肉桂的化学成分及在水产品保鲜中的应用进展

邹启鑫1,2,李新宇1,陈泽历1,丁燕1,兰珊珊1,李敏3,李海丽3,王雪峰2,刘振环1 *,邵金良1 *

(1.云南省农业科学院 质量标准与检测技术研究所,云南 昆明 650205;2.云南农业大学 食品科学技术学院,云南 昆明 650201;3.丘北县检验检测所,云南 文山 663299)

摘 要肉桂为樟科植物肉桂的干燥树皮,可药食两用。其化学成分丰富,主要包含挥发油类、黄酮类、多酚类、多糖类等。不仅是常用的食品香料,还具备抑菌、抗氧化等功能活性,在生物、医疗、化工等诸多领域发挥着重要作用。该文以国内外肉桂相关的文献研究为基础,对肉桂的化学成分展开分析,并就其抑菌、抗氧化活性以及在水产品保鲜领域的应用进行综述,为肉桂的深入开发及在水产品中的应用提供一定的参考依据。

关键词肉桂;化学成分;抑菌;抗氧化;水产品保鲜

肉桂为樟科樟属植物肉桂的干燥树皮[1],在我国,肉桂主要分布于广东、福建、云南等地[2]。2002年,中华人民共和国卫生部公布《关于进一步规范保健食品原料管理的通知》,其中肉桂被规定为既是食品又是药品的药食同源物质,并被广泛应用于食品药品行业。肉桂属于温里药,性味辛、甘、大热,可入肾、脾、心、肝经,具有补火助阳、散寒止痛、温通经脉、引火归元之效[3],具有较高的药用价值。同时,肉桂也常作为香料或食物添加剂,具有去腥、调味的作用[4]。现代研究表明,肉桂富含挥发油、黄酮类、多酚类、多糖类等化学成分,兼具药理活性与食用功效。药理上,肉桂能抑菌抗炎,抵御细菌与炎症;可抗衰老,维持细胞年轻态;在抗肿瘤研究中提供新思路;还能改善糖脂代谢,预防和改善代谢疾病[5]。在日常生活及工业领域,肉桂提取物不仅能杀菌、驱虫、消毒、抗氧化;还能防霉变腐败,抑制微生物滋生,延长食品保存期[6]

水产品不仅富含优质蛋白质,还具有极高的水分含量,这种特性使其在储存和运输过程中极易受到微生物污染,导致品质下降甚至腐败变质。而肉桂作为一种天然且具有多种功效的物质,正逐渐成为水产品保鲜领域的热点。近年来,国内外围绕肉桂展开了诸多研究。肉桂含有多种化学成分,其具备的抑菌和抗氧化活性优势显著。将肉桂应用于水产品保鲜,既能有效延长水产品的货架期,维持其新鲜度与营养价值,又顺应了当下消费者对天然、安全保鲜方式的追求。基于此,本文对肉桂的化学成分、抑菌和抗氧化活性及其在水产品保鲜中的应用展开综述,以期为后续的研究与应用提供理论支撑,推动肉桂的深入开发和高效利用。

1 化学成分

肉桂蕴含丰富多样的化学成分,挥发油类占主导地位,其次是黄酮类、多酚类、多糖类化合物。此外,肉桂中还含有无机元素、香豆素类等其他化合物。

1.1 挥发油类

肉桂含有丰富的挥发油,其中肉桂醛占肉桂挥发油的89% 以上[7]。刘婷等[8]用水蒸气蒸馏法对肉桂精油进行提取,并用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术对其进行分析,共检测出75 种成分,占总精油的87.32%,其中主要成分为反式肉桂醛。董琼娟等[9]从肉桂精油中分离鉴定出17 种挥发性成分,其中相对含量大于1%的化合物有肉桂醛(79.516%)、2-甲氧基肉桂醛(9.518%)、α-紫穗槐烯(2.595%)和δ-杜松烯(1.447%)。Chen 等[10]采用水蒸气蒸馏法提取肉桂精油,提取率为1.68%,其中包含15 种化合物,反式肉桂醛的含量最高,为78.3%。罗兰萍等[11]利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪测定肉桂精油,共检测出22 种挥发性组分,主要包括醛类、醇类或烯类物质,其中反式肉桂醛占比为32.91%、δ-杜松烯(16.58%)、α-衣兰油烯(9.00%)。Benaissa等[12]使用GC-MS 仪对肉桂精油进行分析,发现肉桂醛(88.18%)、肉桂酰乙酸酯(2.85%)和2-甲氧基肉桂醛(1.77%)是主要成分。李娜等[13]分析出38 种肉桂精油组成成分,其中醛类占60.12%,烯烃类32.78%、醇类2.69%、酯类2.61%、酮类1.39%,相对含量较多的为反式肉桂醛(59.54%)、γ-松油烯(12.90%)、葎草烯(6.58%)和石竹烯(4.22%)。Liu 等[14]在肉桂精油中检测到20 种不同的活性成分,主要包括肉桂醛(84.25%)、邻香豆酸(6.43%)、3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯(1.76%)、乙酸肉桂酯(1.46%)和其他(6.1%)。Minozzo 等[15]鉴定出肉桂精油中的4 种主要化合物:反式肉桂醛(86.4%)、肉桂酸甲酯(9.92%)、乙酰肉桂酸酯(2.58%)和苯甲醛(1.14%)。

