《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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这项综述全面探讨了蓍草精油及其纳米乳剂作为蛋黄酱天然防腐剂和抗氧化剂的潜力，系统分析了其对微生物生长、氧化酸败、流变学特性及感官属性的影响，揭示了纳米递送系统在克服精油应用瓶颈（如风味掩盖与稳定性）方面的显著优势，为开发更安全、稳定、健康的蛋黄酱产品提供了科学依据。专业术语（如O/W、PDI、ζ-电位）及数据（如nm、log cfu/g）均依据原文。
1. 引言
蛋黄酱是一种典型的油包水（O/W）乳化产品，由蛋黄、植物油、醋或柠檬汁、盐、香料等制成，其油含量不应低于65%（w/w）。由于原料（如生鸡蛋）的特性和缺乏热处理工艺，蛋黄酱易受微生物污染。然而，其低pH环境主要限制酸耐受性微生物如酵母、霉菌和某些细菌的生长。历史上，蛋黄酱曾与沙门氏菌病爆发有关，特别是与使用生鸡蛋有关。另一方面，蛋黄酱也极易发生脂质氧化，这会直接影响产品的感官品质、营养价值和货架期。由于蛋黄酱生产过程中不进行热处理，化学防腐剂如苯甲酸和山梨酸常被用于抑制微生物生长；而为了提升氧化稳定性，抗氧化剂的添加也至关重要。鉴于合成添加剂潜在的安全疑虑，天然抗氧化剂和抗菌剂成为更安全的选择。
植物精油，作为植物次生代谢产物，被普遍认为是安全的（GRAS），是合成添加剂的潜在替代品。其抗菌活性归因于其疏水性，使其能够穿透细菌细胞膜的磷脂双分子层，增加膜通透性，导致细胞内离子和代谢物泄漏，最终引发细胞死亡。蓍草是一种广泛使用的药用植物，其精油在体外及多种食品基质中均表现出强大的抗菌和抗氧化活性。精油的主要应用限制在于其低稳定性、高挥发性和不可控释放。将精油封装在纳米乳剂等脂质载体系统中，可以提高其溶解度、稳定性和生物利用度，同时减少加工和储存过程中的风味降解。
本研究旨在将蓍草精油封装于O/W纳米乳剂中，以控制蛋黄酱的微生物生长并延缓氧化过程。
2. 材料与方法
本研究使用牛至精油通过水蒸气蒸馏法提取，并使用吐温80作为表面活性剂，通过超声处理制备了不同浓度（1%和2%）的蓍草精油纳米乳剂。通过动态光散射（DLS）和扫描电子显微镜（SEM）对纳米乳剂的粒径、粒径分布（多分散指数PDI）和ζ-电位进行了表征。按照商业低脂蛋黄酱配方制备了样品，包括对照组、添加不同浓度游离精油（YE）或纳米乳化精油（NEYE）的组，以及添加化学防腐剂（苯甲酸盐和山梨酸盐，BS）或合成抗氧化剂叔丁基对苯二酚（TBHQ）的对照组。
在4°C下储存45天，期间对样品的微生物指标（金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、大肠杆菌、霉菌和酵母菌的数量）、化学指标（pH值和酸度）、氧化指标（过氧化值PV、茴香胺值AV和总氧化值Totox值）、流变学性质（表观粘度）以及感官属性（风味、气味、颜色、质地和总体可接受度）进行了分析。所有实验均进行三次重复，并使用SPSS软件进行统计分析。
3. 结果与讨论
3.1. NEYE表征
DLS分析显示，随着YE浓度从1%增加到2%，NEYE的粒径从75.5 nm增大到152.65 nm，多分散指数（PDI）从0.7增加到0.91，ζ-电位从-15.64 mV降低到-22.5 mV。这表明确实形成了纳米级的乳液体系。
3.2. 蛋黄酱的微生物分析
在整个45天的储存期内，对照组的微生物（金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、大肠杆菌、霉菌和酵母菌）生长量最高。相比之下，含有BS（化学防腐剂）的样品微生物生长量最低，其次是NEYE和YE处理组。研究结果表明，游离精油和纳米乳化的精油均能显著减少微生物数量。
蓍草精油中的萜烯类化合物（如1,8-桉叶素、樟脑、丁香酚、对伞花烃、百里香酚、香芹酮、松烯等）是发挥抗菌作用的主要成分。这些疏水性物质能够与微生物细胞膜的脂质成分相互作用并破坏其结构，导致膜通透性增加、蛋白质功能失调和细胞完整性丧失，最终引发细胞质泄漏和细胞死亡。
纳米乳化的蓍草精油（NEYE）展现出更强的抗菌效果。这归因于纳米乳剂能缓慢且持续地释放挥发性活性成分，并且其微小的液滴提供了更大的比表面积，增强了与微生物细胞的相互作用。NEYE液滴与微生物细胞膜的相互作用会损害膜的完整性。在储存结束时，NEYE-1%和NEYE-2%处理组中的微生物数量最低。
根据伊朗国家标准，大肠杆菌和沙门氏菌在蛋黄酱中不得检出，霉菌和酵母菌的最大允许计数为102cfu/g。基于此标准，BS处理在整个45天储存期内均符合标准。NEYE处理组在长达30天内符合标准。
