纳米乳化和纳米封装增强波斯独活提取物性能：抗李斯特菌活性、细胞毒性及在传统奶酪中的应用研究

本综述系统探讨了通过纳米乳化（NEHP）和纳米封装（NCHP）技术增强波斯独活（Heracleum persicum）提取物（HP）的生物活性及其在食品保鲜和医药领域的应用。研究表明，纳米化处理显著提升了提取物的抗菌（抗Listeria monocytogenes）、抗癌（HCT116细胞系）及抗氧化性能，并通过在传统奶酪模型中的应用验证了其有效抑制微生物生长、改善感官接受度的潜力。纳米技术策略为天然防腐剂开发提供了新方向，具有重要的工业应用价值。

　　

引言

李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一种重要的人畜共患食源性病原体，可引发李斯特菌病，具有高住院率和致死率的特点。该菌能适应多种环境压力，穿透胎盘和血脑屏障，对孕妇和免疫缺陷人群造成严重威胁。植物提取物中的多酚类化合物因其抗菌和抗氧化特性受到广泛关注，但其应用受限于稳定性和溶解性。纳米技术（如纳米乳化和纳米封装）通过提高生物利用度、控制释放和保护活性成分，为天然抗菌剂的开发提供了新思路。波斯独活（Heracleum persicum，Golpar）作为传统草药，含有挥发油、生物碱、黄酮类、呋喃香豆素等活性成分，具有抗菌、抗炎、抗氧化等多种药理活性，但其在食品保鲜中的应用尚未充分探索。传统奶酪因其高水分和适宜pH值，易成为李斯特菌生长的温床，因此本研究旨在通过纳米技术增强波斯独活提取物的性能，评估其抗李斯特菌效果、细胞毒性及在奶酪保鲜中的应用。

材料与方法

植物材料与提取：波斯独活（叶、树皮和种子）购自伊朗卡尚草药市场，经植物园鉴定确认。采用80%乙醇浸提法获得提取物（HP），并通过浓缩和冷藏保存。纳米乳化（NEHP）和纳米封装（NCHP）制备：以吐温20/80为乳化剂，海藻酸钠为稳定剂，甘油为辅助溶剂，通过超声处理制备NEHP，再通过壳聚糖包裹形成NCHP。表征技术：动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）用于分析粒径和形态，傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于鉴定功能基团。酚类化合物测定：采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量，高效液相色谱（HPLC）分析酚酸组成。细胞毒性分析：通过MTT法评估HP、NEHP和NCHP对结肠癌细胞HCT116和正常人真皮成纤维细胞（HDF）的毒性作用。抗菌分析：采用纸片扩散法、微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），结晶紫染色法评估生物膜抑制效果。奶酪模型应用：将HP、NEHP和NCHP（1%和2%浓度）加入传统奶酪，在4°C冷藏8天，定期检测微生物总数（TBC）、大肠菌群、酵母霉菌、李斯特菌数、pH值、可滴定酸度（TA）和感官接受度。

结果

提取物特性：HP的总干物质含量为5.3%，总酚含量为20.99 mg没食子酸/g，其中含有阿魏酸（3.139 μg/mg）、芦丁（2.99 μg/mg）和肉桂酸（0.682 μg/mg）。纳米制剂表征：DLS显示NEHP和NCHP的平均粒径分别为129.6 nm和65.7 nm，TEM证实其球形形态，FTIR分析表明壳聚糖和海藻酸钠通过强聚电解质复合形成纳米胶囊，功能基团包括O-H、N-H、C=O和C-O-C等。细胞毒性：HP、NEHP和NCHP对HCT116癌细胞的IC₅₀值分别为5.2、3.6和3.3 mg/mL，对HDF正常细胞的IC₅₀值分别为9.8、4.4和3.6 mg/mL，表明纳米制剂对癌细胞具有选择性毒性，且安全性较高。抗菌活性：NCHP对李斯特菌标准株（LSTD）和食品分离株（LIFF）的抑菌圈直径最大（21.5–24.5 mm），MIC值范围为7.8–250 mg/mL，MBC值为15.6–500 mg/mL。在2×MIC浓度下，NCHP对LSTD和LIFF生物膜形成的抑制率最高，分别为72.5%和70.3%。奶酪保鲜效果：添加2% NCHP的奶酪在8天储存期内TBC保持在1.5 log CFU/g以下，李斯特菌数、大肠菌群和酵母霉菌数均显著低于对照组。pH和TA变化：2% HP处理的样品pH最低（6.12），而1% NEHP处理的样品TA最高（0.39%）。感官评价：1% HP和1% NEHP处理的奶酪在风味、颜色和总体接受度上评分较高，而2% NEHP和NCHP因苦味和绿色色调导致接受度下降。

讨论

本研究证实纳米技术可显著增强波斯独活提取物的生物活性。纳米化通过减小粒径、增大比表面积和改善生物利用度，提高了酚类化合物的抗菌和抗癌效能。FTIR和HPLC分析揭示了活性成分（如阿魏酸、芦丁和肉桂酸）的功能基团和结构特征，这些成分通过破坏细菌膜、抑制efflux泵、干扰群体感应和诱导氧化应激发挥抗菌作用。细胞毒性结果表明纳米制剂对癌细胞具有选择性毒性，可能通过诱导凋亡和自噬实现，但其具体机制需进一步研究（如通过流式细胞术和Western blotting验证）。在奶酪模型中，纳米制剂有效抑制了微生物生长，但食品组分（如蛋白质和脂质）可能通过静电屏蔽、桥接或结合作用影响纳米粒子的稳定性，需优化配方以提高在复杂食品矩阵中的效能。感官评价显示低浓度纳米制剂接受度较好，而高浓度因苦味和颜色变化需改进。与传统抗生素（如庆大霉素和四环素）相比，植物纳米制剂具有广谱抗菌、不易产生耐药性和多重机制的优势，但长期安全性和大规模应用仍需评估。

结论

波斯独活提取物及其纳米形式（NEHP和NCHP）表现出显著的抗李斯特菌活性和抗癌效果，且在传统奶酪中有效抑制微生物生长、延缓理化变质并改善感官品质。纳米化策略通过增强稳定性、控制释放和提高生物利用度，为天然防腐剂和抗癌剂的开发提供了有力工具。未来研究应关注纳米制剂与食品组分的相互作用、长期稳定性、体内毒理学验证以及在其他食品和医疗领域的应用。