2024年4月17日发(作者：千斐斐)
肉桂醛水乳剂制备及其柑橘青霉抑菌效果测定
林丽萍;陈妍妍;田博文;廖安平;陈金印
【摘 要】为开展稳定有效、环境友好的柑橘植物源保鲜剂配方研究,该文对肉桂醛
水乳剂的制备及其对柑橘青霉抑菌效果进行了研究.固定体系总量及油相(质量分数
为10％的肉桂醛)用量,改变复合乳化剂的用量(质量分数分别为4％、6％和8％),
采用低能量输入,乳化剂在水中法制备水乳剂.综合分析水乳剂稳定性、分散性及贮
藏性能指标,用量为6％得到的水乳剂的性能最好.优选出8个不同的肉桂醛水乳剂
抑制柑橘青霉的效果无显著差异,最小抑菌浓度均为250 μg/g,均显著优于同浓度
的肉桂醛抑菌效果.以低能量输入法,可以获得稳定有效肉桂醛水乳剂的初级配方.
【期刊名称】《食品与发酵工业》
【年(卷),期】2019(045)004
【总页数】6页(P19-24)
【关键词】肉桂醛水乳剂;制备;抑菌效果;柑橘青霉
【作 者】林丽萍;陈妍妍;田博文;廖安平;陈金印
【作者单位】江西农业大学农学院,江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室,江西省
果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心,江西南昌,330045;江西农业大学
食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重点实验室,江西南昌,330045;
江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重点实验室,江西
南昌,330045;江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重
点实验室,江西南昌,330045;江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工
与质量控制重点实验室,江西南昌,330045;江西农业大学农学院,江西省果蔬保鲜与
无损检测重点实验室,江西省果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心,江西
南昌,330045;萍乡学院,江西萍乡,337055
【正文语种】中 文
柑橘是世界第一大类水果，全世界范围内柑橘产业栽培品种结构逐渐趋于合理化，
鲜果渐成消费主流，调查数据显示宽皮柑橘94.3%用于鲜食[1]。应对鲜销首要的
策略就是降低损耗，延长贮藏时间，以提高利润。柑橘采摘后特别容易受到霉菌的
侵染，导致柑橘的腐烂，造成巨大的经济损失，甚至影响到相关产业链的健康发展
[2]。化学防治的危害[3-4]众所周知，物理防治措施往往需要一定的设备投入，生
物防治效果又受环境限制[5-6]。有研究结果表明，植物源抑菌活性物质不仅能有
效抑菌、增强活体防护效果，并且能够诱导果实的抗病性[7]。
肉桂醛(cinnamaldehyde)是一种从肉桂等植物当中提取的具有抑菌功能的醛类有
机化合物。对草莓、番茄、油桃、香菇等多种果蔬均具有显著的防腐保鲜效果[8]。
王德德等[9]证实纳米化后的肉桂醛对辣椒疫霉病原菌的抑菌能力提高了50%～
100%。JO等[10]以吐温20作为乳化剂制备出粒径<200 nm肉桂醛微乳，对甜
瓜汁有一定的保鲜作用。课题组前期工作证实肉桂醛能有效增强赣南脐橙和新余蜜
桔对青霉病害的防护效果以及诱导果实对柑橘青霉的抗病性[11-12]。说明肉桂醛
具有良好的开发植物源柑橘保鲜剂的潜力。
鉴于肉桂醛难溶于水、熔点低、沸点高、易氧化、易挥发的特性[13]，综合评估肉
桂的特性及目前对果蔬保鲜剂水基化、缓释化、省力化的需求方向[14-15]，拟将
植物源有效抑菌成分肉桂醛制备成水乳剂，综合评估其稳定性和抑菌活性，优选出
后续肉桂醛柑橘保鲜剂的基础配方。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 指示菌
柑橘青霉病原菌：指状青霉(Penicillium digitatum)，购自中国农业微生物菌种保
藏中心，保存于江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室，用做抑菌试验指示菌。
1.1.2 培养基及主要试剂
马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，水1 000 mL，琼
脂20 g，pH自然，121 ℃灭菌20 min。作指示菌的活化、培养及抑菌试验用。
肉桂醛(≥95%GC)；乳化剂：司盘20(S20)、司盘80(S80)、吐温60(T60)、吐温
80(T80)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
1.1.3 主要仪器
LDZX-40B自动立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；SHP-160型生化培
养箱，上海三发科学仪器有限公司；HH-6数显恒温循环水浴锅，国华电器有限公
司；Vortex-Genie2漩涡混合器，上海琪特分析仪器有限公司；HC-2518R高速
冷冻离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司；BK5000数码生物显微镜，重庆奥
特光学仪器有限责任公司。
1.2 试验方法
1.2.1 水乳剂的制备
一种失水山梨糖醇酐酯(S20、S80)分别与一种聚氧乙烯失水山梨醇酐酯(T60、T80)
配制成HLB值在9.0～14.5的复合乳化剂。采用乳化剂在水中法制备肉桂醛水乳
剂，固定体系总量及油相(质量分数为10%的肉桂醛)用量，改变复合乳化剂的用量
