银掺杂氧化铜纳米颗粒：延长桑叶保鲜期，助力蚕桑产业发展

为解决桑叶采后保鲜难题，研究人员开展 Ag-CuO NPs 保鲜桑叶研究，发现其可延长保鲜期，提升蚕桑养殖效益。

　　桑叶，作为蚕宝宝的 “专属美食”，对蚕桑产业的重要性不言而喻。它不仅为家蚕（Bombyx mori）提供了生长发育所需的各类营养物质，像蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等，是家蚕健康成长的关键，还直接影响着蚕丝的质量和产量。然而，在实际的蚕桑养殖过程中，桑叶的采后保鲜却面临着诸多棘手的问题。

在雨季，想要获取新鲜又干燥的桑叶简直难上加难。传统的桑叶储存方法效果不佳，不仅会导致桑叶营养成分流失，还可能因储存不当引发微生物滋生，进而影响家蚕的健康，降低蚕茧的质量和产量。此外，气候变化使得桑叶更容易受到真菌和细菌的侵害，而在一些发展中国家，由于缺乏先进的采后保鲜技术，如冷藏设备和可控的大气环境，桑叶的保鲜问题愈发严重。因此，寻找一种高效、安全且环保的桑叶保鲜方法迫在眉睫。

为了解决这些难题，来自印度阿萨姆皇家全球大学微生物系、北孟加拉圣泽维尔学院植物学系以及北孟加拉大学植物学系的研究人员开展了一项关于 “Prolonging mulberry leaf longevity with silver-doped copper oxide nanoparticles: a postharvest approach” 的研究。该研究成果发表在《Discover Plants》上，为桑叶采后保鲜提供了新的思路和方法。

在这项研究中，研究人员主要采用了以下关键技术方法：

1. 纳米颗粒合成与表征：利用回流法合成银掺杂氧化铜纳米颗粒（Ag-CuO NPs），并通过 UV-Vis 光谱分析、动态光散射（DLS）、场发射枪扫描电子显微镜（FEG-SEM）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）等技术对其进行表征，确定纳米颗粒的形成、粒径大小和表面形态。
2. 叶片保存与处理：从印度西孟加拉邦西里古里的 Matigara 蚕桑农场采集成熟、健康且无病害的 S1 桑品种叶片，在实验室条件下，将叶片分别保存在蒸馏水中以及不同浓度（10 ppm、50 ppm、100 ppm 和 150 ppm）的 Ag-CuO NPs 溶液中长达 7 天。
3. 成分测定与活性分析：运用多种化学分析方法，测定保存叶片的初级代谢物（如叶绿素、蛋白质、总可溶性糖和还原糖）、次级代谢物（如总酚、邻二羟基酚、类黄酮和类胡萝卜素）含量，以及自由基清除活性和酶促抗氧化活性。
4. 饲养实验与数据收集：选取健康的 5 龄家蚕幼虫（Nistari），以新鲜桑叶为对照，分别用蒸馏水和 Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶进行饲养，定期测量幼虫体重、叶片喂食前后重量以及粪便重量等数据，并在饲养结束后计算幼虫的生长指数（GI）、单茧重（SCW）、单壳重（SSW）、壳比（SR）、有效饲养率（ERR）和死亡率（MR）。
5. 数据分析：运用统计学方法，包括方差分析（ANOVA）、邓肯多重范围检验（DMRT）、皮尔逊相关系数分析、主成分分析（PCA）等，对实验数据进行深入分析，以确定不同处理之间的差异以及各参数之间的关系。

