生物活性化合物不受藏紅花提取物的影響，使這些材料有可能用于食品包裝和食品健康配方[163]。

圖3 精油-β-CD分子包合物在食品儲(chǔ)存用活性紙板包裝制備中的應(yīng)用(轉(zhuǎn)載自[174])。

表3總結(jié)了最近的研究報(bào)告的微膠囊化和納米膠囊化香精和香料在食品中的應(yīng)用。

表3 最近的研究報(bào)道了微/納米膠囊香精和香料在食品中的應(yīng)用 （略）