肉桂醛的研究與應用進展

楊金來，嚴俊，孫青,3，張儉,3，盛嘉偉,3

(1.浙江工業大學 溫州科學技術研究院，浙江 溫州 325000；2.國家林業和草原局竹子研究開發中心 浙江省竹子高效加工重點實驗室，浙江 杭州 310012；3.浙江工業大學 材料科學與工程學院，浙江 杭州 310014)

肉桂是一種天然可再生資源，我國以廣西、廣東最多，約占全國產量的 95%以上[1]。肉桂富含肉桂油，我國年產量約2 000 t，反式肉桂醛為主要成分，其含量超過 80%。自然界中天然存在的肉桂醛(Cinnamaldehyde)均為反式結構，為一種丙烯醛衍生物，廣泛應用于食品、香料和醫藥等領域[2]。肉桂醛為黏稠狀液體，共軛結構使其吸收光譜在可見光波段，其顏色由π→π*躍遷產生，擁有濃郁持久的桂皮油香味，具有抗癌、降血糖、抗纖維化、抑菌、食品保鮮等多種功能[3]。與石化產品相比，肉桂醛是一種可再生資源，具有可持續發展的廣闊前景，因此，非常有必要對肉桂醛的研究與應用新成果進行綜述。

1 藥理活性

肉桂醛具有多種藥理活性，是一種具有發展潛力的抗結腸癌藥物[4]，可以顯著抑制結腸癌細胞 LOVO 的增殖活力和克隆形成能力(P <0.05)，時間越長，劑量越多，細胞增殖抑制作用越強，抑制結腸癌細胞增殖并誘導凋亡。肉桂醛可以誘導細胞產生ROS(活性氧)來實現腫瘤細胞氧化應激水平的提高和細胞凋亡通路的激活，二烯丙基三硫是通過硫醇-二硫化物交換反應消耗細胞內GSH(谷胱甘肽)，并可以減弱癌細胞的抗氧化能力[5]。研究表明，肉桂醛聯合二烯丙基三硫進行協同治療，可以大幅度提高癌細胞內 ROS 水平，并顯著提高細胞的凋亡水平。

肉桂醛還可用于預防和治療糖尿病[6]，具有抑制腎上腺素和ACTH對脂肪酸的游離，并促進葡萄糖的脂肪合成，可用于血糖藥中加強胰島素替換葡萄糖的性能，實現防治糖尿病。肉桂醛能夠改善高糖毒性對乳鼠心肌細胞的損傷，抑制心肌成纖維細胞的凋亡，可能通過刺激miR-1252的表達機制來改善心肌纖維化[7]。對于長期高脂肪飲食的老年大鼠大腦，肉桂醛具有抗氧化應激和抗一氧化氮代謝的作用[8]。與此同時，肉桂醛和丁香酚聯合作用，可通過減少自由基和促炎細胞因子來減弱膠原誘導的關節炎[9]。2018年，宋宗輝等[10]詳細介紹了肉桂醛多種功能活性，如抗糖尿病、抗肥胖、調節心肌疾病和缺血性心臟病、抗菌、抗寄生蟲、抗腫瘤、對瞬時受體電位離子通道的影響、促進血管生成、神經保護、解毒等作用。肉桂醛本身含有苯環結構，其水溶性差，限制了臨床應用。然而，隨著制劑技術的發展，新型載體給藥系統(醇質體、凝膠等)和靶向給藥前體給了肉桂醛廣闊的發展前景。

2 保鮮功能

天然肉桂醛是一種帶有特殊的香味天然香辛料成分，常用作復合調味品的配料，可在食品中起到抑菌保鮮效果[11]，是一種廣譜高效、安全無毒的食品防腐劑[12]，在肉制品、蔬菜和水果、牛奶、果汁飲料等方面應用廣泛。閆靜坤等[13]研究了肉桂醛及其β-環糊精包合物對鮮切西瓜的保鮮作用，結果表明，肉桂醛被β-環糊精包埋后穩定性提高并可掩蓋氣味，并具有緩釋效果，1.013 4 g/100 g肉桂醛-β-環糊精包合物結合4 ℃冷藏處理可保鮮鮮切西瓜，維持西瓜品質，延長保質期。孫林皓等[14]制備了一種新型肉桂醛微膠囊，并用于雞肉保鮮實驗，結果表明，該新型肉桂醛微膠囊具有廣譜抑菌活性，能有效延長雞肉保鮮期。

