丁香精油纳米乳剂的构建及其抗氧化/抗菌/抗生物膜活性的综合研究

《OpenNano》：Formulation, Characterization, and Valorization of the Antioxidant, Antibiofilm, and Anti-adhesion Potentials of a Clove Essential Oil Nanoemulsion

本文针对食品防腐中化学添加剂滥用及微生物耐药性问题，创新性制备了丁香精油纳米乳剂（NE1）。研究发现，该纳米乳剂平均粒径为195.5 nm，Zeta电位-29 mV，稳定性优异；在10 mg/mL浓度下对革兰氏阳性/阴性菌生物膜抑制率达93–100%，且通过DPPH/ABTS/FRAP/β-胡萝卜素褪色实验证实其抗氧化活性显著增强。该研究为天然防腐剂在食品工业中的应用提供了新策略。

　　

在食品安全问题日益受到关注的今天，病原微生物如沙门氏菌（Salmonella enterica）、李斯特菌（Listeria monocytogenes）等引发的食源性疾病频发，传统化学防腐剂又存在耐药性及环境污染风险。丁香精油（Clove Essential Oil, CEO）作为一种天然抗菌剂，虽具有广谱生物活性，却因挥发性强、化学稳定性差而应用受限。为此，研究人员通过纳米乳剂（Nanoemulsion, NE）技术封装丁香精油，旨在提升其稳定性与生物利用度，为食品工业提供绿色解决方案。

本研究采用高压均质法制备丁香精油纳米乳剂（NE1），其油相含1% CEO与5%三乙酸甘油酯，水相含Tween 80/Span 80复合表面活性剂。通过动态光散射（DLS）分析粒径，透射电镜（TEM）观察形貌，并利用离心与冷热循环实验评估物理稳定性。抗菌活性通过微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC），生物膜抑制能力通过结晶紫染色评估；抗氧化性能则通过DPPH、ABTS、FRAP及β-胡萝卜素褪色四大实验全面表征。

3.1 纳米乳剂表征

纳米乳剂平均粒径为195.5±6.8 nm，多分散指数（PDI）0.254，表明粒径分布均匀；Zeta电位-29 mV，预示体系稳定性良好。TEM图像显示乳滴呈球形且无聚集，加速稳定性试验中未出现相分离或沉淀。

3.2 抗菌活性

游离丁香精油（E1）对革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌S4）抑菌活性较弱，而其纳米乳剂（NE1）在10 mg/mL浓度下对多数测试菌株（如S1–S5、J6）的生物膜抑制率高达93–100%。抗黏附实验表明，NE1对表面细菌黏附的抑制率提升至84–100%，显著优于游离精油。

3.3 抗氧化活性

在DPPH实验中，NE1的清除率随反应时间延长而上升，120分钟时接近100%，呈现缓释特性；ABTS实验中NE1的IC₅₀值为2.965 μg/mL，与合成抗氧化剂BHT效果相当。FRAP实验显示NE1的铁还原能力优于游离精油，且稀释后仍保持较高活性，说明纳米封装提升了活性成分的持久性。

4. 讨论与结论

本研究成功构建了稳定性高、生物活性强的丁香精油纳米乳剂。纳米化不仅解决了精油易挥发、水溶性差的问题，还通过增强膜渗透性提升了抗菌与抗生物膜效果。在抗氧化方面，乳剂的缓释特性延长了活性持续时间，为食品、医药等领域的天然防腐剂开发提供了新思路。该成果发表于《OpenNano》，标志着纳米技术在天然产物增值应用中的重要进展。