钠/氮共掺杂碳点纳米酶增强过氧化物酶活性及其在水产品抗菌保鲜中的应用

为解决全球25%食品因微生物污染腐败的问题，研究人员开发出具有增强过氧化物酶活性的Na/N共掺杂碳点纳米酶（Na/N-CDs）。该材料通过催化H2O2产生活性氧（ROS），对食源性病原体的最小抑菌浓度（MIC）低至0.03?mg·mL?1，活性是传统材料的32倍，并成功将三文鱼保质期延长3天，为水产品保鲜提供了高效、安全的解决方案。

　　

每年全球高达25%的食品因微生物污染而腐败，传统抗菌材料存在剂量高、催化活性不足和稳定性差等问题。水产品尤其易受微生物侵袭，而化学防腐剂可能引发健康风险，天然防腐剂则面临效果不稳定的困境。为此，大连民族大学等机构的研究团队开发了一种钠/氮共掺杂碳点纳米酶（Na/N-CDs），通过模拟天然过氧化物酶（POD）的催化机制，为水产品保鲜提供了创新方案。

研究采用一锅水热法合成Na/N-CDs，通过透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征其结构，并评估其对三文鱼腐败菌（如Hafnia alvei）的抑制效果。关键实验包括：1）纳米酶活性测定，比较其与辣根过氧化物酶（HRP）的催化效率；2）抗菌机制分析，通过检测ROS生成、细胞膜完整性和关键酶活性；3）三文鱼保鲜实验，监测微生物数量及理化指标变化。

研究结果

1. 材料特性：Na/N-CDs平均粒径为2.74?±?1.49?nm，晶格间距0.61?nm，XPS证实钠/氮成功掺杂。其过氧化物酶活性达HRP的4.3倍，催化H₂O₂生成ROS的效率显著提升。
2. 抗菌性能：对H. alvei的MIC为0.03?mg·mL^?1，远优于铁/铜掺杂碳点（0.5?mg·mL^?1）。机制上，Na/N-CDs通过破坏细胞膜、降解DNA并抑制Na⁺/K⁺-ATP酶及呼吸链脱氢酶实现杀菌。
3. 保鲜应用：处理后的三文鱼片保质期延长3天，菌落总数降低90%以上，且未影响肉质品质。

结论与意义
该研究首次将钠/氮共掺杂策略应用于碳点纳米酶设计，解决了金属基纳米酶成本高、生物相容性差的问题。Na/N-CDs通过多重抗菌机制实现高效保鲜，且无需光热辅助，避免了水产品热敏性损伤。成果发表于《Food Chemistry》，为开发安全、低成本的水产品保鲜技术提供了新思路，具有显著的产业化潜力。