富集桉树精油或纳米羟基磷灰石的纳米壳聚糖涂层对双孢菇（Agaricus bisporus）采后品质及乙烯相关基因表达的比较功效研究

《Postharvest Biology and Technology》：Comparative efficacy of nano-chitosan coatings enriched with eucalyptus essential oil or nano-hydroxyapatite on postharvest quality and ethylene-related gene expression of button mushrooms ( Agaricus bisporus)

　　

•纳米壳聚糖+桉叶油可将蘑菇在4°C下的保质期延长至14天。•NCH+EEO涂层可减少58.3%的失重，硬度维持水平高出191%。•涂层下调ACO（2.5倍）和ACS（3.2倍），上调CAT和POD。•抑制多酚氧化酶（PPO）活性71.1%，减少褐变并保持色泽（L* = 82.4）。•NHA通过所提出的酚类络合作用提供可比的效力，作为一种经济高效的替代方案。

**引言**

双孢蘑菇（Agaricus bisporus）是全球最重要的食用菇类之一，年产量超过420万吨（Van Griensven等，2023）。尽管其营养丰富——富含蛋白质、维生素（B、C、D、K）、矿物质（K、P、Fe）以及具有抗肿瘤和免疫调节特性的生物活性化合物（Karimirad等，2019）——但其商业价值受到极短采后保质期的严重制约。在环境温度下，蘑菇在1–3天内即发生快速品质劣变，表现为失重、菌盖开伞、组织软化和酶促褐变（Paula等，2021）。

蘑菇对采后劣变的固有敏感性源于多个因素：(i)缺乏保护性角质层，导致通过蒸腾作用快速失水（Hu等，2015）；(ii)高呼吸速率（50–100 mg CO? kg?1 h?1）加速衰老（Gholami等，2019）；(iii)高含水量（85–95%）使其易受微生物侵染（Rokayya等，2021）；以及(iv)由多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）催化的酶促褐变（Zhang等，2018）。这些挑战要求开发有效、安全且经济可行的保鲜策略。采后与采收前界面的微生物安全性日益受到重视，综合控制策略对于最小化食源风险、确保消费者健康至关重要（Kisana等，2026）。此外，植物激活剂（包括铜基制剂）已被证明在增强园艺作物抗逆性方面具有效果，表明其有潜力纳入全面的采后管理方案（Sultan等，2025）。

在多种保鲜方法中——包括气调包装（MAP）、化学处理和辐照——可食性涂层因其安全性、可生物降解性和多功能益处而成为一种特别有前景的策略（Zhang等，2019）。天然涂层在产品表面形成半透膜屏障，调节气体交换（降低O?、增加CO?），限制水分损失，并作为抗菌和抗氧化化合物的载体（Roshanbakhsh等，2020）。

壳聚糖是一种由几丁质脱乙酰化衍生的阳离子多糖，因其无毒、可生物降解、生物相容性以及固有的抗菌和抗氧化特性，作为可食性涂层材料备受关注（Elsabee和Abdou，2013）。生物催化剂开发的最新进展进一步扩大了壳聚糖基材料的潜力；例如，将纤维素酶固定化于磁性双模态介孔二氧化硅上，已实现具有增强生物活性的壳聚糖寡糖的高效、可持续生产（Zhu等，2026）。纳米壳聚糖（NCH）的转化通过增加比表面积、改善成膜能力和控制释放所掺入的生物活性化合物进一步增强了这些特性（Karimirad等，2020）。农业副产品（如果皮废弃物）的增值利用也已成为生产功能性食品材料的可持续途径（Sharma等，2022），进一步凸显了现代采后保鲜技术背后的循环经济原则。纳米壳聚糖涂层已被证明能有效延长多种园艺产品的保质期，包括草莓（Petriccione等，2015）、番茄（Zhang等，2017）和蘑菇（Karimirad等，2019）。

将植物精油纳入壳聚糖涂层可通过其公认的抗菌和抗氧化活性提供协同效益（Yuan等，2016）。桉叶油（EEO）来源于桉树属植物桉属蓝桉（桃金娘科），含有超过20种生物活性化合物，主要包括1,8-桉叶素（桉油精，35–45%）、α-蒎烯（8–12%）和对伞花烃（10–15%）（Nikkhah等，2024）。酚类化合物（如百里香酚）的抗真菌潜力在采后系统中已被广泛记录，对包括贮粮中杂色曲霉在内的腐败真菌显示出显著活性（Houiat等，2026）。这凸显了植物源性生物活性分子在保护易腐商品方面的广泛适用性。EEO通过自由基清除和金属螯合机制表现出对食源性病原体和腐败微生物的广谱抗菌活性（Danna等，2024）以及强效抗氧化能力（Ghaem Maghami和Sharafi，2017）。

纳米羟基磷灰石（NHA），化学式为Ca??(PO?)?(OH)?，是另一种已证实具有生物相容性和抗菌特性的生物活性添加剂（Sharifianjazi等，2021）。近年来关于黑莓多糖纳米硒颗粒的研究表明，基于纳米粒子的递送系统可有效调节生物系统中的代谢途径，提示其可能与NHA基制剂产生协同作用（Dou等，2024）。源自生物来源的天然NHA由于含有碳酸根和柠檬酸根基团，表现出优于合成产物的生物活性（Sharifianjazi等，2021）。近期研究已探索NHA在活性食品包装中的应用（Esmaeili等，2023；Qiu等，2024），但其在蘑菇保鲜中的应用仍然有限。互补性方法，如使用像菖蒲（Acorus calamus）和芝麻油球等植物制剂的环保害虫管理，已在采后害虫控制方面显示出前景（Syafaat等，2026），提示整合天然策略可提供针对生物和非生物劣变因素的综合保护。

