一种可溶性的翼豆烯/M-β-CD包络复合物，用于制备具有抗氧化和抗真菌功能的几丁质-NADES涂层：一种防治猕猴桃软腐病的策略

《Food Bioscience》：A solubilized pterostilbene/M-β-CD inclusion complex for antioxidant and antifungal chitosan-NADES coatings: a strategy against kiwifruit soft rot

　　

摘要

猕猴桃软腐病主要由Botryosphaeria dothidea引起，这是一种毁灭性的采后疾病，会导致巨大的经济损失。为了解决这一问题，研究人员开发了一种新型多功能涂层，该涂层以壳聚糖基质为基础，并添加了柠檬酸-甜菜碱天然深共晶溶剂（NADES），其中含有芪芪烯（PTE）/甲基-β-环糊精（M-β-CD）包合物（IC）。傅里叶变换红外光谱、¹H核磁共振和分子对接实验表明，静电和疏水作用协同驱动PTE嵌入M-β-CD的腔体中。这种包合物的形成使PTE的水溶性提高了618倍，达到了48.76 mg/mL。此外，由于促进了壳聚糖链的有序排列，NADES还起到了有效的增塑作用，使得涂层的断裂伸长率达到了173.18 ± 3.16%。通过添加1.2%的IC，这种多功能涂层不仅具备出色的自由基清除能力，还提高了热稳定性，并具有有效的紫外线屏蔽性能。在猕猴桃软腐病控制应用中，这种复合涂层显著减缓了病害的发展速度，优于对照组。本研究展示了一种利用NADES和IC对生物基包装材料进行功能化处理的方法，以改善采后管理效果。

引言

猕猴桃因其甜美、酸爽的口感和多汁的特性而受到消费者的喜爱，同时富含维生素C、多酚、有机酸和膳食纤维（Chai等人，2022年）。然而，猕猴桃极易发生采后腐烂，尤其是由Botryosphaeria dothidea引起的软腐病（Gao等人，2026年；Lin等人，2024年）。据报道，在采后处理和运输过程中，猕猴桃的软腐病发生率平均为20–50%（Wang等人，2023年）。病原体通过果皮气孔和裂口等自然开口入侵猕猴桃，分泌果胶酶和纤维素酶，导致果肉组织软化。猕猴桃在感染初期没有明显症状，这使得早期预警和控制变得困难（Gao等人，2025年；Wang等人，2023年）。通常采用化学方法来控制猕猴桃的软腐病，如二氧化氯（Li等人，2026年）、甘油（Wang等人，2025年）和硫化氢（Huang等人，2024年）等。然而，化学处理方法存在毒性、残留物安全和潜在健康风险等问题（Wang等人，2026年）。

芪芪烯（PTE）是一种天然的非黄酮类多酚，主要存在于蓝莓、葡萄和檀香木的心材中（Liu等人，2024年）。由于其强大的抗氧化、抗肿瘤和降脂作用，PTE被认为是一种膳食营养补充剂（Liang等人，2024年）。此外，PTE还具有广谱杀菌活性，能够有效抑制多种病原菌，包括Peronophythora litchi（Xu等人，2018年）、Botrytis cinerea（Xu等人，2022年）、Aspergillus carbonarius（Cai等人，2022年）、Aspergillus flavus（Hu等人，2023年）和Colletotrichum gloeosporioides（Gao等人，2025年）。我们之前的实验表明，PTE对Botryosphaeria dothidea具有明显的抑制效果（见补充材料中的实验S1）。然而，PTE的水溶性较差，且在紫外线和高温下不稳定（Bao等人，2025年）。因此，解决其水溶性和稳定性问题是扩大PTE应用前景的关键。将疏水性功能成分封装在包合物（IC）中是一种广泛采用的方法，可以有效提高其溶解性、稳定性和生物利用度（Kou等人，2024年）。常见的封装基质包括蛋白质、磷脂和环状寡糖，其中环糊精（CD）在食品和制药领域尤为重要，因为它们具有明确的疏水腔结构（Catenacci等人，2022年）。通过与其他分子形成稳定的包合物，CD能够增强这些成分的溶解性和稳定性。β-环糊精（β-CD）及其改性产物已获得食品药品监督管理局的批准，并被普遍认为是安全的（Hadaruga等人，2019年）。在本研究中，通过实验和计算选择了五种CD（β-CD、M-β-CD、CM-β-CD、HP-β-CD、SBE-β-CD）与PTE形成包合物，以寻找合适的宿主分子。

