3.微/納米包埋香精和香料的應用

微納米膠囊/球，以及與CDs的分子包合物，在不同的技術領域中被廣泛用于芳香化合物(芳香劑、香味劑和風味劑)的保護載體[25，103]。以下段落總結了最近在紡織、食品、化妝品和造紙生產(chǎn)領域進行的關于微納米膠囊/球的設計和應用的主要實驗研究。

3.1. 在紡織品中的應用

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)品對消費者的吸引力[109,110]。包埋的香精和精油已被添加到圍巾、領帶、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，包埋促進了香氣感受持續(xù)時間的延長。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。芳香劑以零級動力學釋放，保證了低速率和恒定的釋放曲線。值得注意的是，復合納米球在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)進行評估。事實上，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)時間短的問題，過去采用了幾種方法，使用化學粘合劑或交聯(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，促進表面帶負電荷的納米膠囊的吸附;原位固定化是通過堿溶液的擴散和滲透來實現(xiàn)的，導致納米膠囊和紡織纖維之間在吸收位置形成化學鍵。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。一個用于紡織品防紫外線的包埋例子來自Chen等人的工作，報道了通過乳液溶劑擴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)異的紫外線防護性能，即使在30次重復磨損/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?shù)臄?shù)量。作者建議將這種材料用于運動服裝、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，隨著時間的推移，這些物質(zhì)或制劑會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、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用相比，當活性成分被加入織物纖維中時，洗滌耐久性得到了增強。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)日常活動和體育鍛煉產(chǎn)生的氣味。在最近的一項工作中，報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合模塊(CBM)蛋白功能化。第一種策略是基于氣味結合蛋白(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，第一種策略結果更適合于需要在較短時間內(nèi)釋放大量香味的應用，而第二種策略可能用于需要以較長時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，這是由非動物雞蛋試驗絨毛膜尿囊膜(HET-CAM)試驗評估的[128]。

表1和表2分別總結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 最近的研究報告了芳香劑和香味劑的納米膠囊在紡織品中的應用 （略）

3.2 在食品中的應用

芳香劑和風味劑的微納米膠囊化研究的另一個重點應用是與食品有關[143]。至于其他活性成分，芳香劑和風味劑的包埋已被用于食品加工和活性食品包裝[40]的設計。在食品工業(yè)中，包埋的風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，在消費者滿意度和食品消費方面具有積極意義[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，它們會因氧化而發(fā)生化學不穩(wěn)定，導致化學降解，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合物來穩(wěn)定。除了克服這些問題，膠囊化和/或復合物的結構也提高了這些揮發(fā)性食品添加劑的可控性，保證穩(wěn)定性和更簡單和標準化的劑量。在食品工藝中包埋香味劑的一個經(jīng)典例子是咖啡香氣。可可香氣化合物是吡啶、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。這些化合物被認為是增加香味的風味劑，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)性有機化合物(VOC)的釋放。在香氣強度方面，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)品識別的標志。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)通常采用包埋或復合的精油，因為這些技術方法既穩(wěn)定了精油的組成部分，又增加了它們的可控性。與β-CDs的絡合和簡單或復雜凝聚的膠囊仍然是近年來研究最多的科學研究。不同的精油因其抗氧化和抗菌作用而被應用于水果保鮮。紫丁香精油通過與β-CDs形成復合物進行微膠囊化，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，并延長了棗果實的保質(zhì)期[152]。從桉樹葉子中提取并與羧甲基纖維素(CMC)結合的桉葉油被用于控制導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，可有效防止化學-物理或微生物降解(圖3)[157]。近年來，關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]。在該領域，除了傳統(tǒng)的包埋方法，如β-CD絡合和簡單或復雜凝聚，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行了抑菌研究。然后，通過靜電紡絲和化學交聯(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。基于納米纖維膜的包裝抑制了革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌，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]。在另一項研究中，藏紅花提取物被靜電紡絲和電噴霧技術封裝在玉米蛋白基質(zhì)中，產(chǎn)生不同的微結構，如顆粒或纖維。在不同的pH值、儲存溫度和紫外線照射下，這種微結構保護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存用活性紙板包裝制備中的應用(轉(zhuǎn)載自[174])。

表3總結了最近的研究報告的微膠囊化和納米膠囊化香精和香料在食品中的應用。

表3 最近的研究報道了微/納米膠囊香精和香料在食品中的應用 （略）