阐明采后劣变的分子基础对于开发针对性保鲜策略至关重要。乙烯在调节跃变型果实成熟和衰老中发挥核心作用，新兴证据表明其在蘑菇中也类似参与（Zhang等，2016）。双孢蘑菇的乙烯生物合成途径遵循1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）途径，其中ACC合酶（ACS）和ACC氧化酶（ACO）作为关键调节酶发挥作用（Zhou，2019）。

同时，细胞氧化应激表现为活性氧（ROS）积累，驱动膜脂质过氧化、蛋白质降解和酶促褐变（Liu等，2021）。抗氧化防御系统，包括过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）等酶，通过清除ROS和维持细胞氧化还原稳态来减轻氧化损伤（Meng等，2017）。乙烯生物合成与抗氧化能力之间的平衡最终决定采后寿命。

尽管基于壳聚糖的涂层已在蘑菇保鲜方面被广泛研究，但仍存在若干关键空白：(i)在统一实验框架下对不同生物活性添加剂（精油与纳米粒子）进行比较评估；(ii)对处理效果在乙烯生物合成基因方面的分子表征；以及(iii)确定商业应用的最佳浓度。此外，包括焯烫和渗透脱水在内的预处理策略已被证明可显著影响脱水水果的品质（Iqbal等，2025），提示类似方法可能经过改编以增强涂层在蘑菇等水分敏感商品上的应用效力。

因此，本研究旨在：(1)评估富含EEO或NHA的NCH涂层在28天冷贮期间对双孢蘑菇理化、生化和感官品质属性的影响；(2)研究处理对乙烯生物合成基因（ACO、ACS）和抗氧化基因（CAT、POD）表达的影响；(3)确定商业蘑菇保鲜最有效的涂层配方；(4)阐明处理效力背后的分子机制。

我们检验了以下假设：(i)联合NCH+EEO和NCH+NHA涂层将通过协同的理化机制减少采后劣变；(ii)处理效力与乙烯生物合成基因（ACO、ACS）的抑制及抗氧化基因（CAT、POD）的上调相关。农业副产品的可持续利用，如在果皮废弃物增值研究中所展示（Kadir等，2026），为开发符合循环经济原则的环保保鲜材料提供了相关模型。

**分节摘要**

**蘑菇采样与制备**

新鲜采收的第二潮双孢蘑菇（Agaricus bisporus），大小均匀（直径35–45 mm），取自伊朗洛雷斯坦省霍拉马巴德的一家商业栽培基地（实验1为2023年5月；实验2为2023年10月）。蘑菇在采收后2小时内运抵洛雷斯坦大学农学院采后实验室。到达后，蘑菇用蒸馏水清洗，菌柄修剪至10 mm，样品随机分配。

**涂层材料表征**

场发射扫描电子显微镜（FESEM）显示，通过离子凝胶化合成的纳米壳聚糖（NCH）颗粒呈球形形态，平均直径为32 ± 7 nm（均值 ± 标准差），粒径范围为13–51 nm（图S1）。这种纳米尺度提供了极高的比表面积，预计可增强涂层均匀性并使其深入蘑菇表面微孔，从而形成更完整有效的防护膜。

**物理保鲜机制：屏障功能与气体交换**

对照蘑菇中观察到的渐进性失重（第28天达29.3%）反映了蘑菇固有的高蒸腾速率，其缺乏保护性角质层（Hu等，2015）。1% NCH + 1.5 mg/L EEO处理所实现的58.1%失重减少可归因于半透膜屏障的形成，该屏障在限制水分扩散的同时维持足够的气体交换以防止厌氧条件（Zhang等，2019）。这一发现与相关研究结果一致。

**结论**

本研究证明，富含桉叶油或纳米羟基磷灰石的纳米壳聚糖涂层通过互补机制有效延长了双孢蘑菇的采后保质期：(1)形成物理屏障，减少水分损失和呼吸作用；(2)增强抗氧化酶活性并抑制氧化应激标志物；(3)下调乙烯生物合成基因（ACO、ACS）；(4)上调抗氧化防御基因（CAT、POD）；以及……

**CRediT作者贡献声明**

Zahra Ziaei Ghahnavieh：撰写——初稿、调查研究、数据整理。Mohammadreza Raji：撰写——审阅与编辑、项目管理、方法学、概念化。Abdollah Ehteshamnia：撰写——审阅与编辑、指导。Seyed Sajjad Sohrabi：撰写——审阅与编辑、软件、调查研究。

**伦理批准与参与同意**

不适用。

**出版同意**

所有作者批准将手稿提交发表。

**AI使用声明**

在准备本手稿期间，作者使用DeepSeek进行语言修订和文本优化，并使用ChatGPT为设计图形摘要提供设计支持。这些工具仅用于编辑和视觉辅助，作者对最终内容和呈现方式承担全部责任。

**资助**

本研究由洛雷斯坦大学资助（项目编号：LU-1401–08）。

**利益冲突声明**

作者确认与本出版物相关不存在已知的利益冲突，且不存在可能影响本研究结果的重大财务支持。所有资金来源均在致谢部分中披露，不存在可能构成利益冲突的商业或财务关系。

**致谢**

作者衷心感谢洛雷斯坦大学、农学院以及采后实验室工作人员提供的支持。我们还感谢霍拉马巴德的蘑菇栽培基地提供高质量的实验材料。

Zahra Ziaei Ghahnavieh | Mohammadreza Raji | Abdollah Ehteshamnia | Seyed Sajjad Sohrabi