《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Investigating the Effect of Nanoemulsions Containing Yarrow (Achillea millefolium) Essential Oil on the Microbial and Oxidative Stability of Mayonnaise
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這項綜述全面探討了蓍草精油及其納米乳劑作為蛋黃醬天然防腐劑和抗氧化劑的潛力，系統(tǒng)分析了其對微生物生長、氧化酸敗、流變學特性及感官屬性的影響，揭示了納米遞送系統(tǒng)在克服精油應用瓶頸（如風味掩蓋與穩(wěn)定性）方面的顯著優(yōu)勢，為開發(fā)更安全、穩(wěn)定、健康的蛋黃醬產品提供了科學依據(jù)。專業(yè)術語（如O/W、PDI、ζ-電位）及數(shù)據(jù)（如nm、log cfu/g）均依據(jù)原文。
1. 引言
蛋黃醬是一種典型的油包水（O/W）乳化產品，由蛋黃、植物油、醋或檸檬汁、鹽、香料等制成，其油含量不應低于65%（w/w）。由于原料（如生雞蛋）的特性和缺乏熱處理工藝，蛋黃醬易受微生物污染。然而，其低pH環(huán)境主要限制酸耐受性微生物如酵母、霉菌和某些細菌的生長。歷史上，蛋黃醬曾與沙門氏菌病爆發(fā)有關，特別是與使用生雞蛋有關。另一方面，蛋黃醬也極易發(fā)生脂質氧化，這會直接影響產品的感官品質、營養(yǎng)價值和貨架期。由于蛋黃醬生產過程中不進行熱處理，化學防腐劑如苯甲酸和山梨酸常被用于抑制微生物生長；而為了提升氧化穩(wěn)定性，抗氧化劑的添加也至關重要。鑒于合成添加劑潛在的安全疑慮，天然抗氧化劑和抗菌劑成為更安全的選擇。
植物精油，作為植物次生代謝產物，被普遍認為是安全的（GRAS），是合成添加劑的潛在替代品。其抗菌活性歸因于其疏水性，使其能夠穿透細菌細胞膜的磷脂雙分子層，增加膜通透性，導致細胞內離子和代謝物泄漏，最終引發(fā)細胞死亡。蓍草是一種廣泛使用的藥用植物，其精油在體外及多種食品基質中均表現(xiàn)出強大的抗菌和抗氧化活性。精油的主要應用限制在于其低穩(wěn)定性、高揮發(fā)性和不可控釋放。將精油封裝在納米乳劑等脂質載體系統(tǒng)中，可以提高其溶解度、穩(wěn)定性和生物利用度，同時減少加工和儲存過程中的風味降解。
本研究旨在將蓍草精油封裝于O/W納米乳劑中，以控制蛋黃醬的微生物生長并延緩氧化過程。
2. 材料與方法
本研究使用牛至精油通過水蒸氣蒸餾法提取，并使用吐溫80作為表面活性劑，通過超聲處理制備了不同濃度（1%和2%）的蓍草精油納米乳劑。通過動態(tài)光散射（DLS）和掃描電子顯微鏡（SEM）對納米乳劑的粒徑、粒徑分布（多分散指數(shù)PDI）和ζ-電位進行了表征。按照商業(yè)低脂蛋黃醬配方制備了樣品，包括對照組、添加不同濃度游離精油（YE）或納米乳化精油（NEYE）的組，以及添加化學防腐劑（苯甲酸鹽和山梨酸鹽，BS）或合成抗氧化劑叔丁基對苯二酚（TBHQ）的對照組。