(质量分数分别为8%、6%和4%)，以旋涡混合器8档4 min 输入能量。试验重复
3次。
乳化剂的HLB值参考文献[16]，S80、S20、T60、T80的HLB值分别为4.3、8.6、
14.6、15.0，复合乳化剂HLB值计算公式为：
(1)
式中：w1和w2分别为2种乳化剂的质量分数，%；HLB为相应乳化剂的亲水亲
油平衡值；HLB1和HLB2分别为2种乳化剂的亲水亲油平衡值。
1.2.2 肉桂醛水乳剂稳定性的测定
离心稳定性，参考邵明辉[17]法，稍作改动。制备水乳剂分装于10 mL离心管中，
经10 000 r/min，4 ℃离心10 min，若水乳剂仍保持均匀乳白色则离心稳定性合
格；有析油、沉淀或分层情况则不合格。
低温稳定性试验[18-19]，制备水乳剂分装于10 mL 离心管中，(4±1) ℃冰箱中保
存7 d，若低温出现析油、沉淀或分层情况，置于室温，这些现象逐渐消失，或者
经过适当振摇可以恢复原来乳状液的情况，则低温稳定性合格，否则为不合格。
高温稳定性试验[18-20]，制备水乳剂分装于10 mL 离心管中，(54±1) ℃恒温箱
中，贮存14 d，外观保持均匀，若出现分层，室温振摇后可以恢复原状即为高温
稳定性合格；否则为不合格。
稀释稳定性试验[18]，将1 mL肉桂醛水乳剂，用标准硬水稀释20倍，搅拌均匀，
静置1 h，观察现象，并记录。无沉淀和浮油为合格。
1.2.3 肉桂醛水乳剂贮藏性测评
制备好的水乳剂于37 ℃恒温箱中保存14 d，观察析油情况、黄层高度及色泽，
记录实验现象。参考华乃震关于水乳剂应符合的基本性质[22]描述，拟定评判肉桂
醛水乳剂经时稳定性的表观评定指标，应用加权评分法对不同水乳剂评分，满分为
100分，评分标准见表1。
表1 肉桂醛水乳剂的表观评分标准Table 1 Rating criteria of emulsion in water
of cinnamaldehyde评分项记分标准析油情况黄层高度色泽情况1无析油50分2
析出小油滴,扣1～25分3析出大量油滴,扣25分4析出油层高度≥5 mm,不得分
5无黄层或黄层高度≤2 mm,35分6黄层高度∈0～5 mm,扣1～10分7黄层高
度∈5～10 mm,扣10～20分8黄层高度>10 mm,不得分9均匀乳白色15分10
均匀乳白色,最底部呈浅黄色,扣5分11较均匀乳白色,最底部呈黄色,扣10分12
不均匀,底部为黄色,不得分
1.2.4 肉桂醛水乳剂分散性测定
于100 mL量筒中装入99.5 mL标准硬水，用注射器吸0.5 mL待测水乳剂样品，
从距量筒水面5 cm处滴入水中，观察其分散状况，按其分散性能的好坏分为优、
良、劣三级。
优级：在水中呈云雾状自动分散，无可见颗粒下沉。
良级：在水中能自动分散，有颗粒下沉，下沉颗粒可慢慢分散或经轻微摇动后分散。
劣级：在水中不能自动分散，有颗粒呈絮状下沉，经强烈摇动后才能分散。
1.2.5 肉桂醛水乳剂形态
将制备好的水乳剂用水溶性染料美蓝染色，光学显微镜下观察，并测定油滴的粒径
大小。
1.2.6 肉桂醛水乳剂抑菌效果测定
取0.2 mL指示菌孢子悬液，均匀涂布于PDA培养基表面，杯碟法检测不同肉桂
醛水乳剂的抑菌效果。(28±1) ℃，培养48 h，十字交叉法测量抑菌圈，取平均值
做抑菌圈直径。试验重复3次。
1.2.7 肉桂醛水乳剂最小抑菌浓度
以复合乳化剂为稀释剂，二倍稀释法[23]将水乳剂稀释为肉桂醛浓度分别为1 000、
500、250、125、62.5 μg/g。采用杯碟法检测不同浓度肉桂醛水乳剂的抑菌效果。
以肉桂醛浓度从低到高首次出现抑菌圈的浓度为最小抑菌浓度。试验重复3次。
1.2.8 数据分析
所有水乳剂制备试验和抑菌试验均重复3次，试验结果以平均值±标准偏差的形式
给出。采用Excel 2010对肉桂醛水乳剂贮藏性评分值做图，IBM SPSS 20对不同
肉桂醛水乳剂表观评分值及抑菌圈大小进行方差分析及多重比较。
2 结果与分析
2.1 肉桂醛水乳剂稳定性试验结果
肉桂醛水乳剂稳定性试验结果见表2和表3。
表2 司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂稳定性试验结果Table 2 The
stability test results of emulsion in water from Span20-Tween60/Tween80-
cinnamaldehydeHLB值乳化剂用量/%离心稳定性高温稳定性S20-T60S20-
T80S20-T60S20-T804合格合格析出少量油滴少量析油9.06合格合格析出浑浊油
块含有油块8合格合格析出浑浊油块含有油块4合格合格析出大量油滴少量析油
10.16合格合格析出浑浊油块含有油块8析出少量油滴白色沉淀析出少量油滴含有
油块4合格合格合格少量析油11.26合格合格析出浑浊油块含有油块8白色沉淀
白色沉淀析出浑浊油块含有油块4合格合格合格少量析油12.36合格合格析出浑
浊油块含有油块8白色沉淀白色沉淀析出浑浊油块含有油块4合格合格析出白色
沉淀少量析油13.46合格合格析出少量油滴含有油块8白色沉淀白色沉淀析出浑
浊油块含有油块4合格合格析出白色沉淀少量析油14.56合格合格析出浑浊油块
含有油块8白色沉淀白色沉淀析出少量油滴含有油块
表3 司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂稳定性试验结果Table 3 The
stability test results of emulsion in water from Span80-Tween60/Tween80-
cinnamaldehydeHLB值乳化剂用量/%离心稳定性高温稳定性S80-T60S80-
T80S80-T60S80-T804合格合格合格少量析油9.06合格合格含有油块含有油块8
合格合格含有油块含有油块4合格合格合格少量析油10.16合格合格含有油块含