近年来，深共晶溶剂（DES）作为一种功能性添加剂被用于提高基于壳聚糖的包装生物材料的性能（Durante-Salmerón等人，2024年），尤其是作为交联剂和增塑剂，以提高材料强度和柔韧性（Khajavian等人，2022年）。天然深共晶溶剂（NADES）属于DES的一个子类，其氢键受体和供体均来自天然来源，如季铵化合物、有机酸、氨基酸、糖类或脂肪酸（Chevé-Kools等人，2025年）。这类溶剂具有制备简便、无毒、环境友好、可生物降解和价格低廉的优点（González-Laredo等人，2023年）。据我们所知，关于将包合物加入壳聚糖-NADES涂层及其对材料性能影响的研究较少。本研究旨在评估这种添加方式对涂层稳定性和抗真菌活性的影响。

片段展示

材料

芪芪烯（PTE，纯度98%）和壳聚糖（脱乙酰度90%，分子量150 kDa）购自上海园业生物科技有限公司（中国上海）。甜菜碱（纯度98%）、M-β-CD（纯度98%）、乙醇（纯度99.9%）、氧化氘（氘原子百分比99.9%）和柠檬酸（纯度99.5%）购自上海麦克林生物科技有限公司（中国上海）。

‘Cuixiang’猕猴桃的固形物含量为6%–7%，采自商业果园。

相溶性分析

相溶性研究表明，对于所有五种衍生物（β-CD、CM-β-CD、HP-β-CD、SBE-β-CD、M-β-CD），PTE的溶解度随CD浓度的增加而线性增加，形成了A_L型图（图1a）。出色的线性拟合（R² > 0.99）证实了1:1的宿主-客体配比，并证明了每种CD的优异溶解能力。

表观稳定常数（K_s）显示，SBE-β-CD形成的包合物对PTE的稳定性最高，其次是M-β-CD（表1）。

结论

本研究通过冷冻干燥制备了水溶性PTE/M-β-CD包合物。¹H核磁共振和分子对接分析证实，PTE通过电静力和疏水作用嵌入M-β-CD的腔体中。该包合物使PTE的水溶性提高了618倍，热分解起始温度提高了77.05 °C，并将紫外线诱导的降解率从53.09%降低到47.74%。加载包合物后，NADES-CS涂层的机械性能得到了提升。

作者声明本文的发表不存在任何利益冲突。

朱宇涵：负责撰写、方法论设计、实验研究、数据整理。高青超：方法论设计、数据整理。谭新宇：数据整理。任学艳：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、资金申请、概念构思。孔庆军：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、资金申请、概念构思

Gao等人，2025年；Meng等人，2022年；Novac等人，2022年；Wang等人，2023年；Wu等人，2025年；Zhang等人，2025年；Zhu等人，2025年。

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：32272375）、西安市农业重点产业链关键技术项目（项目编号：24NYGG0013、23NYGG0019）、陕西省科技创新团队（项目编号：2022TD-13）、陕西省重点研发计划-国际科技合作项目（项目编号：2024GH-ZDXM-09）以及陕西省重点研发计划-农业领域关键科技创新链项目（项目编号：2024NC-ZDCYL-04-28）的支持。

作者：朱宇涵 | 高青超 | 谭新宇 | 任学艳 | 孔庆军中国陕西省西安市，陕西师范大学特色水果贮藏与保鲜重点实验室，邮编710119