3 衍生物的合成

肉桂醛可用于合成α-溴代肉桂醛、氯代肉桂醛、肉桂醛縮氨基硫脲衍生物、肉桂醛席夫堿化合物等系列衍生物。林笑等[15]以肉桂醛為原料，經溴素加成、消去反應得α-溴代肉桂醛，總收率達86.2%。其中，溴素加成溫度越低，則產品顏色越淺，最佳反應溫度為-5～5 ℃反應。該工藝的優點：以乙酸乙酯為溶劑，消去反應加入無水乙酸鈉，具有操作步驟簡單，生產成本低，產品質量好，得率高，具有一定工業化應用前景。最新研究[16]表明，α-溴代肉桂醛能有效地抑制酪氨酸酶活力，并對棉鈴蟲產生抑制效應。王婧等[17]以肉桂醛的衍生物氯代肉桂醛為原料制備氯代肉桂醛納米乳，主要原輔料為氯代肉桂醛(2.81%)，橄欖油(1.02%，油相)，吐溫-80(25%，表面活性劑)，乙醇和 1,2-丙二醇(6.25%，v∶v=13∶12，混合助表面活性劑)。與非納米化的氯代肉桂醛相比，該納米乳的抑菌活性可增加50%～200%，并且高濃度納米乳可清除細菌生物膜。張學博等[18]合成了系列新型肉桂醛縮氨基硫脲類衍生物，結果表明，肉桂醛骨架結構有利于提高活性。濃度為50 μg/mL時，N'-[(1E,2E)-3-(4-氯苯基)烯丙基]哌啶-1-硫代酰肼和N'-((1E,2E)-3-苯基烯丙基)哌啶-1-硫代酰肼對蘋果腐爛病菌、瓜果腐霉病菌、油菜菌核病菌菌和水稻紋枯病菌的離體抑菌活性較好，均在 95%以上。

Wang等[19]以肉桂醛及其衍生物為原料合成了24個親水肉桂醛席夫堿類化合物，合成的多數化合物具有顯著的生物活性，苯環上帶有p-Cl肉桂醛和具有-COOK氨基酸鹽能明顯提升抗菌活性。周彥佑[20]以肉桂醛和氧化吲哚為起始原料，通過不對稱 Michael 加成反應得到化合物 18 個，以臨床常用抗癌藥物順鉑作為陽性對照，對合成的 6 個化合物進行體外抗腫瘤活性研究。化合物3bc和3bd對K562(人慢性髓系白血病)細胞株的活性明顯高于A549(人非小細胞肺癌細胞)和PC-3(人前列腺癌細胞)。王非等[21]制備出30%Ni/C復合催化劑，用于肉桂醛選擇性加氫循環實驗，表現出較高的加氫活性和良好的穩定性。

4 其他應用

肉桂醛的共軛和醛基結構使其還具有一些特殊功能。蔣悅等[22]制備了具有較好的力學性能和抗菌性能的玉米淀粉/殼聚糖/肉桂醛復合膜，該復合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有優良的抑制作用。唐川等[23]采用超臨界溶液浸漬技術(SSI)將肉桂醛(CI)負載于殼聚糖膜(CSF)中制備出抑菌材料，CI-CSF 對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制作用明顯，抑菌圈分別達到 17.3,16.0 mm，在食品活性包裝領域潛力巨大。肉桂醛能改進營養生化代謝，增強雞體免疫功能，促進肉用仔雞的生長，提高雞肉品質，其預混劑在肉用仔雞日糧中的適宜添加量為80～120 mg/kg，應用效果明顯好于抗生素[24]。饒震紅等[25]研究了肉桂醛與玉米醇溶蛋白作用機理，結果表明，肉桂醛能夠明顯淬滅玉米醇溶蛋白的熒光，肉桂醛與玉米醇溶蛋白的自發結合反應發生在蛋白表面，結合比為1∶1。肉桂醛與玉米醇溶蛋白以靜電力結合，在芳香區的外部發生π-π堆積，為靜態猝滅機制，且對玉米醇溶蛋白二級結構不造成明顯影響。

5 結果與展望

肉桂醛為天然肉桂油的主成分，具有抗癌、抗糖尿病、抗炎等多種藥理活性和食品保鮮功能。然而，肉桂醛本身為油溶性化合物，水溶性差，嚴重限制了其在藥物方面的應用。因此，非常有必要利用新的制劑技術解決上述問題，如脂肪乳技術，靶向給藥技術，環糊精包合技術等。衍生化也是解決肉桂醛水溶性的較好途徑，在不改變活性或者增加活性的基礎上，在肉桂醛上接上親水性基團，不僅可以解決肉桂醛的水溶性，而且還可能賦予肉桂醛更多的藥理活性，因此，功能衍生化必將成為未來肉桂醛研究和利用的一個重點。與此同時，肉桂醛及其衍生物功能的進一步凝練，開發特殊用途的功能產品，也必將成為未來研究的一個熱點。