有油块8少量油滴合格含有油块含有油块4合格合格合格少量析油11.26合格合
格含有油块含有油块8出现白色沉淀合格析出浑浊油块含有油块4合格合格合格
少量析油12.36合格合格含有油块含有油块8出现白色沉淀合格含有油块含有油
块4合格合格出现白色沉淀少量析油13.46合格合格含有油块含有油块8出现白
色沉淀合格含有油块含有油块4合格合格出现白色沉淀少量析油14.56合格合格
含有油块含有油块8出现白色沉淀合格含有油块含有油块
复合乳化剂HLB值在9.0～14.5，司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂与司盘
80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂的低温和稀释稳定性均合格，能够保持均匀一
致的乳白色乳状液。离心稳定性以司盘80-吐温80-肉桂醛水乳剂合格率最高为
100%，其他3个组(司盘20-吐温60-肉桂醛、司盘20-吐温80-肉桂醛和司盘
80-吐温60-肉桂醛)中复合乳化剂用量为8%时，经10 000 r/min，4 ℃离心10
min，会出现浮油或者白色沉淀，不能保持白色均匀水乳剂状态。
制备好的水乳剂经(54±1) ℃恒温箱中，贮存14 d后，大部分出现析油和白色沉
淀情况；仅复合乳化剂用量为4%的司盘20-吐温60(HLB值为11.2和12.3)和司
盘80-吐温60(HLB值为别为9.0、10.1、11.2和12.3)6个处理的肉桂醛水乳剂
高温稳定性测定指标为合格；其他组中复合乳化剂用量为4%的处理，也只有少量
析油。
2.2 肉桂醛水乳剂贮藏性测评结果
按照表1评分标准对37 ℃恒温箱中保存14 d的司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛
水乳剂表观特征进行评分，结果见图1。
图1 司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂评分值Fig.1 The rating value of
emulsion in water from Span20-Tween60/Tween80-cinnamaldehyde
除乳化剂用量为8%的司盘20-吐温60-肉桂醛组在HLB 10.1时出现了最大评分
值(83.0分)外，其他处理组随HLB值增加，表观评分值均呈逐渐上升趋势；至
HLB值分别为13.4和14.5时，12个处理的评分值均≥80.0分，均可保持较稳定
的均匀乳白色水乳剂，或有少量黄色细小油滴，其中最高评分为乳化剂用量6%，
HLB值为14.5的司盘20-吐温80-肉桂醛水乳剂，评分值为87.0分。另外，HLB
值为12.3，乳化剂用量为6%的司盘20-吐温60-肉桂醛处理也能形成较稳定的乳
白色水乳剂。
同样，按照表1评分标准对37 ℃恒温箱中保存14 d的司盘80-吐温60/吐温80-
肉桂醛制备水乳剂表观特征进行评分，结果见图2。
图2 司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳评分值Fig.2 The rating value of
emulsion in water from Span80-Tween60/Tween80- cinnamaldehyde
乳化剂用量为4%的2个组在HLB值9.0～14.5均不能保持均匀水乳剂状态。乳
化剂用量为6%和8%的司盘80-吐温60-肉桂醛组中，均在HLB值为10.1、11.2
和12.3时，保持均匀乳白色水乳剂，最高表观评分值均出现在HLB值11.2，分
别为93.0分和91.7分。乳化剂用量为6%和8%的司盘80-吐温80-肉桂醛组中，
HLB值9.0时，均不能保持均匀水乳剂状态；乳化剂用量8%，HLB值14.5时，
司盘80-吐温80-肉桂醛也不能保持均匀水乳剂状态；其余9个处理均为均匀乳白
色水乳剂，有4个处理的评分在90.0分以上。乳化剂用量为6%和8%的司盘80-
吐温80-肉桂醛组中，最高分均出现在HLB值12.3，都是93.0分。
表观评分值90分以上的水乳剂具备非常好的分散性。水乳剂滴入水中后呈云雾状
分散，形成乳状液，分散过程中无可见颗粒，分散均匀且较为迅速，评价等级为优，
见图3。用水溶性美蓝染料对水乳剂进行染色[17]，光学显微镜下可见蓝色的背景
和无色的油滴，油滴粒径多数分布在2 μm左右，符合稳定水乳剂的基本特征[22]。
图3 肉桂醛水乳剂分散试验现象Fig.3 The appearance of dispersion test of
Cinnamaldehyde water emulsion
司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛制备水乳剂组和司盘80-吐温60/吐温80-肉桂
醛制备水乳剂组中共29个处理能形成均匀乳白色水乳剂，对其表观评分进行统计
分析(表4)，表观评分间存在极显著差异(P<0.01)。按形成水乳剂的较高评分值，
从司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂组和司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛
水乳剂组各优选出4个处理，共计8个处理的水乳剂用来开展后续柑橘青霉病原
菌的抑菌试验。8个处理形成的水乳剂评分多重比较结果见表5。复合乳化剂为司
盘80-吐温60/吐温80的4个处理形成的水乳剂表观评分值均高于乳化剂为司盘
20-吐温60/吐温80的4个处理，且具有极显著差异。
表4 29个处理的评分值的方差分析结果Table 4 Variance analysis of rating
value for 29 treatments变异来源SSdfMSFPFcrit组间1
