《食品科学》：华南农业大学赵力超教授、广西中医药大学张笮晦副教授等：肉桂精油化学组成的影响因素及其功能活性研究进展

肉桂精油作为樟科植物肉桂（Cinnamomum cassia）的重要次生代谢产物，因其独特的芳香特性和生物活性，在食品添加剂、医药制剂及日化产品等领域具有广泛的应用价值。我国肉桂资源丰富，据2024年最新统计数据，我国肉桂种植面积已突破30万 公顷，其中广西、广东两省产量占全国总产量的85%以上。据农业农村部乡村产业发展司与中国香精香料行业协会统计，2023年全国规模以上肉桂精油生产企业达62家（广西28家、广东25家），年产量约1 200 t，出口量连续5年保持8%的年均增长率，展现出较强的国际市场竞争力。然而，肉桂精油化学成分复杂多样，其品质特性高度依赖化学组成，而该组成深受原料品种、生长环境、提取部位等多重因素的影响，因此亟需对上述因素与精油化学成分之间的规律进行归纳分析；此外，肉桂精油主要化学成分与功能活性间作用机制也尚不明确。

基于上述问题，华南农业大学食品学院的白宗玮、赵力超*，广西中医药大学药学院的张笮晦*等人系统综述肉桂精油化学组成影响因素及其功能活性评价方面的研究进展。重点归纳品种、环境、部位等因素对精油化学组成的影响规律，深入剖析关键化学组分与抗菌、抗氧化等核心功能之间的作用机制，旨在为构建基于成分-活性关联的品质评价体系、推动肉桂精油产业实现标准化和高值化发展提供科学依据。

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肉桂精油化学组成的关键影响因素

肉桂精油的化学成分组成具有显著的动态特征，其差异受到品种遗传特性、生长环境条件、采收时间节点等多重因素的综合影响。根据国际通用的肉桂油质量标准（ISO 3216:1997）及其衍生的国内标准（GB/T 11425—2008《食品添加剂 中国肉桂油》、GB 1886.207—2016《中国肉桂（精）油》），肉桂精油的品质评价主要依赖于其关键化学组分（反式肉桂醛、邻甲氧基肉桂醛、香豆素、乙酸肉桂酯）含量。目前实验室阶段的研究主要采用水蒸气蒸馏法，本节据此综述该工艺下不同因素对肉桂精油化学组成的影响。

1.1 不同品种对肉桂精油化学组成的影响

1.1.1 肉桂不同品种差异及特性

肉桂属植物在全球呈现显著的生物地理学分化特征，目前已鉴定出250余个栽培变种，其中具有商业价值的地理化学型主要包括斯里兰卡肉桂（C.verum Presl，也称锡兰肉桂）、印度尼西亚肉桂（C.burmannii Blume）、越南肉桂（C.loureiroi Nees）、中国肉桂（C.cassia Presl）。全球肉桂主产区呈现显著的地理集聚特征，集中分布于亚洲热带-亚热带气候带（北纬10°～25°），其中印度尼西亚与中国形成双核供应格局。

1.1.2 肉桂不同品种精油化学成分含量差异

肉桂品种间的化学成分分化源于其生物合成途径的遗传变异与代谢调控网络的适应性进化。关键限速酶的基因表达差异直接影响苯丙烷代谢流向，导致不同品种的关键化学组分（反式肉桂醛、丁香酚、香豆素）呈现显著分化。在我国，研究领域和工业上用于食品制备的肉桂通常为真肉桂属和决明子肉桂属，真肉桂属仅有锡兰肉桂（C.verum），而决明子肉桂则包括了中国肉桂（C.cassia）、越南肉桂（C.loureiroi）和印度尼西亚肉桂（C.burmannii）。肉桂呈现显著的地理集聚特征，锡兰肉桂仅产于斯里兰卡地区，决明子肉桂则主要产自中国、越南、印度和印度尼西亚等地。从次生代谢产物谱系分析，不同化学型间呈现显著分化，据报道决明子肉桂中香豆素相对含量最高可达10%，锡兰肉桂香豆素相对含量仅0.004%～0.008%（部分样品未检出），其柔和香气特性更符合高端食品工业需求，因此锡兰肉桂具有更高的价值。