在4°C下儲存45天，期間對樣品的微生物指標（金黃色葡萄球菌、腸炎沙門氏菌、大腸桿菌、霉菌和酵母菌的數(shù)量）、化學指標（pH值和酸度）、氧化指標（過氧化值PV、茴香胺值AV和總氧化值Totox值）、流變學性質（表觀粘度）以及感官屬性（風味、氣味、顏色、質地和總體可接受度）進行了分析。所有實驗均進行三次重復，并使用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。
3. 結果與討論
3.1. NEYE表征
DLS分析顯示，隨著YE濃度從1%增加到2%，NEYE的粒徑從75.5 nm增大到152.65 nm，多分散指數(shù)（PDI）從0.7增加到0.91，ζ-電位從-15.64 mV降低到-22.5 mV。這表明確實形成了納米級的乳液體系。
3.2. 蛋黃醬的微生物分析
在整個45天的儲存期內，對照組的微生物（金黃色葡萄球菌、腸炎沙門氏菌、大腸桿菌、霉菌和酵母菌）生長量最高。相比之下，含有BS（化學防腐劑）的樣品微生物生長量最低，其次是NEYE和YE處理組。研究結果表明，游離精油和納米乳化的精油均能顯著減少微生物數(shù)量。
蓍草精油中的萜烯類化合物（如1,8-桉葉素、樟腦、丁香酚、對傘花烴、百里香酚、香芹酮、松烯等）是發(fā)揮抗菌作用的主要成分。這些疏水性物質能夠與微生物細胞膜的脂質成分相互作用并破壞其結構，導致膜通透性增加、蛋白質功能失調和細胞完整性喪失，最終引發(fā)細胞質泄漏和細胞死亡。
納米乳化的蓍草精油（NEYE）展現(xiàn)出更強的抗菌效果。這歸因于納米乳劑能緩慢且持續(xù)地釋放揮發(fā)性活性成分，并且其微小的液滴提供了更大的比表面積，增強了與微生物細胞的相互作用。NEYE液滴與微生物細胞膜的相互作用會損害膜的完整性。在儲存結束時，NEYE-1%和NEYE-2%處理組中的微生物數(shù)量最低。
根據(jù)伊朗國家標準，大腸桿菌和沙門氏菌在蛋黃醬中不得檢出，霉菌和酵母菌的最大允許計數(shù)為102cfu/g。基于此標準，BS處理在整個45天儲存期內均符合標準。NEYE處理組在長達30天內符合標準。
3.3. 蛋黃醬的化學分析
pH和酸度是蛋黃醬的重要化學指標。根據(jù)標準，蛋黃醬的pH值應≤4，總酸度至少為0.6 g/100g。研究初期，所有樣品的pH和酸度均無顯著差異。然而，在儲存過程中，所有蛋黃醬樣品的pH均下降，而酸度顯著增加。其中，含有TBHQ和NEYE的樣品在整個儲存期間酸度最低，而對照組酸度最高。酸度的增加可能與乳酸菌的活動有關。較低的pH環(huán)境能限制微生物生長并有助于維持乳液結構，但也可能通過破壞蛋黃蛋白質與鐵的結合而釋放出催化氧化反應的鐵離子。
3.4. 蛋黃醬的氧化分析
氧化穩(wěn)定性是蛋黃醬品質和貨架期的關鍵指標。PV反映了脂質氧化初期形成的氫過氧化物的濃度。結果顯示，儲存期間所有樣品的PV均顯著增加。儲存結束時，含有TBHQ和NEYE的樣品PV最低，而對照組PV最高。蛋黃醬作為一種O/W乳液，其油滴直接接觸含溶解氧的水相，這加速了氧化反應。此外，蛋黃中的鐵、檸檬汁中的抗壞血酸（可能作為助氧化劑）以及醋（通過降低pH值）都可能促進氧化。
研究觀察到對照組和游離精油處理組中PV呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，這可能是因為氫過氧化物的形成速率低于其降解速率，分解成了次級氧化產物。在乳液中，抗氧化劑的效率不僅取決于其固有的自由基清除速率，還取決于其在油相、水相和界面區(qū)域的有效濃度分布。