634.282858.3740.621.06E-281.67组内83.33581.44总计1 717.6186
表5 八个处理的评分值的多重比较结果Table 5 Multiple comparisons of rating
value for 8 treatments乳化剂用量/%HLB值复合乳化剂表观评分值611.2S80-
T6093.0±0.00aA811.2S80-T6091.7±0.47aA612.3S80-
T8093.0±0.00aA812.3S80-T8093.0±0.82aA413.4S20-
T6085.0±0.82cC613.4S20-T6082.0±0.82dD414.5S20-
T8085.0±1.63cD614.5S20-T8087.0±0.82bB
注：采用Duncan法进行多重比较。同列标有不同大写字母者表示组间差异极显
著(P<0.01)，标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05)。表6同。
2.3 肉桂醛水乳剂的抑菌试验结果
通过贮藏性评分筛选出8个稳定性较佳的水乳剂处理，如表6所示。
表6 八个处理的抑菌圈多重比较结果Table 6 Multiple comparisons of
inhibition zone of 8 treatments乳化剂用量/%HLB值复合乳化剂抑菌圈
/mm611.2S80-T6024.8±0.62A811.2S80-T6022.7±1.25A612.3S80-
T8021.8±2.25A812.3S80-T8023.0±2.16A413.4S20-T6025.5±0.41A613.4S20-
T6023.7±0.62A614.5S20-T8023.7±1.70A814.5S20-T8024.0±0.82A对照组
17.3±0.47B
对水乳剂做10倍梯度稀释，杯碟法抑制柑橘青霉病原菌试验表明，水乳剂稀释至
肉桂醛有效含量为1 mg/g时，能够形成规则、稳定的抑菌圈。对抑菌圈大小进
行方差分析，无显著差异，显著高于相同浓度肉桂醛对照组。肉桂醛水乳剂最小抑
菌浓度均为250 μg/g，肉桂醛对照组的最小抑菌浓度为500 μg/g。
3 讨论
3.1 水乳剂稳定性
除司盘80-吐温80-肉桂醛组外，其他组中复合乳化剂用量为8%时，离心稳定性
不合格，不能保持白色均匀水乳剂状态。可能与复合乳化剂成分、油相的密度均大
于水相密度有关，在低能量输入，较多的复合乳化剂用量情况下导致体系离心后，
出现析油或沉淀现象；而吐温80有更好的乳化性能，同时复合乳化剂中司盘80
的HLB值(4.3)与吐温80的HLB值(15.0)差值较较大，结构相似[24-25]，因此，
司盘80-吐温80-肉桂醛组形成水乳剂离心稳定性好。
高温稳定性试验，仅有6个处理(全部试验涉及72个处理)的司盘20/司盘80-吐
温60-肉桂醛水乳剂高温稳定试验结果为合格，合格的处理中，复合乳化剂用量均
为4%。其他组中复合乳化剂用量为4%的处理，也只有少量析油。说明高温
(54 ℃)可进一步促进水乳剂的形成。关于高温对该组水乳剂的形成，有待于进一
步研究。
3.2 较优肉桂醛水乳剂柑橘青霉抑菌活性
比较发现，司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛组中优选出的4个水乳剂贮藏性评分
值显著高于司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛组中优选出的4个水乳剂经时评分值；
而这8个处理形成水乳剂的柑橘青霉抑菌圈直径无显著差异，但都显著高于相同
用量的肉桂醛。8个水乳剂的最小抑菌浓度均为250 μg/g，肉桂醛的最小抑菌浓
度为500 μg/g，说明水乳剂配方中的复合乳化剂有协同增强肉桂醛对柑橘青霉的
抑菌效果。
4 结论
目前，柑橘采后商品化处理主要采用化学药剂做防腐保鲜，常用保鲜剂、杀菌剂有
抑霉唑、咪鲜胺、双胍盐、噻菌灵等，面临病原微生物对化学药剂产生耐药性和化
学防腐保鲜效果下降的问题；且果品药剂残留，对人体健康造成很大影响。柑橘产
业迫切需求绿色环保柑橘保鲜剂的开发。水乳剂是将不溶于水的有效成分以水为介
质，通过输入足够的能量(如高剪切乳化和高压均化等手段)并借助适当表面活性剂
的作用，以微小液滴分散在水中，得到动力学上稳定，外观呈乳白色的水包油型乳
状液剂型[26]。水乳剂以其水基化，表面活性剂用量小，少用或不用有机溶剂，而
成为保鲜剂重点开发剂型。
试验以植物源活性抑菌物质肉桂醛为原料，低能量输入法，综合评估水乳剂稳定性、
分散性、贮藏性及其对柑橘青霉的抑菌效果，获得了2个肉桂醛水乳保鲜剂的初
级配方，即油相(肉桂醛)的质量分数为10%，复合乳化剂分别为6%的司盘80-吐
温60(HLB值为11.2)和6%的司盘80-吐温80(HLB值为12.3)。在此基础上可开
展后续肉桂醛保鲜剂配方优化工作。
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2024年4月17日发(作者：千斐斐)
肉桂醛水乳剂制备及其柑橘青霉抑菌效果测定
林丽萍;陈妍妍;田博文;廖安平;陈金印
【摘 要】为开展稳定有效、环境友好的柑橘植物源保鲜剂配方研究,该文对肉桂醛
水乳剂的制备及其对柑橘青霉抑菌效果进行了研究.固定体系总量及油相(质量分数
为10％的肉桂醛)用量,改变复合乳化剂的用量(质量分数分别为4％、6％和8％),
采用低能量输入,乳化剂在水中法制备水乳剂.综合分析水乳剂稳定性、分散性及贮
藏性能指标,用量为6％得到的水乳剂的性能最好.优选出8个不同的肉桂醛水乳剂
抑制柑橘青霉的效果无显著差异,最小抑菌浓度均为250 μg/g,均显著优于同浓度
的肉桂醛抑菌效果.以低能量输入法,可以获得稳定有效肉桂醛水乳剂的初级配方.
