纳米封装葛缕子精油基于分子对接的抗真菌及黄曲霉毒素B1抑制机制研究

本研究针对黄曲霉（Aspergillus flavus）及其致癌代谢物黄曲霉毒素B1（AFB1）污染问题，开发了壳聚糖纳米载体负载葛缕子精油（CEO-CSNPs），通过离子凝胶法实现高效封装（EE%达84.96%）。研究发现CEO-CSNPs显著抑制真菌生长（抑菌圈35 mm/1000 ppm）并降低AFB1产量92.84%，其机制涉及下调aflD/aflR/aflS基因表达及关键酶分子对接抑制。该研究为食品绿色防腐提供了新型纳米抗真菌策略。

　　

黄曲霉（Aspergillus flavus）产生的黄曲霉毒素B₁（AFB₁）是全球食品安全的重要威胁，不仅导致农作物损失，更因其强致癌性被国际癌症研究机构列为1类致癌物。传统化学防腐剂存在健康风险，而天然葛缕子精油（CEO）虽具抗菌潜力，却受限于挥发性强、水溶性差等缺陷。如何通过纳米技术提升其稳定性与功效，成为突破食品安全防护瓶颈的关键。

针对这一挑战，埃及国家研究中心的Zeinab K. Hamza团队在《Scientific Reports》发表研究，开发了壳聚糖（CS）纳米载体负载CEO的新型抗真菌剂。通过离子凝胶法以三聚磷酸钠（TPP）为交联剂制备纳米颗粒，结合气相色谱-质谱（GC-MS）分析活性成分，动态光散射（DLS）和扫描电镜（SEM）表征理化性质，并采用高效液相色谱（HPLC）检测AFB₁抑制率。通过qRT-PCR分析基因表达，结合分子对接模拟揭示作用靶点。

Caraway essential oils isolation
GC-MS鉴定CEO主要成分为D-柠檬烯（73.86%）和(-)-香芹酮（26.14%），为后续机制研究奠定物质基础。

Physicochemical characterization
CEO-CSNPs呈球形（SEM验证），平均粒径86.77±12.07 nm（DLS），zeta电位+27.7 mV，封装效率达84.96%。FTIR证实CEO成功负载于壳聚糖骨架，C-H伸缩峰（2866-2925 cm^-1）强度增加。

Antifungal activity assay
CEO-CSNPs在1000 ppm浓度下抑菌圈达35 mm，显著优于游离CEO。纳米载体通过正电荷与真菌细胞膜磷脂相互作用，破坏膜稳定性。

Efficacy as inhibitor of aflatoxins secretion
CEO-CSNPs使AFB₁产量降低92.84%，且呈剂量依赖性。研究首次发现抑制孢子形成与毒素减产的相关性，提示其通过干扰次级代谢通路发挥作用。

Gene expression analysis
qRT-PCR显示CEO-CSNPs显著下调aflatoxin合成关键基因aflR（调控因子）、aflS（转录激活子）和aflD（NOR还原酶）的表达，从分子层面阐明抗毒素机制。

Molecular docking studies
分子对接揭示(-)-香芹酮与aflD蛋白Thr218形成氢键，结合能-8.80 kcal/mol；D-柠檬烯通过疏水作用结合aflS蛋白Lys136（-5.30 kcal/mol），两者均能竞争性抑制毒素合成酶活性。

该研究创新性地将纳米技术与天然活性成分结合，不仅证实CEO-CSNPs通过"物理膜破坏-基因调控-酶抑制"三重机制发挥作用，更建立了成分-结构-活性关系的完整证据链。相较于传统防腐剂，该纳米制剂具有环境友好、靶向性强、不易产生耐药性等优势，为开发新一代食品防霉剂提供了理论依据和技术模板。未来研究可进一步优化载体材料与工艺参数，推动其在谷物、香料等易污染食品中的实际应用。