《Food Bioscience》：Dual dynamic covalent crosslinked chitosan labels for CO
2-programmed curcumin release in blueberry preservation
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•4-羧基苯硼酸与氧化单宁酸在壳聚糖上构建了双重动态交联网络。•酸敏双重动态键实现了CO2触发的按需姜黄素释放。•CO2引起的pH下降触发姜黄素释放，实现微生物抑制。•该生物标签负载容量达66.19%，可将新鲜蓝莓保鲜期延长至5天。引言蓝莓在全球范围内被公认为具有代表性的功能
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4-羧基苯硼酸与氧化单宁酸在壳聚糖上构建了双重动态交联网络。
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酸敏双重动态键实现了CO2触发的按需姜黄素释放。
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CO2引起的pH下降触发姜黄素释放，实现微生物抑制。
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该生物标签负载容量达66.19%，可将新鲜蓝莓保鲜期延长至5天。
引言
蓝莓在全球范围内被公认为具有代表性的功能性浆果，富含花青素、维生素和酚类化合物（Adhikari等，2026；Akin等，2025）。然而，新鲜蓝莓本身含水量高，加之持续的呼吸代谢和表面微生物定殖，这一特性促进了采后快速变质（Ma等，2026）。这种加速的腐败缩短了保质期，造成相当的经济损失，凸显了对高效且实际可行、适合工业化放大的保鲜策略的迫切需求（Akbar等，2026）。
当前蓝莓保鲜技术可分为物理法（如气调包装MAP（Brian等，2025））、化学法（如1-甲基环丙烯（1-MCP）熏蒸（Ortiz等，2018））和可食用涂层类（Liu等，2023），但每种方法都存在一定的局限性（Dewi等，2024）。更关键的是，传统方法仅作为被动屏障，无法适应实时微环境变化（Asgher等，2020）。
壳聚糖（CS）是一种天然多糖，具有优异的生物相容性，已成为构建活性食品保鲜材料的高潜力基质（Guo等，2026）。近年来，基于CS的材料已被开发成多种形式，包括光动力灭活膜（Li等，2026）、可食用包装膜（Oyekunle等，2026）和静电纺丝纳米纤维（Halici Demir & Acik，2026；Peng等，2026），分别侧重于高效灭菌、生物安全性和机械性能。然而，大多数系统依赖于被动屏障功能或单一刺激响应性，缺乏对动态微环境变化的按需释放能力。为了构建智能响应型CS基复合材料，研究人员通过多种动态相互作用构建了多功能网络，包括氢键（Sun等，2025）、席夫碱键（Yuan等，2024）和硼酸酯键（Wang等，2026）。单宁酸（TA）由于富含邻位羟基，能够与苯硼酸等小分子形成硼酸酯键，作为动态相互作用的通用桥梁引起了广泛关注（Khan等，2026）。然而，单一类型的动态键无法满足实际应用需求（Akin等，2023）。姜黄素（Cur）被广泛用作天然抗菌剂以增强CS基复合材料的抗菌性能（Xu等，2024）。然而，单一动态键无法满足实际需求。尽管CS/TA网络和苯硼酸功能化壳聚糖已被分别报道，但将席夫碱键和硼酸酯键结合的双交联网络尚未应用于水果保鲜。
在此背景下，本研究提出了一种简便、绿色策略来制备负载姜黄素的复合标签（CPOC）。简要而言，将4-羧基苯硼酸（4-CPBA）接枝到CS上以合成聚合物载体（CP），同时将单宁酸（TA）氧化为氧化单宁酸（OTA）。所得CP与OTA通过依赖硼酸酯键和席夫碱键的双重动态交联构建了CO2响应性网络（CPO）。多种非共价相互作用（氢键和π–π堆积）进一步加强了网络稳定性。随后将姜黄素负载到网络中，得到CPOC标签。据我们所知，本研究首次开发了动态交联的双重酸敏CPO系统，以实现精确控制姜黄素释放，用于蓝莓的高效保鲜。
我们系统地表征了CPOC标签的CO2触发姜黄素释放性能，并进行了生物相容性测试和针对典型病原菌（大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus））的抗菌实验。通过蓝莓储存试验验证了CPOC的实际保鲜能力。与常规防腐剂不同，CPOC标签实现了由包装微环境中CO2波动触发的按需、精确姜黄素释放。总之，本研究为设计新鲜蓝莓智能保鲜材料提供了新的机理理解。
章节摘要
材料
单宁酸（TA）、高碘酸钠（NaIO4）、4-羧基苯硼酸（4-CPBA）、姜黄素（Cur）、冰醋酸和琼脂粉均为分析级化学试剂，购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。金黄色葡萄球菌（S. aureus，ATCC 29213）和大肠杆菌（E. coli，ATCC 25922）由江南大学（中国无锡）提供。
CP的制备
将CS溶解于1.0%（v/v）醋酸水溶液中。分别将4-CPBA、EDC·HCl和NHS按1:1:1 M的比例溶解
CP的表征
CP通过4-CPBA的羧基与CS的氨基之间的酰胺化反应合成（图1A）。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证CP的化学结构（图1B）。CP的FTIR谱图显示了几个新的特征吸收峰。1539 cm?1处的峰对应于苯环的C=C伸缩振动。此外，在1633 cm?1处观察到强吸收带，这是N-取代...C=O伸缩振动的特征。
结论
本研究开发了一种高效的制备策略，用于制备对蓝莓储存过程中CO2积累响应的CPOC标签。引入OTA并结合硼酸酯键与席夫碱键的双重动态交联，实现了姜黄素的高效包裹。当CO2积累引起微环境酸化时，包裹的姜黄素以智能方式释放，并表现出显著的抗菌活性。蓝莓储存
CRediT作者贡献声明
Rui Li：撰写——初稿、可视化、调查、形式分析、数据整理。Zhang-qi Huang：撰写——审阅与编辑。Yan Fang：撰写——审阅与编辑。Jin-ming Sheng：撰写——审阅与编辑。Qiu-yue Peng：撰写——审阅与编辑。Lin Yue：撰写——审阅与编辑、监督、方法论、概念化。Zhou-ping Wang：监督、资源、资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的相互竞争的经济利益或个人关系可能影响本论文中报道的工作。
致谢
本研究由江苏省农业科技创投基金（JASTIF）提供资金支持（CX(18)2025）。
Rui Li|Zhang-qi Huang|Yan Fang|Jin-ming Sheng|Qiu-yue Peng|Lin Yue|Zhou-ping Wang
