《Bioresource Technology Reports》：Functional inheritance and odor-elimination: Fabrication of
Houttuynia cordata-derived carbon dots reinforced sodium alginate bio-nanocomposite films for food preservation
编辑推荐：
•提出"功能继承与除味"策略，通过水热碳化将鱼腥草生物质转化为生物活性碳点。•带正电荷的HC-CDs作为纳米填料，通过氢键和静电界面相互作用增强海藻酸盐膜。•HC-CDs/海藻酸钠复合材料克服了强度-韧性权衡问题，同时提高了抗拉强度和延展性。•生物质衍生生物纳米复合材料涂层在
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提出"功能继承与除味"策略，通过水热碳化将鱼腥草生物质转化为生物活性碳点。
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带正电荷的HC-CDs作为纳米填料，通过氢键和静电界面相互作用增强海藻酸盐膜。
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HC-CDs/海藻酸钠复合材料克服了强度-韧性权衡问题，同时提高了抗拉强度和延展性。
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生物质衍生生物纳米复合材料涂层在延长水果和水产食品保质期方面表现出实用性。
引言
易腐食品的采后损失，主要由微生物腐败、氧化劣化和物理损伤引起，仍是全球面临的重大挑战（Shen et al., 2024; Zhou et al., 2023）。以海藻酸盐（SA）等生物聚合物为基础的可降解活性包装因其优异的成膜性能和生物相容性，已成为一种可持续的替代方案（Amjadi et al., 2019; Fernandes et al., 2020）。然而，纯SA膜存在固有缺陷，包括机械强度不足、水蒸气透过率过高，以及缺乏固有的抗菌或抗氧化生物活性（Campos et al., 2011; Yang et al., 2020）。为克服这些局限性，近期研究集中在通过聚合物共混和纳米填料引入来增强SA基质。研究人员通过与其他材料复合来改善膜的性能。Wang等将SA与魔芋葡甘聚糖结合，构建了更致密的氢键网络，增强了原膜的抗紫外线和抗氧化性能，并使牛肉和草鱼的腐败时间延长了2-4天（Wang et al., 2024）。通过复配大豆壳纳米纤维素，提高了复合膜的机械强度、持水性、抗紫外线等性能，复合涂层有效延缓了香蕉皮的褐变和果肉的成熟（Yu et al., 2024）。SA与茶籽饼蛋白的结合增强了原膜的抗氧化、抗菌和抗紫外线性能，并延长了香蕉、鲜切苹果和草莓的保存期（Chen et al., 2025a）。Zhang等将SA瓜尔胶与柠檬皮衍生的碳点结合，增强了原膜的抗氧化和抗菌性能，有效延缓了焯水芦笋的褐变（Zhang et al., 2025）。
通过将SA与钾掺杂碳点复合，制备了高强度抗菌和抗氧化复合膜用于猪肉保鲜。实验组的pH值、蒸煮损失和挥发性气味显著低于其他组，冷藏猪肉的保存期成功延长（Sun et al., 2024）。与红辣椒废料衍生的碳点复配，制备了具有抗氧化、抗紫外线和抗菌性能的复合膜，成功延长了葡萄的储存期（Riahi et al., 2025a）。尽管取得了上述进展，目前大多数研究仍专注于单一类别保鲜，而能够同时应对呼吸主导型水果和细菌主导型水产品不同腐败机制的"通用型"包装解决方案仍有待深入探索。
鱼腥草（HC）是一种药食同源中药材，因其富含黄酮类化合物而具有强大的抗菌和抗氧化活性。然而，其在食品包装中的应用受到两个关键瓶颈的严重限制：（1）不稳定性：其代表性抗菌成分鱼腥草素化学性质不稳定且易挥发；（2）感官排斥：鱼腥草提取物的强烈"鱼腥味"对包装食品的感官品质产生负面影响。传统有机溶剂提取方法还成本高且具有危险性。因此，构建一种既能化学稳定鱼腥草活性药效团，又能协同掩盖其不良感官特性的递送策略，是一项关键的科学难题。
碳点通过"功能继承"提供了一种独特的解决方案。与传统使用简单碳源的"自下而上"合成方法不同，生物质衍生的碳点可以从其前体中继承特定的功能基团，同时演化出新的物理化学性质。例如，芦丁或胡萝卜衍生的碳点已被证明可以继承生物活性，分别用于保护草莓和肉丸（Guo et al., 2024; Wu et al., 2024a）。基于此，我们假设碳化可以作为"锁定"技术，在改变气味特征的同时保留生物活性。
本研究提出了"功能继承与除味"策略。以鱼腥草（HC）为唯一前体，通过水热碳化将不稳定且具有刺激性的传统中药成分转化为稳定、无味且高活性的HC-CDs。该过程有效地将抗菌药效团"锁定"在碳表面，并消除了挥发性鱼腥味。作为功能剂，HC-CDs不仅增强了SA基质的抗氧化性、抗紫外线性能和抗菌性能，还优化了抗拉强度、断裂延伸率和气体阻隔性能。独特的是，本工作验证了该膜在不同食品体系中的通用性：通过调节呼吸延长呼吸跃变型水果（香蕉、樱桃番茄）的保质期，并通过抑制腐败菌保鲜高蛋白水产品（鲜虾）。本研究为开发高性能、通用且感官友好的活性包装提供了新的范式。
各节摘要
材料
鱼腥草购自贵州。冰醋酸和海藻酸钠购自阿拉丁股份有限公司，香蕉、樱桃番茄和虾购自当地市场。
HC-CDs的制备
在典型制备过程中，将鱼腥草在50°C下脱水12小时，粉碎并过100目筛。将所得粉末（2.0 g）分散于60 mL 3%冰醋酸中，超声处理1小时以完全溶解，然后转入100 mL PTFE内衬不锈钢高压釜中进行水热碳化
HC-CDs的形貌与结构
如图1所示，用于HC-CDs/SA复合膜制备的HC-CDs是通过绿色水热碳化法，采用天然可再生生物质（鱼腥草）作为唯一碳前体制备的。通过将HC-CDs引入SA中，制备了具有增强抗拉强度、抗氧化能力和抗菌活性的HC-CDs/SA复合膜，可用于多种食品保鲜。
TEM图像（图1a和b）显示，HC-CDs是
结论
总之，本工作展示了一种基于水热的"功能继承与除味"策略，将原始鱼腥草生物质转化为生物活性碳点（HC-CDs）。水热碳化有效地将热不稳定生物活性成分固定在碳点骨架上，消除了该草药固有的鱼腥味，去除了其直接实际应用的主要障碍。当与海藻酸钠基质共混时，15%的HC-CDs产生协同效应
CRediT作者贡献声明
Tan Dunyuan：概念构思、调查、方法论、软件、初稿撰写。Liu Shuting：概念构思、形式分析、调查、方法论、软件、初稿撰写。Liu Liqi：数据管理、软件、初稿撰写。Zhang Zhiwei：调查、资源、可视化。Deng Yaxuan：数据管理、调查、初稿撰写。Li Wei：可视化、初稿撰写。Zhuang Jianle：调查、资源。Lei Bingfu：
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢以下资助：国家自然科学基金（编号：52572164），岭南现代农业广东省实验室自主研发项目（NT2025007），以及广东省重点领域研发计划（项目编号：2021B0707010003）。
Dunyuan Tan|Shuting Liu|Liqi Liu|Zhiwei Zhang|Yaxuan Deng|Wei Li|Jianle Zhuang|Bingfu Lei|Aiguo Yin|Mingtao Zheng