根據(jù)標準，蛋黃醬的最大允許PV為2 meq O2/kg。基于此，TBHQ處理組在整個45天儲存期內均符合標準。NEYE-1%和NEYE-2%處理組在長達30天內符合標準。而對照組和YE處理組在不到15天或大約15天后即超出標準。這表明NEYE能有效抑制脂質氧化，延長蛋黃醬的貨架期。
YE的抗氧化活性歸因于其酚類化合物（如丁香酚、百里香酚等）。這些多酚通過多種機制發(fā)揮作用，包括在自由基傳播鏈中作為鏈斷裂劑、分解氫過氧化物以及螯合促氧化金屬離子。納米乳劑的應用進一步提升了抗氧化效果，其可控的釋放機制和巨大的液滴接觸面積增強了活性成分的效能。納米乳化還能保護蓍草多酚在胃腸道消化過程中免遭降解，并改善其向結腸的遞送。
AV反映了次級氧化產物（特別是醛類）的濃度。結果顯示，AV在儲存期間顯著增加，趨勢與PV一致。含有TBHQ和NEYE的處理組AV值最低，對照組最高。總氧化值（Totox = 2 × PV + AV）也呈現(xiàn)類似趨勢，TBHQ組最低，NEYE組次之，對照組最高。這進一步證實了YE及其納米乳劑的抗氧化功效。
3.5. 蛋黃醬的流變學分析
蛋黃醬樣品表現(xiàn)出剪切稀化（假塑性）行為，即表觀粘度隨剪切速率增加而降低。當施加剪切力時，乳液內部結構被破壞，導致其流動阻力（表觀粘度）下降。研究結果顯示，含有NEYE的樣品表現(xiàn)出最高的表觀粘度，對照組粘度最低，而YE樣品的粘度與對照組相似。這可以解釋為精油的特性、其與蛋黃醬連續(xù)相的相互作用以及對增加該相體積或結構的貢獻有限。
流變學數(shù)據(jù)與微觀結構觀察結果一致，納米乳劑的摻入改善了蛋黃醬體系的粘彈行為和表觀穩(wěn)定性。液滴之間由尺寸、體積分數(shù)、界面性質和絮凝行為所決定的微觀相互作用，共同決定了乳液的宏觀流動特性。
3.6. 蛋黃醬的感官分析
感官評價顯示，在質地和顏色方面，不同YE濃度之間沒有顯著差異。然而，較高濃度的YE對風味和氣味產生了負面影響，導致總體可接受度降低。2% YE配方的感官評分最低，這可能是由于精油強烈的味道和氣味所致。高劑量的精油雖然能提供良好的抗菌和抗氧化活性，但可能產生不可接受的風味。
相比之下，NEYE的加入改善了蛋黃醬的風味、氣味和總體可接受度。這很可能是因為納米乳劑能夠掩蓋揮發(fā)性不良氣味，或提供更可控的香氣化合物釋放。總體而言，含有YE的樣品感官評分最低，而含有NEYE的樣品評分較高，表明納米乳化形式在保持功能性的同時，能更好地維持產品的感官品質。
4. 結論
蓍草精油作為一種天然防腐劑和抗氧化劑，能顯著影響蛋黃醬的酸度和脂質氧化產物水平。YE的加入，特別是在某些濃度下，減少了初級（> 2 meq/kg）和次級脂質氧化產物的形成。此外，NEYE展現(xiàn)出強大的抗菌活性，尤其在儲存30天后。總體而言，蛋黃醬的預估貨架期（30-45天）與商業(yè)產品相當。流變學分析表明，含有NEYE的樣品表現(xiàn)出更高的表觀粘度。感官評估進一步揭示，與含有YE的樣品相比，NEYE增強的樣品在口感、氣味和總體可接受度方面獲得了更優(yōu)的評分。
本研究的局限性包括放大生產潛力、精油成分的變異性以及在真實儲存條件下的長期穩(wěn)定性。盡管結果令人鼓舞，仍需進一步研究以優(yōu)化NEYE在蛋黃醬中的配方，克服與產品感官特性相關的一些障礙。雖然精油是GRAS物質，但仍需對其高濃度下的毒性進行測試。監(jiān)測粒徑和ζ-電位隨時間的變化是本研究的重要知識缺口，應在未來的研究中加以解決。
