基于芜菁(Brassica rapa)绿色合成氧化锌量子点的抗菌机制研究及其在食品安全中的应用

为解决耐药病原体日益严重的威胁，研究人员利用芜菁(Brassica rapa)根提取物绿色合成氧化锌量子点(ZnO-QDs)，通过GC/MS和LC-ESI-TOF-MS技术鉴定其活性成分β-苯乙基异硫氰酸酯和氢醌等，结合分子对接证实其对细菌DNA旋转酶(GyrA)和真菌CYP51B酶的抑制作用。该研究为开发新型天然食品防腐剂提供了理论依据，成果发表于《Scientific Reports》。

　　

随着耐药性病原体的全球蔓延，食品安全领域正面临前所未有的挑战。传统化学防腐剂潜在的肝毒性、致癌性等问题，促使科学界将目光转向天然抗菌剂。在这一背景下，开罗大学药学院的研究团队创新性地利用埃及本土植物芜菁(Brassica rapa)开发出具有双重抗菌功效的纳米材料，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用气相色谱-质谱(GC/MS)和液相色谱-飞行时间质谱(LC-ESI-TOF-MS)进行成分分析，通过紫外光谱、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征纳米材料特性，结合体外抑菌实验和分子对接技术验证作用机制。

结果部分

GC/MS鉴定：发现根精油中氢醌(61.15%)和β-苯乙基异硫氰酸酯(5.72%)为主要抗菌成分。

代谢特征分析：LC-ESI-TOF-MS鉴定出12种芥子油苷和多种黄酮类化合物，其中萝卜硫素(glucoraphanin)和芥子碱(glucobrassicin)显示显著生物活性。

纳米材料表征：

TEM显示ZnO-QDs呈六边形聚集态，粒径0.8-2.6 nm；XRD证实其纤锌矿晶体结构；Zeta电位-18.6 mV表明良好稳定性。

生物活性：

复合制剂(精油+ZnO-QDs)对单增李斯特菌(L. monocytogenes)抑菌圈达30.5 mm，对黑曲霉(A. niger)抑菌圈20.5 mm，MIC值最低至0.07 mg/mL。

分子对接：

黄酮苷元芹菜素(astragalin)与DNA旋转酶2(2XCT)结合能ΔG=-9.19 kcal/mol，通过氢键与GLU447结合；水仙苷(narcissin)与CYP51B(5FRB)结合能ΔG=-10.20 kcal/mol，形成多重π-π堆积作用。

该研究首次实现植物活性成分与量子点的协同抗菌，为解决食品腐败和医药领域耐药性问题提供了新思路。特别值得注意的是，1.56 nm的超小粒径使材料具有更大比表面积，显著增强微生物膜穿透能力。未来研究需进一步验证其在活体系统中的安全性和长效性，推动从实验室到工业化生产的转化。