我国生产肉桂以中国肉桂为主，中国肉桂精油中香豆素相对含量较锡兰肉桂（0.004%～0.008%）显著更高。20世纪80至90年代，香豆素曾被认为具有潜在的基因毒性和致癌风险，这一观点一度对中国肉桂精油的安全性评价带来挑战。根据我国标准，中国肉桂油中香豆素相对含量不超过4%时可用作食品添加剂。结合中国肉桂精油得率上限（7%）估算，原料中香豆素干质量含量低于0.3%，与印度食品安全与标准局规定一致。实际应用中肉桂精油用量极少，且有研究显示，即使香豆素摄入量远超每日限量的100倍，也未观察到有害效应，进一步佐证了规范使用下的安全性。从表1可见，锡兰肉桂树叶精油以丁香酚主导型（79%～85%）为特征，其含量远超越南肉桂、印度尼西亚肉桂、中国肉桂，而后三者树叶精油则以反式肉桂醛为主。丁香酚在锡兰肉桂叶片中的富集现象为其标志性判别提供了新思路。锡兰肉桂中香豆素未检出，这一特征与先前报道一致，通过香豆素特征量差异可以判断锡兰肉桂是否掺假。越南肉桂和印度尼西亚肉桂精油在成分上难以区分。中国肉桂与锡兰肉桂的主要区别在于前者芳香族化合物香豆素含量显著较高，能够带来更好的风味。

1.2 肉桂不同生长周期、种植环境对肉桂精油品质的影响

肉桂精油的化学组成随树龄呈显著动态变化，其规律由植株发育阶段的生理状态所驱动。具体差异如表2所示。研究表明，树皮与枝叶中的反式肉桂醛含量在12年生时达峰值，而20年生叶片的整体化学组成最接近现行标准要求；与此同时，香豆素含量随树龄增加持续累积。生理机制层面，树龄增长导致冠层郁闭、光合有效面积下降，碳同化产物减少，10年生时油细胞数量达到峰值，精油产量最高（6.41%），此后逐渐降解。此外，南坡密植（75～90株/100 m2）较疏植更利于反式肉桂醛富集，而3—5月及11月采收的叶片成分稳定性最佳。综上，工业或食品用途的肉桂精油生产应统筹考虑树龄、种植密度与采收期，以实现活性成分的最优富集。

1.3 肉桂不同部位对肉桂精油品质的影响

肉桂精油品质呈现显著的器官特异性，主要由次生代谢调控机制决定。表3总结了肉桂不同部位对肉桂精油品质的影响。在中国肉桂中，树枝部位精油中的反式肉桂醛含量显著高于树皮、树叶精油；同时，树皮精油中的反式肉桂醛含量也高于树叶精油，这在越南肉桂中也有体现。在不同品种之间，越南肉桂精油中的反式肉桂醛含量优于中国肉桂、锡兰肉桂。值得关注的是，锡兰肉桂树皮与树叶特征成分有明显的不同，在锡兰肉桂树叶中以丁香酚为主，其可以作为丁香酚的优质来源。因此，在不同部位之间精油成分有明显的差异，中国肉桂的树枝、越南肉桂的树皮可以作为反式肉桂醛型肉桂精油的主要原料。

肉桂精油品质的器官特异性差异源于次生代谢的生态适应机制。研究表明，反式肉桂醛作为核心成分呈现显著的部位分布特征：中国肉桂（树枝＞树皮＞树叶）和越南肉桂（树皮＞树叶）均表现出部位含量梯度，其中越南肉桂各部位含量整体高于中国肉桂。特别值得注意的是，锡兰肉桂呈现典型的器官分化，树皮富含反式肉桂醛，而树叶以丁香酚为主（相对含量达62.57%）。基于此，中国肉桂枝叶和越南肉桂树皮可作为反式肉桂醛型精油的首选原料，而锡兰肉桂枝叶则是丁香酚提取的理想来源。这一分布规律为肉桂资源的定向开发提供了重要依据。

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肉桂精油主要活性成分的功能机制

肉桂精油的生物活性与其化学组成存在显著的构效关系，其关键化学组分（如反式肉桂醛、邻甲氧基肉桂醛、香豆素等）的含量直接决定了精油的抗菌、抗氧化、抗炎以及香气品质等多项功能特性。本节将系统阐述化学组成与生物活性的内在联系，并揭示关键成分的贡献机制。