【期刊名称】《食品与发酵工业》
【年(卷),期】2019(045)004
【总页数】6页(P19-24)
【关键词】肉桂醛水乳剂;制备;抑菌效果;柑橘青霉
【作 者】林丽萍;陈妍妍;田博文;廖安平;陈金印
【作者单位】江西农业大学农学院,江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室,江西省
果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心,江西南昌,330045;江西农业大学
食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重点实验室,江西南昌,330045;
江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重点实验室,江西
南昌,330045;江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工与质量控制重
点实验室,江西南昌,330045;江西农业大学食品科学与工程学院,南昌市农产品加工
与质量控制重点实验室,江西南昌,330045;江西农业大学农学院,江西省果蔬保鲜与
无损检测重点实验室,江西省果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心,江西
南昌,330045;萍乡学院,江西萍乡,337055
【正文语种】中 文
柑橘是世界第一大类水果，全世界范围内柑橘产业栽培品种结构逐渐趋于合理化，
鲜果渐成消费主流，调查数据显示宽皮柑橘94.3%用于鲜食[1]。应对鲜销首要的
策略就是降低损耗，延长贮藏时间，以提高利润。柑橘采摘后特别容易受到霉菌的
侵染，导致柑橘的腐烂，造成巨大的经济损失，甚至影响到相关产业链的健康发展
[2]。化学防治的危害[3-4]众所周知，物理防治措施往往需要一定的设备投入，生
物防治效果又受环境限制[5-6]。有研究结果表明，植物源抑菌活性物质不仅能有
效抑菌、增强活体防护效果，并且能够诱导果实的抗病性[7]。
肉桂醛(cinnamaldehyde)是一种从肉桂等植物当中提取的具有抑菌功能的醛类有
机化合物。对草莓、番茄、油桃、香菇等多种果蔬均具有显著的防腐保鲜效果[8]。
王德德等[9]证实纳米化后的肉桂醛对辣椒疫霉病原菌的抑菌能力提高了50%～
100%。JO等[10]以吐温20作为乳化剂制备出粒径<200 nm肉桂醛微乳，对甜
瓜汁有一定的保鲜作用。课题组前期工作证实肉桂醛能有效增强赣南脐橙和新余蜜
桔对青霉病害的防护效果以及诱导果实对柑橘青霉的抗病性[11-12]。说明肉桂醛
具有良好的开发植物源柑橘保鲜剂的潜力。
鉴于肉桂醛难溶于水、熔点低、沸点高、易氧化、易挥发的特性[13]，综合评估肉
桂的特性及目前对果蔬保鲜剂水基化、缓释化、省力化的需求方向[14-15]，拟将
植物源有效抑菌成分肉桂醛制备成水乳剂，综合评估其稳定性和抑菌活性，优选出
后续肉桂醛柑橘保鲜剂的基础配方。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 指示菌
柑橘青霉病原菌：指状青霉(Penicillium digitatum)，购自中国农业微生物菌种保
藏中心，保存于江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室，用做抑菌试验指示菌。
1.1.2 培养基及主要试剂
马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，水1 000 mL，琼
脂20 g，pH自然，121 ℃灭菌20 min。作指示菌的活化、培养及抑菌试验用。
肉桂醛(≥95%GC)；乳化剂：司盘20(S20)、司盘80(S80)、吐温60(T60)、吐温
80(T80)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
1.1.3 主要仪器
LDZX-40B自动立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；SHP-160型生化培
养箱，上海三发科学仪器有限公司；HH-6数显恒温循环水浴锅，国华电器有限公
司；Vortex-Genie2漩涡混合器，上海琪特分析仪器有限公司；HC-2518R高速
冷冻离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司；BK5000数码生物显微镜，重庆奥
特光学仪器有限责任公司。
1.2 试验方法
1.2.1 水乳剂的制备
一种失水山梨糖醇酐酯(S20、S80)分别与一种聚氧乙烯失水山梨醇酐酯(T60、T80)
配制成HLB值在9.0～14.5的复合乳化剂。采用乳化剂在水中法制备肉桂醛水乳
剂，固定体系总量及油相(质量分数为10%的肉桂醛)用量，改变复合乳化剂的用量
(质量分数分别为8%、6%和4%)，以旋涡混合器8档4 min 输入能量。试验重复
3次。
乳化剂的HLB值参考文献[16]，S80、S20、T60、T80的HLB值分别为4.3、8.6、
14.6、15.0，复合乳化剂HLB值计算公式为：
(1)
式中：w1和w2分别为2种乳化剂的质量分数，%；HLB为相应乳化剂的亲水亲
油平衡值；HLB1和HLB2分别为2种乳化剂的亲水亲油平衡值。
