姜科植物根茎皮多糖衍生碳点(CDs)的光谱功能特性及细胞毒性评估：面向食品活性包装的绿色纳米材料开发

本研究针对农业废弃物资源化利用和食品保鲜技术升级需求，创新性地采用姜、高良姜和姜黄根茎皮为原料，通过水热碳化法合成功能化碳点(CDs)。研究发现所得CDs具有2-6 nm球形形貌、激发依赖性光致发光特性，其中姜黄CDs(TuCD)抗氧化活性达79.5 mmol TE/mg，生姜CDs(GiCD)对单增李斯特菌最低抑菌浓度仅0.29 mg/mL。所有CDs在25 ppm浓度下保持80%以上细胞活性，为开发安全高效的食品活性包装材料提供了新策略。

　　

在食品工业面临防腐剂安全性与可持续性挑战的背景下，农业废弃物的高值化利用成为研究热点。姜科植物加工过程中产生的大量根茎皮富含多糖和酚类物质，传统上多被丢弃。Prince of Songkla University（泰国宋卡王子大学）的研究团队创新性地将这些"废料"转化为功能性碳点(CDs)，相关成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究人员采用水热碳化法，以生姜(Gi)、高良姜(Ga)和姜黄(Tu)根茎皮为原料制备CDs，通过UV/FTIR光谱、TEM等技术表征其结构特性，采用ABTS法评估抗氧化活性，通过微量肉汤稀释法测试抗菌性能，并用人BJ成纤维细胞进行细胞毒性实验。

【FTIR特性】光谱分析显示所有CDs在3400-3200 cm^-1出现羟基特征峰，1750-1450 cm^-1羰基峰减弱，表明碳化过程形成富羟基表面结构。姜黄CDs(Tu^CD)在2920 cm^-1处的CH₂振动峰最显著，反映其保留更多芳香结构。

【生物活性】Tu^CD展现最强抗氧化能力（79.5 mmol TE/mg），Gi^CD对革兰氏阳性菌抑制效果最佳（对金黄色葡萄球菌MBC=0.58 mg/mL）。3000 ppm浓度下所有CDs对黄曲霉抑制率达33%，证实其广谱抗微生物特性。

【安全性评估】25 ppm剂量时，CDs处理组细胞存活率>80%，且未观察到剂量依赖性毒性，满足食品接触材料安全要求。

该研究首次系统比较三种姜科植物CDs的构效关系，揭示表面羟基化程度与生物活性的正相关性。所开发的CDs兼具抗氧化、抗菌和荧光特性，为替代合成防腐剂提供了天然解决方案。其"废弃物-纳米材料"转化模式不仅降低生产成本，更推动农业循环经济发展，在智能包装、医用敷料等领域具有广阔应用前景。研究团队特别指出，后续将重点优化CDs的规模化制备工艺，并探索其在冷链食品保鲜中的实际应用效果。