2.1 抗菌活性的化学基础

中国肉桂精油的主要活性成分反式肉桂醛（占比70%～88%）通过多重机制发挥抗菌作用：与细菌膜硫醇基团结合增加通透性，导致胞内物质泄漏；诱导活性氧过载引发氧化应激，破坏细胞内的生物大分子，进一步干扰线粒体的功能，导致细胞凋亡；干扰细菌的氨基酸、碳水化合物和脂质代谢，削弱细胞对氧化应激的防御能力，增强抗菌效果。实验数据表明，反式肉桂醛剂量与抗菌活性呈显著的量效关系，当反式肉桂醛载药量从0.312 5 mg/片增至5 mg/片时，对根癌农杆菌的抑制率提升近50%。

邻甲氧基肉桂醛（占比3%～15%）是关键的增效成分，其抗菌机制兼具选择性和多靶点特性：它能通过其疏水性苯环和亲水性醛基插入微生物细胞膜脂质双层，同时干扰细胞壁合成，使碱性磷酸酶活性提升6.37倍，并引起β-1,3-葡聚糖和几丁质代谢紊乱；它能通过持续氧化应激增强抗菌效果。与反式肉桂醛相比，邻甲氧基肉桂醛分子中的甲氧基赋予其独特的优势，既保留了醛基的反应活性，又通过空间位阻和电子效应提高了靶向性，同时显著降低了刺激性；其次，邻甲氧基肉桂醛对细胞靶标的扰动较反式肉桂醛更为显著，通过大幅提升相对电导率并诱导碱性磷酸酶外泄，从而破坏真菌细胞膜结构。这种多靶点作用机制使邻甲氧基肉桂醛在肉桂天然抗菌体系中发挥着远超其比例的关键作用，为开发高效安全的天然抗菌组合提供了重要理论基础。

香豆素的抗菌作用不仅限于直接抑制病原菌生长，还涉及调节植物-微生物互作、增强植物自身防御以及促进生防菌拮抗能力等多个方面。但由于其潜在的细胞毒性作用，反而可能降低整体抗菌活性。这种双相效应提示在实际应用中需要精确控制香豆素的含量范围。

综上，中国肉桂精油的抗菌活性与其特征性化学成分的含量和组成密切相关，呈现出多组分协同作用的复杂机制。反式肉桂醛提供广谱抗菌基础，邻甲氧基肉桂醛增强靶向性和安全性，香豆素则在特定浓度条件下调节微生物群落平衡，这种天然的协同效应为开发基于天然成分的抗菌制剂提供了理论依据和应用指导。

2.2 抗氧化能力的构效关系

肉桂精油的抗氧化能力与其特征性化学成分的含量和组成呈现显著相关性。反式肉桂醛在抗氧化过程中起主导作用，其分子中的醛基可作为电子受体，而苯环上的π电子则参与自由基的稳定化过程。邻甲氧基肉桂醛的甲氧基能够稳定自由基中间体，其空间位阻效应可延长自由基半衰期，与反式肉桂醛形成氧化还原循环系统。香豆素则通过苯并吡喃酮结构的共振效应延长抗氧化链反应。

不同提取工艺对精油的抗氧化能力也有显著影响。研究表明，超声强化亚临界水提取（USWE）工艺效果最优，其提取的质量浓度10 mg/mL精油的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除率达88.18%，显著优于蒸汽蒸馏工艺。该工艺同时展现出优异的广谱抗氧化能力，对羟自由基和超氧阴离子自由基的清除率分别达87.79%和94.35%。气相色谱-质谱分析显示，USWE工艺使香豆素含量较超声辅助提取提高98.5%，邻甲氧基肉桂醛保留率为普通亚临界水提取的1.28倍。这些发现证实，提取工艺的选择直接影响活性成分的组成和含量，进而决定精油的抗氧化性能。

综上，肉桂精油的抗氧化能力是其化学组成动态调控的结果，这种“成分-活性”关联模型为品质评价和功能预测提供了科学依据。通过优化提取工艺参数，可有效提高活性成分的保留率和协同效应，为开发高效天然抗氧化剂奠定基础。

2.3 抗炎与其他功能的分子通路

反式肉桂醛作为肉桂的主要活性成分，其抗炎机制主要通过对Toll样受体4（TLR4）/核因子κB（NF-κB）信号通路的调控实现。研究表明，在脂多糖（LPS）诱导的炎症模型中，反式肉桂醛能显著抑制TLR4/骨髓分化初级反应蛋白88（MyD 88）表达，阻断NF-κB核转位（免疫荧光证实），其剂量依赖性地降低炎症介质释放，20 μmol/L浓度可使肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）分泌减少65%～70%。最新研究还发现其具有组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制活性，能通过调控组蛋白乙酰化影响炎症基因表达，值得注意的是，肉桂乙醇提取物（含反式肉桂醛）对HDAC1的抑制活性（半数抑制浓度为107.90 μg/mL）提示肉桂中可能存在其他协同活性成分。