1.2.2 肉桂醛水乳剂稳定性的测定
离心稳定性，参考邵明辉[17]法，稍作改动。制备水乳剂分装于10 mL离心管中，
经10 000 r/min，4 ℃离心10 min，若水乳剂仍保持均匀乳白色则离心稳定性合
格；有析油、沉淀或分层情况则不合格。
低温稳定性试验[18-19]，制备水乳剂分装于10 mL 离心管中，(4±1) ℃冰箱中保
存7 d，若低温出现析油、沉淀或分层情况，置于室温，这些现象逐渐消失，或者
经过适当振摇可以恢复原来乳状液的情况，则低温稳定性合格，否则为不合格。
高温稳定性试验[18-20]，制备水乳剂分装于10 mL 离心管中，(54±1) ℃恒温箱
中，贮存14 d，外观保持均匀，若出现分层，室温振摇后可以恢复原状即为高温
稳定性合格；否则为不合格。
稀释稳定性试验[18]，将1 mL肉桂醛水乳剂，用标准硬水稀释20倍，搅拌均匀，
静置1 h，观察现象，并记录。无沉淀和浮油为合格。
1.2.3 肉桂醛水乳剂贮藏性测评
制备好的水乳剂于37 ℃恒温箱中保存14 d，观察析油情况、黄层高度及色泽，
记录实验现象。参考华乃震关于水乳剂应符合的基本性质[22]描述，拟定评判肉桂
醛水乳剂经时稳定性的表观评定指标，应用加权评分法对不同水乳剂评分，满分为
100分，评分标准见表1。
表1 肉桂醛水乳剂的表观评分标准Table 1 Rating criteria of emulsion in water
of cinnamaldehyde评分项记分标准析油情况黄层高度色泽情况1无析油50分2
析出小油滴,扣1～25分3析出大量油滴,扣25分4析出油层高度≥5 mm,不得分
5无黄层或黄层高度≤2 mm,35分6黄层高度∈0～5 mm,扣1～10分7黄层高
度∈5～10 mm,扣10～20分8黄层高度>10 mm,不得分9均匀乳白色15分10
均匀乳白色,最底部呈浅黄色,扣5分11较均匀乳白色,最底部呈黄色,扣10分12
不均匀,底部为黄色,不得分
1.2.4 肉桂醛水乳剂分散性测定
于100 mL量筒中装入99.5 mL标准硬水，用注射器吸0.5 mL待测水乳剂样品，
从距量筒水面5 cm处滴入水中，观察其分散状况，按其分散性能的好坏分为优、
良、劣三级。
优级：在水中呈云雾状自动分散，无可见颗粒下沉。
良级：在水中能自动分散，有颗粒下沉，下沉颗粒可慢慢分散或经轻微摇动后分散。
劣级：在水中不能自动分散，有颗粒呈絮状下沉，经强烈摇动后才能分散。
1.2.5 肉桂醛水乳剂形态
将制备好的水乳剂用水溶性染料美蓝染色，光学显微镜下观察，并测定油滴的粒径
大小。
1.2.6 肉桂醛水乳剂抑菌效果测定
取0.2 mL指示菌孢子悬液，均匀涂布于PDA培养基表面，杯碟法检测不同肉桂
醛水乳剂的抑菌效果。(28±1) ℃，培养48 h，十字交叉法测量抑菌圈，取平均值
做抑菌圈直径。试验重复3次。
1.2.7 肉桂醛水乳剂最小抑菌浓度
以复合乳化剂为稀释剂，二倍稀释法[23]将水乳剂稀释为肉桂醛浓度分别为1 000、
500、250、125、62.5 μg/g。采用杯碟法检测不同浓度肉桂醛水乳剂的抑菌效果。
以肉桂醛浓度从低到高首次出现抑菌圈的浓度为最小抑菌浓度。试验重复3次。
1.2.8 数据分析
所有水乳剂制备试验和抑菌试验均重复3次，试验结果以平均值±标准偏差的形式
给出。采用Excel 2010对肉桂醛水乳剂贮藏性评分值做图，IBM SPSS 20对不同
肉桂醛水乳剂表观评分值及抑菌圈大小进行方差分析及多重比较。
2 结果与分析
2.1 肉桂醛水乳剂稳定性试验结果
肉桂醛水乳剂稳定性试验结果见表2和表3。
表2 司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂稳定性试验结果Table 2 The
stability test results of emulsion in water from Span20-Tween60/Tween80-
cinnamaldehydeHLB值乳化剂用量/%离心稳定性高温稳定性S20-T60S20-
T80S20-T60S20-T804合格合格析出少量油滴少量析油9.06合格合格析出浑浊油
块含有油块8合格合格析出浑浊油块含有油块4合格合格析出大量油滴少量析油
10.16合格合格析出浑浊油块含有油块8析出少量油滴白色沉淀析出少量油滴含有
油块4合格合格合格少量析油11.26合格合格析出浑浊油块含有油块8白色沉淀
白色沉淀析出浑浊油块含有油块4合格合格合格少量析油12.36合格合格析出浑
浊油块含有油块8白色沉淀白色沉淀析出浑浊油块含有油块4合格合格析出白色
沉淀少量析油13.46合格合格析出少量油滴含有油块8白色沉淀白色沉淀析出浑
浊油块含有油块4合格合格析出白色沉淀少量析油14.56合格合格析出浑浊油块
含有油块8白色沉淀白色沉淀析出少量油滴含有油块
表3 司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂稳定性试验结果Table 3 The
stability test results of emulsion in water from Span80-Tween60/Tween80-
cinnamaldehydeHLB值乳化剂用量/%离心稳定性高温稳定性S80-T60S80-
T80S80-T60S80-T804合格合格合格少量析油9.06合格合格含有油块含有油块8