肉桂挥发油成分丰富,其中肉桂醛是最主要的活性成分。不同提取与检测方法下,肉桂醛在肉桂精油中的占比存在差异,范围为32.91%~89.00%。此外,研究还发现肉桂精油中含有2-甲氧基肉桂醛、α-紫穗槐烯、δ-杜松烯、γ-松油烯等多种挥发性成分,主要涵盖醛类、烯烃类、醇类、酯类等物质类别。因提取与检测研究方法不同,肉桂成分的种类与含量呈现多样性特征。

1.2 黄酮类

黄酮类物质作为肉桂中重要的次级代谢产物之一,由9 个黄烷醇、24 个黄烷酮、5 个花青素、14 个黄酮、68 个黄酮醇、26 个异黄酮组成[16]。Koyu 等[17]对肉桂进行提取,用分光光度法对总酚和类黄酮含量进行定量,得到黄酮含量为4.06%;Rahayu 等[18]对印度尼西亚肉桂进行提取,得到黄酮类化合物的产率为21.50%。Liu 等[19]在肉桂中发现了槲皮素3-O-(2″,4″-二-反式-p-香豆酰基)-α-L-吡喃鼠李糖苷、3″-反式-对香豆酰基槲皮苷、4″-反式-对香豆酰基-山奈酚-3-O-α-L-鼠李糖苷、4″-顺式-对香豆酰基-山奈酚-3-O-α-鼠李糖苷、山奈酚3-O-(3″,6 ″-二-反式-对香豆酰基)-β-D-吡喃葡萄糖苷、替洛苷、山奈酚3-O-(3″,6 ″-二-反式-p-香豆酰基)-β-D-吡喃半乳糖苷、山奈酚3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素3-O-α-D-阿拉伯吡喃糖苷等12 种黄酮苷。不同品种肉桂中的黄酮含量不同,且游离态黄酮的含量明显比结合态黄酮的含量高[20]

1.3 多酚类

不同品种肉桂中的酚类化合物含量不同。Shi等[21]通过定量核磁共振波谱法测定肉桂多酚提取物中的表儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素等6 种多酚成分。许家豪等[22]优化肉桂多酚的超声辅助提取工艺后,得到肉桂多酚的提取率为3.44%,多酚质量分数为39.08%,得率为1.34%。李会鹏[23]采用液相色谱-串联三重四极杆质谱法对肉桂提取物进行分析,发现肉桂游离酚提取物总共鉴定出28 个酚类化合物,主要是以游离酚的形式存在,且提取物主要是由原花青素类和糖苷类物质组成,原花青素C1、原花青素B2、原花青素A2、原花青素B3 和原花青素B1 是其主要成分。Pérez 等[24]在肉桂提取物中检测到8 种多酚类化合物,即原儿茶酸、香豆素、香草酸、对香豆酸、咖啡酸、迷迭香酸、丁香酚和肉桂醛。