邻甲氧基肉桂醛通过靶向NF-κB通路发挥多效抗炎作用。研究证实其通过抑制核因子κB抑制蛋白α（IκBα）降解阻断NF-κB核转位，显著下调TNF-α、IL-6等促炎因子。在肝缺血再灌注模型中，邻甲氧基肉桂醛通过诱导血红素氧合酶-1（HO-1）表达发挥保护作用，该机制经锡原卟啉IX抑制剂和小干扰RNA（siRNA）（基因敲低HO-1）实验验证。其抗炎作用还体现在激活核因子E2相关因子2（Nrf2）/HO-1通路减轻氧化应激损伤；在LPS抑郁模型中降低血清炎症因子水平；抑制内皮细胞血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）表达和平滑肌细胞基质金属蛋白酶-9（MMP-9）分泌。这些效应均与NF-κB活性抑制密切相关。

研究证据表明，反式肉桂醛和邻甲氧基肉桂醛作为中国肉桂精油中最具代表性的抗炎活性成分，其含量与精油的抗炎效能呈现显著正相关。多项研究证实，这两种关键成分的含量比例直接影响精油的整体抗炎活性强度和作用谱系。通过定量分析反式肉桂醛（70%～88%）与邻甲氧基肉桂醛（3%～15%）的配比，可预测抗炎效果，并为不同临床适应症提供依据。这种基于活性成分含量的质量评价方法，为肉桂精油在抗炎应用领域的标准化应用奠定了重要基础。

2.4 香气品质的化学基础

中国肉桂精油香气研究已形成系统认知：其辛辣的甜辛香调以反式肉桂醛（相对含量为77%）为核心骨架。然而，反式肉桂醛的活性醛基和共轭萜烯在高温、氧化或光照条件下极易聚合、氧化并挥发逸散，导致香气强度骤降，伴随酸败、药味等不良风味；同时，高疏水性（lg P≈1.99）限制其在水基食品中的均匀释放，最新研究通过“抗氧化-微囊化”协同策略取得突破（如茶多酚衍生物结合蛋白-多糖纳米屏障使121 ℃处理后香气保留率提升至85%以上，并改善水分散性），为数字化“成分-释放-感知”调控奠定基础。与之相对，锡兰肉桂反式肉桂醛含量低、丁香酚含量高，香气柔和、花果甜香突出，口感温润无苦；中国肉桂则呈强劲辛辣味，故前者适用于高端甜品、饮料及香水，后者则适用于卤味、肉制品及咸味调料，二者咸甜互补，覆盖全应用场景。

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肉桂精油品质的多维度交互关系

肉桂精油的品质是由其化学组成、原料来源与功能活性三大维度共同构建的复杂系统，三者之间存在动态互作与反馈关系。在原料-化学维度，品种遗传背景（如中国肉桂与锡兰肉桂在丁香酚含量上的差异）、取材部位（树枝中反式肉桂醛含量显著高于树皮与树叶）以及生长环境（如南坡密植促进反式肉桂醛富集）共同奠定了精油的基础化学特征。更进一步，遗传背景通过差异酶系在次生代谢通路上“分道而行”，例如，中国肉桂通过肉桂酰辅酶A还原酶、肉桂醇脱氢酶合成反式肉桂醛，锡兰肉桂通过丁香酚合成酶和松柏醇乙酰转移酶合成丁香酚。在化学-功能维度，关键成分的配比与结构特征直接决定其生物活性方向：反式肉桂醛通过破坏微生物膜结构实现广谱抑菌；邻甲氧基肉桂醛则借助甲氧基的空间位阻效应提升作用靶向性；香豆素虽可延长抗氧化链反应，但其潜在毒性也要求在实际应用中严格把控含量范围。功能-原料维度则表现为不同种源与部位的肉桂精油因化学型差异而具备独特的功能谱系。如在调节神经退行性疾病方面，中国肉桂和越南肉桂精油以反式肉桂醛为主要成分，主要从源头降低神经炎症并重启多巴胺代谢；锡兰肉桂以丁香酚为主要成分，主要通过阻止脂质过氧化的发生从而延缓多巴胺的减少。