3.3. 蛋黄酱的化学分析
pH和酸度是蛋黄酱的重要化学指标。根据标准，蛋黄酱的pH值应≤4，总酸度至少为0.6 g/100g。研究初期，所有样品的pH和酸度均无显著差异。然而，在储存过程中，所有蛋黄酱样品的pH均下降，而酸度显著增加。其中，含有TBHQ和NEYE的样品在整个储存期间酸度最低，而对照组酸度最高。酸度的增加可能与乳酸菌的活动有关。较低的pH环境能限制微生物生长并有助于维持乳液结构，但也可能通过破坏蛋黄蛋白质与铁的结合而释放出催化氧化反应的铁离子。
3.4. 蛋黄酱的氧化分析
氧化稳定性是蛋黄酱品质和货架期的关键指标。PV反映了脂质氧化初期形成的氢过氧化物的浓度。结果显示，储存期间所有样品的PV均显著增加。储存结束时，含有TBHQ和NEYE的样品PV最低，而对照组PV最高。蛋黄酱作为一种O/W乳液，其油滴直接接触含溶解氧的水相，这加速了氧化反应。此外，蛋黄中的铁、柠檬汁中的抗坏血酸（可能作为助氧化剂）以及醋（通过降低pH值）都可能促进氧化。
研究观察到对照组和游离精油处理组中PV呈现先增加后下降的趋势，这可能是因为氢过氧化物的形成速率低于其降解速率，分解成了次级氧化产物。在乳液中，抗氧化剂的效率不仅取决于其固有的自由基清除速率，还取决于其在油相、水相和界面区域的有效浓度分布。
根据标准，蛋黄酱的最大允许PV为2 meq O2/kg。基于此，TBHQ处理组在整个45天储存期内均符合标准。NEYE-1%和NEYE-2%处理组在长达30天内符合标准。而对照组和YE处理组在不到15天或大约15天后即超出标准。这表明NEYE能有效抑制脂质氧化，延长蛋黄酱的货架期。
YE的抗氧化活性归因于其酚类化合物（如丁香酚、百里香酚等）。这些多酚通过多种机制发挥作用，包括在自由基传播链中作为链断裂剂、分解氢过氧化物以及螯合促氧化金属离子。纳米乳剂的应用进一步提升了抗氧化效果，其可控的释放机制和巨大的液滴接触面积增强了活性成分的效能。纳米乳化还能保护蓍草多酚在胃肠道消化过程中免遭降解，并改善其向结肠的递送。
AV反映了次级氧化产物（特别是醛类）的浓度。结果显示，AV在储存期间显著增加，趋势与PV一致。含有TBHQ和NEYE的处理组AV值最低，对照组最高。总氧化值（Totox = 2 × PV + AV）也呈现类似趋势，TBHQ组最低，NEYE组次之，对照组最高。这进一步证实了YE及其纳米乳剂的抗氧化功效。
3.5. 蛋黄酱的流变学分析
蛋黄酱样品表现出剪切稀化（假塑性）行为，即表观粘度随剪切速率增加而降低。当施加剪切力时，乳液内部结构被破坏，导致其流动阻力（表观粘度）下降。研究结果显示，含有NEYE的样品表现出最高的表观粘度，对照组粘度最低，而YE样品的粘度与对照组相似。这可以解释为精油的特性、其与蛋黄酱连续相的相互作用以及对增加该相体积或结构的贡献有限。
流变学数据与微观结构观察结果一致，纳米乳剂的掺入改善了蛋黄酱体系的粘弹行为和表观稳定性。液滴之间由尺寸、体积分数、界面性质和絮凝行为所决定的微观相互作用，共同决定了乳液的宏观流动特性。
3.6. 蛋黄酱的感官分析
感官评价显示，在质地和颜色方面，不同YE浓度之间没有显著差异。然而，较高浓度的YE对风味和气味产生了负面影响，导致总体可接受度降低。2% YE配方的感官评分最低，这可能是由于精油强烈的味道和气味所致。高剂量的精油虽然能提供良好的抗菌和抗氧化活性，但可能产生不可接受的风味。
相比之下，NEYE的加入改善了蛋黄酱的风味、气味和总体可接受度。这很可能是因为纳米乳剂能够掩盖挥发性不良气味，或提供更可控的香气化合物释放。总体而言，含有YE的样品感官评分最低，而含有NEYE的样品评分较高，表明纳米乳化形式在保持功能性的同时，能更好地维持产品的感官品质。
4. 结论
蓍草精油作为一种天然防腐剂和抗氧化剂，能显著影响蛋黄酱的酸度和脂质氧化产物水平。YE的加入，特别是在某些浓度下，减少了初级（> 2 meq/kg）和次级脂质氧化产物的形成。此外，NEYE展现出强大的抗菌活性，尤其在储存30天后。总体而言，蛋黄酱的预估货架期（30-45天）与商业产品相当。流变学分析表明，含有NEYE的样品表现出更高的表观粘度。感官评估进一步揭示，与含有YE的样品相比，NEYE增强的样品在口感、气味和总体可接受度方面获得了更优的评分。
本研究的局限性包括放大生产潜力、精油成分的变异性以及在真实储存条件下的长期稳定性。尽管结果令人鼓舞，仍需进一步研究以优化NEYE在蛋黄酱中的配方，克服与产品感官特性相关的一些障碍。虽然精油是GRAS物质，但仍需对其高浓度下的毒性进行测试。监测粒径和ζ-电位随时间的变化是本研究的重要知识缺口，应在未来的研究中加以解决。