1.4 多糖类

肉桂含有多糖类物质,其提取效率因工艺方法而有所差异。史丹阳[25]通过定量核磁共振波谱法,测定出肉桂样品总糖含量为21.10%~50.34%,以及葡萄糖(单糖、醛糖)、果糖(单糖、酮糖)、蔗糖(二糖)、密三糖(三糖)和水苏糖(四糖)的当量质量。李胜男等[26]将肉桂水提物除蛋白后得到粗多糖,且肉桂多糖的单糖组成为葡萄糖,属于均一性多糖,纯化后的肉桂中性多糖的总糖质量分数为98.38%,并用甲基化法和核磁共振波谱法得到单糖的3 种连接方式。张铭儒等[27]发现肉桂多糖主要是由5 种单糖组成,分别为甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖,此外还含有微量的鼠李糖、葡萄糖醛酸和木糖。张慧慧等[28]研究发现肉桂多糖的得率随提取温度的升高而增加,得率为3.22%,且多糖中可能存在β-型糖苷键和α-型糖苷键。林文新等[29]采用苯酚合并硫酸法测定肉桂多糖,在最优工艺下肉桂多糖的平均得率为14.93%。

2 抑菌和抗氧化活性

肉桂由于其特殊的化学组成,具有良好的抑菌及抗氧化活性,为开发有效的天然食品防腐剂和抗氧化剂奠定了良好的基础。

2.1 抑菌活性

肉桂对很多细菌和真菌都具有抑制作用。Liu等[30]研究了从肉桂中提取出的4 种成分(反式肉桂醛、顺-2-甲氧基肉桂酸、香豆素和邻甲氧基肉桂醛)对黄曲霉和柠檬青霉的抗真菌活性,发现这些成分可以通过增强相对电导率和细胞质内容物泄漏、降低麦角甾醇含量和增加丙二醛水平来破坏真菌细胞膜并降低其活性。易丹丹等[31]通过抑菌试验发现肉桂精油对大肠杆菌和沙门氏菌的生长具有较强的抑制作用,且呈剂量依赖性。Das Mitra 等[32]发现纯化后的肉桂醛对碳青霉烯类耐药细菌(大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌)具有明显的抑制作用。廖文钰[33]研究发现,肉桂醇提物、槲皮素及山柰酚均能有效抑制大口黑鲈虹彩病毒。其中,肉桂醇提物通过与病毒粒子直接作用发挥抗病毒功效;槲皮素和山柰酚则主要干扰病毒侵入和复制过程,显著缓解大口黑鲈感染病症。肉桂多酚对革兰阳性细菌的抑菌活性优于革兰阴性细菌[22]。Nordin 等[34]发现肉桂精油对黄曲霉和黑曲霉均展现显著抑制活性。在30 ℃常温及4 ℃冷藏条件下,添加肉桂精油的样品中两种霉菌数量显著减少,证实其作为天然抗真菌剂的有效性。何学文等[35]通过试验发现肉桂醛对鼠伤寒沙门氏菌具有一定的抑菌作用,其抑菌机理是抑制菌体蛋白质代谢,破坏菌体正常形态,增加细胞膜和细胞壁通透性。此外,肉桂醛对黑曲霉和桔青霉[36]、蜡样芽孢杆菌[37]也有一定的抑菌活性。

肉桂精油对单核细胞增生李斯特氏菌[38]、假单胞菌[39]、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、黄曲霉菌、金黄葡萄球菌、大肠埃希菌均表现出一定的抑菌效果,且对某些耐药菌种也存在显著的抑制活性,对耐药型铜绿假单胞杆菌、耐药型金黄色葡萄球菌、耐药型鲍曼不动杆菌、耐药型克雷伯菌的抑制作用优于耐药型大肠埃希菌、耐药型屎肠球菌[40]。由此可见,不同的肉桂成分抑制细菌的种类及作用机制不同,且肉桂醛、肉桂多酚、肉桂醇提物、槲皮素、山柰酚等物质在肉桂的抑菌活性中发挥了一定的作用。

2.2 抗氧化活性

肉桂在抗氧化方面成效显著,具有较强的自由基清除能力。肉桂挥发油具有较高的抗氧化活性,主要是由于存在顺式肉桂醛、石竹烯、葎草烯、别芳香树烯、顺式红没药烯、邻甲氧基肉桂醛和酚类物质[41]。不同树龄肉桂精油的抗氧化活性不一样,且肉桂不同部位的挥发油综合抗氧化活性也有所差异。高龄生越南肉桂挥发油的综合抗氧化活性最为突出,中龄生次之,低龄生则相对较差。同时,研究还发现,肉桂树皮与叶片挥发油的综合抗氧化活性均高于其枝条挥发油[42]。不同提取方法影响肉桂提取物的抗氧化活性,Jeewon等[43]通过试验发现,采用甲醇提取的肉桂提取物,在铁离子还原抗氧化能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除抗氧化性能测试中的表现均显著优于水提法提取物。凌宵宇等[44]用超声辅助蒸馏、水蒸气蒸馏从肉桂的枝、叶部位提取肉桂油,发现该提取物具有较高的总抗氧化能力,且邻甲氧基肉桂醛、肉桂醛、香豆素是具有抗氧化活性的主要成分。Alam 等[45]在DPPH·清除试验研究发现肉桂精油的半数抑制浓度为42.65 μg/mL,即肉桂精油加载增加其抗氧化活性,抑制细胞内的脂质过氧化。