加工工艺在此体系中承担“精准微调”角色。例如，本课题组构建的低温连续相变-分子蒸馏联用技术，可在温和条件下实现热敏成分的高效保留，并在基本维持反式肉桂醛水平的同时，定向提升邻甲氧基肉桂醛与香豆素的含量。需要强调的是，工艺虽能优化成分表现，但无法颠覆原料本身决定的化学型基础——品种、部位与环境仍是构成精油化学特征的主导因素。

综上，肉桂精油的品质实为多维互作下的动态平衡体系：原料特征决定化学组成，化学组成引导功能输出，而功能需求又反向指导原料筛选与工艺设计（图1）。这一“组成-功能-应用”闭环认知，不仅为精油从传统生产转向精准定制提供了理论框架，也为实现天然产物的高值化与安全化应用指明了技术路径。未来研究应聚焦于定向选材与智能工艺的融合，在基于天然化学型的前提下，协同提升精油的功能一致性与稳定性，推动产业向新质发展模式转型。

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结语

本文系统综述了肉桂精油化学组成影响因素及其功能活性评价的研究进展，研究表明，中国肉桂（反式肉桂醛主导型）与锡兰肉桂（丁香酚主导型）呈现显著分化，南坡密植可使反式肉桂醛含量提升23.6%，12年生树龄达成分积累峰值，且树枝部位精油中的反式肉桂醛含量（80.05%）显著高于树皮（53.71%）和树叶（51.85%）。功能活性方面，反式肉桂醛（70%～88%）通过膜破坏和代谢干扰发挥广谱抗菌作用，邻甲氧基肉桂醛（3%～15%）凭借甲氧基空间位阻增强靶向性，而香豆素则呈现剂量依赖性双向调控（欧盟限值2 mg/kg）。肉桂精油的品质特征呈现三维动态平衡，其选材因素决定化学组成特征，化学组成调控功能活性表现，而功能需求又反向指导选材策略。尽管现有研究取得重要进展，但仍存在多因素交互作用定量模型缺失、香豆素毒性/活性临界阈值不清等挑战。未来应重点发展多组学联用技术解析合成调控网络，建立基于功能活性的多维评价体系，开发基于多组分协同效应的功能型肉桂精油产品，推动产业从传统生产向精准化应用转型。

通信作者：

赵力超教授，华南农业大学食品学院博士生导师。先后毕业于中国海洋大学、华南农业大学，为美国新泽西州立大学（Rutgers University）访问学者，曾挂职广东省中山火炬（阳西）产业转移园任总经理助理。现为华南农业大学食品学院专业教师，兼任国家市场监督管理总局技术创新中心（天然香料香精）技术委员会副主任、广东省功能食品活性物重点实验室副主任等职务。

主要从事农业副产物综合利用及活性物质功能机制研究，主要涵盖以下方向：方向一、油料、香料作物全利用关键技术及高值化产品开发；方向二、虾、蟹副产物全利用关键技术研究及全产业链构建；方向三、功能性油脂、脂溶性活性物功效评价及其机制研究；方向四、抗逆微生物形成机制、快检体系及其防控技术研究。

主持及参加各类项目50余项，主持国家自然科学基金2 项、省重大专项1 项、省重点研发1 项、省面上基金2 项、广东省大专项2 项、广东省科技计划4 项、企业项目若干。以第一作者及通信作者身份发表论文80余篇，SCI&EI收录40余篇。获科研成果5 项；获发明专利19 项，第一发明人10 项；增加企业年产值并提高企业利税，同时农业项目的实施还带动了当地的农户，促进了当地经济发展。

第一作者：

白宗玮，华南农业大学在读硕士研究生，研究方向为肉桂活性成分的绿色提取、作用机制与综合应用开发。

引文格式：

白宗玮, 赵皓卿, 王晓萱, 等. 肉桂精油化学组成的影响因素及其功能活性研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(4): 387-394. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250904-025.

BAI Zongwei, ZHAO Haoqing, WANG Xiaoxuan, et al. A review on factors influencing the chemical composition and functional activity of cinnamon essential oil[J]. Food Science, 2026,47(4): 387-394. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250904-025.

实习编辑：辉煌；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心、湖南欧美同学会主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室、木本油料资源利用全国重点实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。

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