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百里香精油(Thyme oil)是从百里香(Thymus mongolicus)中提取的植物精油,具有广泛的抗菌、抗氧化等生物活性,在日化、医药及食品领域有潜在的应用前景。然而,作为一种食品天然防腐剂,百里香精油容易挥发,其抑菌效果也会受到环境和食品成分的影响,限制了其发展。本文通过复凝聚法将百里香精油包埋,优化百里香精油微胶囊(Thyme oil microcapsules,TMS)制备条件,对其结构进行分析,并探讨百里香精油微胶囊化后的稳定性,进一步研究其抗菌效果及其抗菌机理。为食品防腐保鲜上研发一种高效、安全、稳定的天然防腐剂提供一种思路和方法,也为百里香精油的实际应用奠定基础。本研究主要有以下结果:1.以百里香精油为芯材,壳聚糖和海藻酸钠为壁材,采用复凝聚法辅以超声技术制备百里香精油微胶囊。首先以乳液粒径为指标,选择百里香精油乳化剂种类,Tween 20,Tween 80及复配乳化剂,最终确定了复配乳化剂为最佳,其亲水亲油平衡值(HLB)为13,用量比为1:4;再选择海藻酸钠与壳聚糖壁材比为2.0作为最适参数;最后,采用单因素正交试验优化制备条件,得出最优制备参数为:芯材与壁材质量之比(芯壁比)0.5,凝聚温度40℃,凝聚p H 3,凝聚时间20 min,验证实验测得百里香微胶囊包埋率高达85.17%。2.通过粒度分析、红外光谱和示差热重分析对百里香微胶囊进行了研究,实验表明,制备的百里香精油微胶囊粒度达到531.17 nm,而红外光谱分析表明,海藻酸钠-壳聚糖微胶囊红外图谱与壁材海藻酸钠和壳聚糖红外图谱相比较,并未发现新的吸收峰形成,验证两种壁材之间通过物理作用,如静电吸附,形成微胶囊。差示扫描量热仪对百里香微胶囊的热特性分析显示,百里香微胶囊在低于53.1℃的环境下能够较好的保护芯材。3.百里香精油微胶囊在不同温度下贮藏不同时间时对百里香精油保留率的影响分析显示,百里香微胶囊在4℃、25℃和40℃贮藏10 d内,百里香精油保留率分别下降至49.37%、46.63%、43.88%,而在其后贮藏20 d,百里香精油保留率仅依次下降10.16%、9.64%和10.08%,并且不同贮藏温度之间,百里香精油保留率无显著差异,也就是说,百里香精油微胶囊化后其被包埋的精油受环境温度影响不大;百里香微胶囊经可见光和避光贮藏10 d之后,百里香精油保留率下降至20.01%、25.88%,而在之后贮藏20 d,百里香精油保留率下降至12.86%、15.24%,避光保存的微胶囊精油保留率明显高于可见光保存的微胶囊,故而避光贮藏能更有益于延长微胶囊缓释。4.以抑制率为评价指标,测定了百里香精油微胶囊对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌效果。结果显示,百里香微胶囊对金黄色葡萄球菌抑菌效果优于大肠杆菌,同时比较了百里香精油微胶囊化前后的抑菌性能,发现等量的壳聚糖和等量百里香精油的抑菌效果都远低于复合微胶囊的抑菌效果。进而深一步对其不同生长时期金黄色葡萄球菌进行抑菌研究,结果发现,当微胶囊浓度为1.0 mg/ml时,百里香微胶囊对处在对数期的金黄色葡萄球菌抑制率为98.24%,比对处于稳定期和衰亡期的菌体的抑制率分别高9.44%、12.50%。5.抑菌稳定性测试主要分析了温度和可见光的影响。温度处理百里香微胶囊后的影响研究发现,百里香微胶囊经60℃以下处理1 h后,其对金黄色葡萄球菌的抑制率并无明显差异,而在80℃和100℃处理1 h后,其抑制率分别下降至29.58%、5.83%。另外,包埋的精油与未包埋的精油相比较,经20℃、40℃、60℃、80℃和100℃处理之后,未包埋的等量精油对金黄色葡萄球菌的抑制率依次为24.00%、11.00%、7.00%、4.00%、0.50%,而包埋的精油在60℃以下处理对金黄色葡萄球菌的抑菌效果相对稳定,这说明,百里香精油经微胶囊化后,能有效保持稳定的抑菌效果。可见光处理后影响研究显示:在可见光处理1 d之后,百里香精油微胶囊对金黄色葡萄球菌的抑制率依然有97.34%,仅与避光贮藏的低1.08%,而见光与避光处理的等量百里香精油的抑制率仅有21.80%、28.43%。当可见光处理20 d之后,包埋的百里香与等量未包埋的抑制率分别为0.30%和0.18%,与同等天数避光处理的分别低29.14%、5.38%,总而言之,包埋的百里香精油不论是避光处理还是见光处理对金黄色葡萄球菌的抑制率都高于未包埋的;并且避光贮藏的微胶囊抑制效果始终高于见光贮藏的。6.初步探究百里香微胶囊对金黄色葡萄球菌的抑制机理发现:用1.80 mg/ml百里香微胶囊处理金黄色葡萄球菌120 min后,其紫外吸收值比未处理的高0.10,表明金黄色葡萄球菌的细胞膜受到一定程度的损害,胞内物质泄漏;通过扫描和透射电镜可明显观察到百里香微胶囊使得金黄色葡萄球菌表面粗糙,并且导致处于对数期的金黄色葡萄球菌细胞壁破损;呼吸代谢分析显示,1.28 mg/ml微胶囊对金黄色葡萄球菌的呼吸抑制率为47.31%,它与典型呼吸抑制剂碘乙酸、丙二酸和磷酸钠的叠加率分别为21.92%,25.60%和26.88%,说明百里香微胶囊主要抑制EMP途径,使菌体的新陈代谢受阻,导致菌体死亡。