研究结果如下：

1. Ag-CuO NPs 的合成与表征：通过颜色变化和 UV-Vis 光谱分析初步验证了 Ag-CuO NPs 的合成，其表面等离子体共振（SPR）峰约在 450 nm 处。DLS 分析显示，合成的纳米颗粒平均流体动力学直径约为 32 nm，FEG-SEM 和 HR-TEM 分析表明其主要呈准球形，粒径分布在 12 - 130 nm 之间。
2. 初级代谢物含量变化：随着保存时间延长，蒸馏水中保存的桑叶叶绿素含量逐渐下降，而在 Ag-CuO NPs 溶液中保存的桑叶，叶绿素含量在 7 天内仍能显著保留，其中 10 ppm 和 50 ppm 溶液处理的桑叶叶绿素含量仅下降约 5%。同样，蒸馏水中保存的桑叶蛋白质含量逐渐降低，而 Ag-CuO NPs 溶液处理的桑叶蛋白质含量下降幅度较小，10 ppm 和 50 ppm 溶液处理的桑叶在 7 天后蛋白质含量几乎无下降。此外，Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶在总可溶性糖和还原糖含量的保留上也明显优于蒸馏水组。
3. 次级代谢物含量变化：随着保存时间增加，桑叶中多酚含量逐渐上升，这是一种应激指标。与对照组相比，10 ppm、50 ppm 和 100 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存 7 天的桑叶，次级代谢物含量增加幅度较小；而 150 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶，酚、邻二羟基酚和黄酮醇含量分别增加了 16%、13% 和 20%。新鲜桑叶和保存后的桑叶在类胡萝卜素水平上差异不大，但与对照组相比，蒸馏水保存 7 天的桑叶类胡萝卜素水平下降了约 16%。
4. 自由基清除活性变化：S1 桑品种桑叶具有较高的抗氧化活性。随着保存时间增加，蒸馏水中保存的桑叶自由基清除活性增强，表现为 IC₅₀值下降；而 Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶，其自由基清除活性与新鲜桑叶相近，IC₅₀值变化较小，表明 Ag-CuO NPs 溶液具有显著的保鲜潜力，能有效降低细胞内应激水平。
5. 酶促抗氧化活性变化：保存后的桑叶酶促抗氧化活性呈上升趋势。蒸馏水中保存的桑叶，超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPOX）活性在 4 天内迅速增加，之后随着保存时间延长逐渐下降；而 Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶，酶促抗氧化活性随保存时间增加而增强，在 7 天时达到最大值，其中 10 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶在 7 天后，过氧化氢酶（CAT）、SOD、GPOX 和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的酶促抗氧化活性最高。
6. 幼虫饲养与饲养参数：喂食蒸馏水保存桑叶的 5 龄幼虫生长指数显著下降，而喂食 10 ppm 和 50 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存桑叶的幼虫，生长指数分别有 0.07% 的增加。同样，喂食蒸馏水保存桑叶的幼虫，单茧重、单壳重和壳比均显著下降，而喂食 10 ppm 和 50 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存桑叶的幼虫，这些指标有所增加或与对照组相近。有效饲养率方面，喂食新鲜桑叶和 10 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存桑叶的幼虫有效饲养率相同，均为 83.33%；而喂食蒸馏水保存桑叶的幼虫死亡率较高，喂食 10 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存桑叶的幼虫死亡率最低，仅为 16.67%。主成分分析（PCA）显示，幼虫死亡率与桑叶中多酚化合物的积累显著相关，多酚积累越多，幼虫死亡率越高。

研究结论和讨论部分表明，使用 10 ppm 的 Ag-CuO NPs 作为保鲜溶液，能够显著提升桑叶的保鲜效果和延长其保质期。Ag-CuO NPs 溶液可以有效保留桑叶的初级代谢物，如叶绿素、蛋白质和碳水化合物，维持叶片的质地和营养价值，这对于蚕桑养殖至关重要。同时，酶促抗氧化剂和类胡萝卜素与 Ag-CuO NPs 协同作用，减轻了活性氧（ROS）的损伤，延缓了叶片衰老，保持了细胞完整性。用 10 ppm Ag-CuO NPs 溶液保存的桑叶饲养家蚕幼虫，能够促进幼虫的最佳生长和饲养效果，包括更高的生长指数、茧重和蚕丝产量，与新鲜桑叶的效果相当。这种基于纳米颗粒的保鲜方法可以将桑叶的活力延长至 7 天，同时减少对环境的影响，确保家蚕饲养环境无毒。

然而，该研究也指出，未来需要进一步研究 Ag-CuO NPs 的规模化生产和环境影响。在规模化生产方面，如何在保证质量和生物活性的同时扩大纳米颗粒的合成规模，是一个需要攻克的技术难题，这需要探索经济高效且环境可持续的生产方法。在环境影响方面，评估纳米颗粒在农业生态系统中的长期影响至关重要，研究可生物降解或具有类似生物活性的替代环保材料，将有助于进一步提升这种保鲜方法的适用性。

总之，这项研究为桑叶的采后保鲜提供了一种创新且有效的方法，有望推动蚕桑产业的可持续发展。但在实际应用之前，还需要对其长期影响进行更深入的研究，以确保其安全性和有效性。