综上所述,肉桂抗氧化活性的高低受制于树龄、提取部位及提取方法等关键因素,且不同条件下的提取物呈现出明显的活性差异。

3 在水产品保鲜中的应用

肉桂含有多种化学成分,其提取物有抑菌、抗氧化等活性作用,能抑制微生物的生长,可将其用于食品的防腐保鲜。水产品具有高水分(70%~80%)和高蛋白(15%~21%)等特点,易受微生物等作用而发生腐败变质,给贮藏和运输带来巨大挑战,且肉桂提取物具有无毒、环保和抗菌的功效,因此在水产品保鲜领域具有广阔的前景[46]

多项研究表明,以肉桂精油为核心成分的保鲜技术在水产品领域展现出显著应用潜力。肉桂精油可改变细菌细胞形态、干扰其生理功能致细菌死亡,与壳聚糖、木耳多糖制成的复合涂膜,可抑制脂质氧化,凭借肉桂精油抗菌性抑制微生物、壳聚糖锁水保湿,有效延缓鲈鱼片汁液流失与品质下降,延长鲈鱼片的货架期[47]。不同浓度的肉桂油纳米乳液处理可显著改善凡纳滨对虾的化学品质,有效降低挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)与三甲胺含量。同时,经处理的对虾在色泽与质地上表现更佳,显著提升了虾仁的外观形态、风味口感、质构特性及整体感官接受度[48]。张容[49]证实,含肉桂精油的茶多酚复合涂膜能有效抑制黑鱼鱼片的菌落总数增长和硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)含量上升,同时维持其色泽(L*值)、硬度与弹性,减缓肌原纤维蛋白降解及TVB-N等指标恶化,为水产品保鲜提供重要参考。Yang 等[50]开发的纤维素纳米纤维-肉桂精油膜,凭借67.25% 的抗氧化能力与强抗菌活性,显著降低对虾贮藏期间pH值、TBA 等指标波动,延长保鲜周期。韩春阳等[51]对比不同涂膜处理发现,添加肉桂精油的保鲜方案对罗非鱼肉的保鲜效果最优。Wu 等[52]制备的聚乙烯醇-肉桂精油抗菌膜兼具耐水、阻气、热稳定及自由基清除特性,抑菌圈直径较对照组提升超50%,不仅可实时监测鲤鱼新鲜度,更将货架期延长1~3 d。这些研究表明,肉桂精油基保鲜材料通过抗菌、抗氧化及结构调控等多重机制,为水产品品质维持与货架期延长提供了创新路径。

近年来,肉桂活性成分在水产品保鲜领域的创新应用不断取得突破。梅清逸[53]研究发现,肉桂醛/聚乙烯醇缩丁醛保鲜膜能精准靶向抑制大黄鱼腐败希瓦氏菌生长,使产品保质期延长;Xiang 等[54]以聚乙烯醇和玉米醇溶蛋白为基材制备的纳米保鲜膜,通过释放肉桂精油活性成分,成功将虾类货架期延长6 d。李凯龙等[55]研究证实,含肉桂精油的壳聚糖涂层在冷藏过程中持续发挥抗菌作用,显著提升草鱼片保鲜效果。Dong 等[56]系统研究肉桂醛纳米乳液草鱼片的保鲜机制,发现该活性膜在8 d 贮藏期内的TBA、pH 值稳定性、质构保持及微生物抑制等关键指标显著优于传统包装膜。李瑞琳等[57]采用肉桂提取物浸渍处理预制小黄鱼,有效改善了产品新鲜度、质构特性,减缓脂质与蛋白质氧化进程。Zhu 等[58]创新性开发的pH 值响应型复合膜,将肉桂精油、皮克林乳液与黑枸杞花色苷融合,不仅延长鲑鱼的保质期,更通过动态颜色变化实现新鲜度可视化监测,为智能保鲜技术发展提供新思路。这些研究表明,基于肉桂活性成分的多元保鲜策略正推动水产品贮藏技术向精准化、智能化方向发展。