合格合格含有油块含有油块4合格合格合格少量析油10.16合格合格含有油块含
有油块8少量油滴合格含有油块含有油块4合格合格合格少量析油11.26合格合
格含有油块含有油块8出现白色沉淀合格析出浑浊油块含有油块4合格合格合格
少量析油12.36合格合格含有油块含有油块8出现白色沉淀合格含有油块含有油
块4合格合格出现白色沉淀少量析油13.46合格合格含有油块含有油块8出现白
色沉淀合格含有油块含有油块4合格合格出现白色沉淀少量析油14.56合格合格
含有油块含有油块8出现白色沉淀合格含有油块含有油块
复合乳化剂HLB值在9.0～14.5，司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂与司盘
80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂的低温和稀释稳定性均合格，能够保持均匀一
致的乳白色乳状液。离心稳定性以司盘80-吐温80-肉桂醛水乳剂合格率最高为
100%，其他3个组(司盘20-吐温60-肉桂醛、司盘20-吐温80-肉桂醛和司盘
80-吐温60-肉桂醛)中复合乳化剂用量为8%时，经10 000 r/min，4 ℃离心10
min，会出现浮油或者白色沉淀，不能保持白色均匀水乳剂状态。
制备好的水乳剂经(54±1) ℃恒温箱中，贮存14 d后，大部分出现析油和白色沉
淀情况；仅复合乳化剂用量为4%的司盘20-吐温60(HLB值为11.2和12.3)和司
盘80-吐温60(HLB值为别为9.0、10.1、11.2和12.3)6个处理的肉桂醛水乳剂
高温稳定性测定指标为合格；其他组中复合乳化剂用量为4%的处理，也只有少量
析油。
2.2 肉桂醛水乳剂贮藏性测评结果
按照表1评分标准对37 ℃恒温箱中保存14 d的司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛
水乳剂表观特征进行评分，结果见图1。
图1 司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂评分值Fig.1 The rating value of
emulsion in water from Span20-Tween60/Tween80-cinnamaldehyde
除乳化剂用量为8%的司盘20-吐温60-肉桂醛组在HLB 10.1时出现了最大评分
值(83.0分)外，其他处理组随HLB值增加，表观评分值均呈逐渐上升趋势；至
HLB值分别为13.4和14.5时，12个处理的评分值均≥80.0分，均可保持较稳定
的均匀乳白色水乳剂，或有少量黄色细小油滴，其中最高评分为乳化剂用量6%，
HLB值为14.5的司盘20-吐温80-肉桂醛水乳剂，评分值为87.0分。另外，HLB
值为12.3，乳化剂用量为6%的司盘20-吐温60-肉桂醛处理也能形成较稳定的乳
白色水乳剂。
同样，按照表1评分标准对37 ℃恒温箱中保存14 d的司盘80-吐温60/吐温80-
肉桂醛制备水乳剂表观特征进行评分，结果见图2。
图2 司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳评分值Fig.2 The rating value of
emulsion in water from Span80-Tween60/Tween80- cinnamaldehyde
乳化剂用量为4%的2个组在HLB值9.0～14.5均不能保持均匀水乳剂状态。乳
化剂用量为6%和8%的司盘80-吐温60-肉桂醛组中，均在HLB值为10.1、11.2
和12.3时，保持均匀乳白色水乳剂，最高表观评分值均出现在HLB值11.2，分
别为93.0分和91.7分。乳化剂用量为6%和8%的司盘80-吐温80-肉桂醛组中，
HLB值9.0时，均不能保持均匀水乳剂状态；乳化剂用量8%，HLB值14.5时，
司盘80-吐温80-肉桂醛也不能保持均匀水乳剂状态；其余9个处理均为均匀乳白
色水乳剂，有4个处理的评分在90.0分以上。乳化剂用量为6%和8%的司盘80-
吐温80-肉桂醛组中，最高分均出现在HLB值12.3，都是93.0分。
表观评分值90分以上的水乳剂具备非常好的分散性。水乳剂滴入水中后呈云雾状
分散，形成乳状液，分散过程中无可见颗粒，分散均匀且较为迅速，评价等级为优，
见图3。用水溶性美蓝染料对水乳剂进行染色[17]，光学显微镜下可见蓝色的背景
和无色的油滴，油滴粒径多数分布在2 μm左右，符合稳定水乳剂的基本特征[22]。
图3 肉桂醛水乳剂分散试验现象Fig.3 The appearance of dispersion test of
Cinnamaldehyde water emulsion
司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛制备水乳剂组和司盘80-吐温60/吐温80-肉桂
醛制备水乳剂组中共29个处理能形成均匀乳白色水乳剂，对其表观评分进行统计
分析(表4)，表观评分间存在极显著差异(P<0.01)。按形成水乳剂的较高评分值，
从司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛水乳剂组和司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛
水乳剂组各优选出4个处理，共计8个处理的水乳剂用来开展后续柑橘青霉病原
菌的抑菌试验。8个处理形成的水乳剂评分多重比较结果见表5。复合乳化剂为司
盘80-吐温60/吐温80的4个处理形成的水乳剂表观评分值均高于乳化剂为司盘
20-吐温60/吐温80的4个处理，且具有极显著差异。
表4 29个处理的评分值的方差分析结果Table 4 Variance analysis of rating
value for 29 treatments变异来源SSdfMSFPFcrit组间1
634.282858.3740.621.06E-281.67组内83.33581.44总计1 717.6186
表5 八个处理的评分值的多重比较结果Table 5 Multiple comparisons of rating
value for 8 treatments乳化剂用量/%HLB值复合乳化剂表观评分值611.2S80-
T6093.0±0.00aA811.2S80-T6091.7±0.47aA612.3S80-
T8093.0±0.00aA812.3S80-T8093.0±0.82aA413.4S20-
T6085.0±0.82cC613.4S20-T6082.0±0.82dD414.5S20-
T8085.0±1.63cD614.5S20-T8087.0±0.82bB
注：采用Duncan法进行多重比较。同列标有不同大写字母者表示组间差异极显
著(P<0.01)，标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05)。表6同。
2.3 肉桂醛水乳剂的抑菌试验结果
通过贮藏性评分筛选出8个稳定性较佳的水乳剂处理，如表6所示。
表6 八个处理的抑菌圈多重比较结果Table 6 Multiple comparisons of
inhibition zone of 8 treatments乳化剂用量/%HLB值复合乳化剂抑菌圈
/mm611.2S80-T6024.8±0.62A811.2S80-T6022.7±1.25A612.3S80-
T8021.8±2.25A812.3S80-T8023.0±2.16A413.4S20-T6025.5±0.41A613.4S20-
T6023.7±0.62A614.5S20-T8023.7±1.70A814.5S20-T8024.0±0.82A对照组
17.3±0.47B
对水乳剂做10倍梯度稀释，杯碟法抑制柑橘青霉病原菌试验表明，水乳剂稀释至
肉桂醛有效含量为1 mg/g时，能够形成规则、稳定的抑菌圈。对抑菌圈大小进
行方差分析，无显著差异，显著高于相同浓度肉桂醛对照组。肉桂醛水乳剂最小抑
菌浓度均为250 μg/g，肉桂醛对照组的最小抑菌浓度为500 μg/g。
3 讨论
3.1 水乳剂稳定性
除司盘80-吐温80-肉桂醛组外，其他组中复合乳化剂用量为8%时，离心稳定性
不合格，不能保持白色均匀水乳剂状态。可能与复合乳化剂成分、油相的密度均大
于水相密度有关，在低能量输入，较多的复合乳化剂用量情况下导致体系离心后，
出现析油或沉淀现象；而吐温80有更好的乳化性能，同时复合乳化剂中司盘80
的HLB值(4.3)与吐温80的HLB值(15.0)差值较较大，结构相似[24-25]，因此，
司盘80-吐温80-肉桂醛组形成水乳剂离心稳定性好。
高温稳定性试验，仅有6个处理(全部试验涉及72个处理)的司盘20/司盘80-吐
温60-肉桂醛水乳剂高温稳定试验结果为合格，合格的处理中，复合乳化剂用量均
为4%。其他组中复合乳化剂用量为4%的处理，也只有少量析油。说明高温
(54 ℃)可进一步促进水乳剂的形成。关于高温对该组水乳剂的形成，有待于进一
步研究。
3.2 较优肉桂醛水乳剂柑橘青霉抑菌活性
比较发现，司盘80-吐温60/吐温80-肉桂醛组中优选出的4个水乳剂贮藏性评分
值显著高于司盘20-吐温60/吐温80-肉桂醛组中优选出的4个水乳剂经时评分值；
而这8个处理形成水乳剂的柑橘青霉抑菌圈直径无显著差异，但都显著高于相同
用量的肉桂醛。8个水乳剂的最小抑菌浓度均为250 μg/g，肉桂醛的最小抑菌浓
度为500 μg/g，说明水乳剂配方中的复合乳化剂有协同增强肉桂醛对柑橘青霉的
抑菌效果。
4 结论
目前，柑橘采后商品化处理主要采用化学药剂做防腐保鲜，常用保鲜剂、杀菌剂有
抑霉唑、咪鲜胺、双胍盐、噻菌灵等，面临病原微生物对化学药剂产生耐药性和化
学防腐保鲜效果下降的问题；且果品药剂残留，对人体健康造成很大影响。柑橘产
业迫切需求绿色环保柑橘保鲜剂的开发。水乳剂是将不溶于水的有效成分以水为介
质，通过输入足够的能量(如高剪切乳化和高压均化等手段)并借助适当表面活性剂
的作用，以微小液滴分散在水中，得到动力学上稳定，外观呈乳白色的水包油型乳
状液剂型[26]。水乳剂以其水基化，表面活性剂用量小，少用或不用有机溶剂，而
成为保鲜剂重点开发剂型。
试验以植物源活性抑菌物质肉桂醛为原料，低能量输入法，综合评估水乳剂稳定性、
分散性、贮藏性及其对柑橘青霉的抑菌效果，获得了2个肉桂醛水乳保鲜剂的初
级配方，即油相(肉桂醛)的质量分数为10%，复合乳化剂分别为6%的司盘80-吐
温60(HLB值为11.2)和6%的司盘80-吐温80(HLB值为12.3)。在此基础上可开
展后续肉桂醛保鲜剂配方优化工作。
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