引言
猕猴桃因其独特的香气和高维生素 C 含量而深受消费者喜爱,其产业规模逐年扩大 (Lin, Gao, et al., 2024)。然而,其典型的跃变型特征导致采后快速成熟和易感病害 (Gao et al., 2025a, Gao et al., 2025b; Sui et al., 2025)。特别是由胶孢炭疽菌 (Botryosphaeria dothidea) 引起的软腐病严重威胁着猕猴桃产业,并引起了广泛关注 (Gao et al., 2026; Wang et al., 2026)。目前,猕猴桃软腐病的防治仍严重依赖化学杀菌剂,安全、高效、环保的采后保鲜技术不足,迫切需要开发病害防治的绿色替代策略。
随着人们对化学杀菌剂滥用导致的杀菌剂抗性和食品安全风险日益担忧 (Gao, Hu, et al., 2022; Sui et al., 2025),作为芳香植物的挥发性次生代谢产物,植物精油 (PEO) 已成为有前途的绿色防腐剂候选者。PEO 主要由萜烯、醇、醛、酮、酯和酚组成 (Mohammed et al., 2025),具有广谱抗菌和抗氧化活性、良好的生物降解性和高生物安全性等优势,在食品保鲜方面显示出巨大的应用潜力 (Wang et al., 2023; Xiao et al., 2026)。不幸的是,由于水溶性差、气味刺鼻和释放不规则等因素,PEO 在新鲜农产品保鲜中的实际应用受到严重限制 (Xiao et al., 2026)。因此,构建具有 PEO 包埋和控释能力的生物相容载体材料,以实现长期稳定的抗菌效果,已成为限制精油防腐剂工业化应用的核心瓶颈。
气凝胶作为一种纳米结构化材料,因其高孔隙率、大比表面积和超低密度等独特性能而在食品工业中受到广泛关注 (Yan et al., 2026)。它们是通过去除凝胶液相介质而不使网络坍塌来制备的 (Wang et al., 2019),方法包括超临界、亚临界、常压或冷冻干燥 (Mekonnen et al., 2021)。由于其优异的生物降解性和生物相容性,蛋白质、多糖和淀粉已被广泛用作气凝胶前体 (Tan et al., 2026; Yan et al., 2026)。目前,皮克林乳液模板法适用于气凝胶制备:首先制备 O/W 或 W/O 乳液,然后去除液核以形成模仿乳液液滴的多孔结构 (Mubarak et al., 2023)。固体稳定的皮克林乳液具有较高的物理稳定性和可控的挥发性释放,增强了 PEO 与亲水聚合物的相容性,从而制备出均匀、功能性的气凝胶 (Tavassoli et al., 2023)。最近,气凝胶已成功用于生产肉类产品(如牛肉 (Cao et al., 2025; Zhang et al., 2026) 和猪肉 (Wang, Zhang, et al., 2024; Xiang et al., 2026))的保鲜垫。然而,大多数现有研究侧重于肉制品的物理质量维护,气凝胶作为抗真菌 PEO 缓释载体在水果采后保鲜中的应用,特别是在猕猴桃软腐病防治方面,鲜有报道。
通过静电吸引组装的蛋白质 - 多糖复合物代表了构建稳定的皮克林乳液和高性能气凝胶的一种先进策略。绿豆蛋白分离物 (MBPI) 是从绿豆中提取的植物源性两亲蛋白,绿豆具有咸味和宜人的口感 (Choi et al., 2024)。MBPI 含有丰富的疏水和亲水结构域,使其能够吸附在油水界面并稳定乳液液滴。它不仅表现出优异的持水能力和界面稳定性 (Katekhong & Phuangjit, 2024),而且已被证实可在低油含量条件下作为高效乳液稳定剂 (Brishti et al., 2020)。作为天然蛋白质基质,MBPI 支持连续凝胶网络的形成,并作为气凝胶的结构骨架 (Moghadam et al., 2020; Sabouri Moghadam et al., 2024)。阳离子瓜尔胶 (CGG) 是瓜尔胶的季铵改性衍生物,其中中性羟基被带正电的羟丙基三铵基团取代 (Wang et al., 2013)。与天然瓜尔胶相比,阳离子改性大大提高了其水溶性和热稳定性 (Bernal-Chávez et al., 2023),同时正电荷使其能与带负电的 MBPI 发生强烈的静电络合,形成致密的界面层 (Dallabrida et al., 2024)。与单一 MBPI 基质相比,MBPI-CGG 静电复合物可显著提高精油的包埋效率和缓释稳定性,但该复合物系统尚未用于构建皮克林乳液模板气凝胶进行水果保鲜。
因此,本工作提出了一种有前途的策略,即通过皮克林乳液模板法首次构建了负载百里香精油 (TEO) 的可生物降解 MBPI/CGG 基气凝胶。系统地阐明了气凝胶微观结构、精油缓释行为和抗真菌效果之间的构效关系。揭示了该气凝胶在猕猴桃软腐病防治中的应用潜力和作用机制。
在本研究中,调查了 TEO 抑制胶孢炭疽菌 (B. dothidea) 的功效和机制。利用 MBPI 和 CGG 作为气凝胶基质,结合含有 TEO 的皮克林乳液,开发了一种新型多功能包装气凝胶。全面表征了微观结构、流变性能、孔隙率、稳定性、抗真菌活性、抗氧化活性和缓释性能。此外,评估了该气凝胶在控制猕猴桃软腐病方面的效果。研究结果有望提供一种具有猕猴桃保鲜应用潜力的可生物降解方法,并为食品工业功能包装材料的发展做出贡献。