综上,肉桂精油及其相关制品在水产品保鲜领域展现出显著功效。肉桂精油可改变细菌细胞形态、干扰其生理功能,且纤维素纳米纤维-肉桂精油膜、肉桂醛/聚乙烯醇缩丁醛保鲜膜等多种含肉桂成分的包装材料或复合涂膜,在对虾、鲤鱼、大黄鱼等水产品保鲜中,通过抑制微生物生长、减缓脂质氧化等作用,有效延长产品货架期,部分还具备监测新鲜度的功能。这些研究为水产品的高效保鲜提供了多元且有效的解决方案。

4 结论与展望

肉桂作为一种历史悠久的药食同源物质,含有丰富的挥发油、黄酮、多酚、多糖等化学成分,根据古典记载及现代发现,肉桂具有抑菌、抗炎、抗氧化、降血糖等活性。在临床上,肉桂常与其他中药配伍使用,可应用于妇科、糖尿病、肾病等疾病的治疗。此外,肉桂具有独特的香气,被广泛应用于食品防腐剂及香料、日用化工产品等领域。基于肉桂多样的活性作用,将其用于水产品保鲜,改善水产品因微生物作用腐败变质、难以贮藏运输的问题。未来,将深入剖析肉桂多成分协同抑菌与抗氧化机制,挖掘增效潜力;优化活性成分提取工艺,提升其在食品保鲜中的应用效能与稳定性;探索肉桂与其他天然物质的协同复配方案,开发兼具抑菌、抗氧化等多重功能的新型保鲜剂。同时,结合纳米技术、智能材料等前沿科技,增强肉桂成分在包装材料中的负载效率与控释性能,实现水产品长效精准保鲜。此外,强化肉桂活性成分应用于水产品保鲜的安全性评价与品质调控研究,为产业化推广夯实理论基础。肉桂的应用将突破水产品保鲜的局限,逐步向食品加工、生物医药等多领域延伸,推动其资源的深度开发与高效利用。

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Chemical Components of Cinnamon and Progress of Its Application in Aquatic Product Preservation

ZOU Qixin1,2,LI Xinyu1,CHEN Zeli1,DING Yan1,LAN Shanshan1,LI Min3,LI Haili3,WANG Xuefeng2,LIU Zhenhuan1 *,SHAO Jinliang1 *

(1. Institute of Quality Standards & Testing Technique,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650205,Yunnan,China;2. College of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,Yunnan,China;3. Qiubei County Inspection and Testing Institute,Wenshan 663299,Yunnan,China)

Abstract: Cinnamon,the dried bark of Cinnamomum cassia (Lauraceae),is used for both medicinal and culinary purposes. It has rich chemical components,mainly containing volatile oils,flavonoids,polyphenols,and polysaccharides. It not only is a commonly used food spice but also possesses antimicrobial and antioxidant activities,playing a key role in various fields such as biology,medicine,and chemical engineering. On the basis of domestic and international research findings,the chemical components of cinnamon were summarized. Then,the antimicrobial and antioxidant activities of cinnamon as well as the applications in aquatic product preservation were comprehensively reviewed. This review was expected to lay a foundation for the in-depth development and extended application of cinnamon in the aquatic product industry.

Key words: cinnamon;chemical component;antimicrobial;antioxidant;aquatic product preservation

DOI: 10.12161/j.issn.1005-6521.2026.06.004

基金项目: 云南省科技厅科技计划项目(202403API40028)

作者简介: 邹启鑫(2002—),女(汉),在读硕士研究生,研究方向:食品加工与安全。

*通信作者: 刘振环(1977—),男,正高级工程师,研究方向:农产品质量和标准化;邵金良(1979—),男,研究员,研究方向:农产品质量安全与品质评价。

引文格式:

邹启鑫,李新宇,陈泽历,等. 肉桂的化学成分及在水产品保鲜中的应用进展[J]. 食品研究与开发,2026,47(6):29-35.

ZOU Qixin,LI Xinyu,CHEN Zeli,et al. Chemical Components of Cinnamon and Progress of Its Application in Aquatic Product Preservation[J]. Food Research and Development,2026,47(6):29-35.

加工编辑:王雪

收稿日期:2025-04-07