《Foods》：From Antifungal Potency to Fruit Protection: Infection-Site Bioavailability and Delivery Constraints in Antifungal Edible Coatings
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由炭疽菌属（Colletotrichum spp.）引起的采后炭疽病仍然是热带和亚热带水果贮藏与营销的重要制约因素。负载生物聚合物和抗真菌剂的可食抗真菌涂层作为传统杀菌剂的替代方案已受到广泛关注。既往研究已证明生物聚合物、精油、生防菌、纳米乳剂、Pickeri
由炭疽菌属（Colletotrichum spp.）引起的采后炭疽病仍然是热带和亚热带水果贮藏与营销的重要制约因素。负载生物聚合物和抗真菌剂的可食抗真菌涂层作为传统杀菌剂的替代方案已受到广泛关注。既往研究已证明生物聚合物、精油、生防菌、纳米乳剂、Pickering乳剂、多层涂层和递送系统的潜力。然而，体外条件下对菌丝生长或分生孢子萌发的强抑制作用并不总能转化为果实上同等的病害防治效果，这表明固有的抗真菌效力不足以单独解释采后表现。Colletotrichum分生孢子最初暴露于果实表面，但附着胞形成、角质层穿透和潜伏定殖逐步将病原菌与表面施用的活性成分分离开来。与此同时，不同寄主和品种间的果实角质层存在差异，并在贮藏期间持续变化。温度、相对湿度、冷凝、成熟和采后处理进一步影响侵染和涂层性质，而活性理化过程则决定抗真菌剂的滞留、分配、挥发和释放。本综述通过感染位点生物利用度的视角审视并比较可食抗真菌涂层，整合病原菌阶段、果实表面转运、贮藏轨迹、活性成分性质和涂层架构，以解释体外-原位转化差距，并确定情境匹配的设计与测量优先事项。
论文主体内容总结
1. 引言
采后炭疽病是热带和亚热带水果贮藏和营销的主要制约因素，侵染常在采前建立，并可能保持潜伏直至果实成熟。该病害影响芒果、番木瓜、番石榴、鳄梨、香蕉、柑橘和草莓等多种寄主，造成显著采后损失。本综述指出了一个核心问题：实验室条件下测得的强抗真菌活性并不总能转化为果实上的同等病害防治效果。例如，壳聚糖与薄荷精油的混合物在体外强烈抑制五种炭疽菌属真菌，但在芒果上的应用效果并不总是一致的；纳米结构壳聚糖-百里香涂层在体外完全抑制胶孢炭疽菌的菌丝生长和分生孢子萌发，但在鳄梨上的病害发生率仍达54.0%。综述将这种差异称为体外-原位果实转化差距，并将感染位点生物利用度定义为在感染相关时间窗口内，病原菌相关解剖位置处以生物可利用形式存在的抗真菌活性成分的量或浓度。四个相互作用的制约因素可将名义抗真菌负载与生物有效暴露分离开来：病原菌阶段和位置在侵染过程中发生变化；果实表面是可变的界面；贮藏温度、湿度、持续时间和成熟状态决定所需保护期；天然抗真菌剂尤其精油具有高挥发性、低水溶性、不稳定性和有限的基质相容性。
2. 病原菌-果实界面作为首要设计约束
炭疽菌属侵染呈现动态递送挑战。分生孢子最初在果实表面可及，而随后的附着胞分化、角质层穿透和浅层潜伏定殖逐步降低病原菌对表面施用抗真菌剂的直接暴露。果实表面同样多变，角质层是化学分层复合体，其几何结构、微化学、蜡沉积和天然开口在不同品种间存在差异并在采后持续变化。
2.1 跨侵染序列定位生物学靶标
表面沉积和萌发阶段，表面施用的涂层可直接接触孢子，性能仅取决于分生孢子附近是否存在抑制浓度。附着胞形成和穿透阶段，附着胞分化改变了真菌生理学和靶标可及性，芒果中黑色素化附着胞形成被证实是完整组织侵染途径的遗传需求。潜伏侵染阶段，靶标占据浅层但受屏蔽的区室，在番茄中潜伏期以角质层内的树突状结构和第一表皮细胞层内的膨大菌丝为特征。退出潜伏期阶段，潜伏期持续时间因寄主生理状态和采前历史而异，而非固定时长。综述提出六个空间设计变量：覆盖度、粘附与连续性、可利用分数、分配与穿透、靶位点持久性和表面呈现。
2.2 果实表面架构作为抗真菌递送约束
果实角质层由角质的聚酯基质、细胞壁多糖、内角质蜡和外表皮蜡组成。不同寄主和品种在角质层厚度、蜡结晶度、极性、三萜负载、角质化学、皮孔、微裂纹和贮藏诱导重塑方面存在差异。涂层性能取决于与天然表面的直接相互作用，壳聚糖基涂层对高蜡质果实表面的粘附可通过钙-没食子酸网络增强。润湿、铺展、粘附和膜连续性决定涂层实际建立的结构，施涂方法影响膜完整性。分配决定活性成分优先驻留的位置，扩散决定其通过可用途径的运动，蜡组成而非总蜡丰度是受支持的转运变量。微裂纹、皮孔、伤口和酶促破坏创造性质不同的病原菌进入途径。
2.3 匹配病原菌位置与所需空间递送行为
对于表面暴露的繁殖体，跨角质层递送并非必需，优先考虑均匀覆盖和早期可用性。附着胞和穿透阶段，粘附、膜连续性和持续局部可用性成为关键。对于潜伏浅层侵染，有效防治取决于靶位点持久性和抗真菌剂在角质层-表皮界面的持续可用性。伤口暴露组织构成独立的证据类别，完整角质层被部分绕过，伤口模型不能证明跨完整果实的跨角质层递送。
3. 采后贮藏轨迹作为抗真菌递送的动态约束
采后贮藏是环境序列而非单一温度和相对湿度值。涂层施用后经历冷藏、运输和保温以及较温暖的货架期阶段。果实界面在贮藏期间也持续演变，桃果实角质层质量在冷藏和随后的升温过程中持续增加。温度对病原菌、寄主组织和果实表面的作用不均等，冷藏使这些过程偏离最适条件但并非杀真菌。相对湿度影响病原菌水分可用性和界面水合，壳聚糖等亲水基质在高相对湿度下吸水、溶胀和塑化，改变活性成分扩散和释放。保护窗口匹配要求活性抗真菌持久性与侵染生物学时间匹配，活性可用性必须在侵染受限制的阶段保持，并在条件变得允许时在界面处充分。预处理和应用历史建立进入贮藏的界面，热处理可重组表皮蜡并改变贮藏性能，施涂方法决定果实上实际存在的膜。
4. 抗真菌涂层设计的比较性能
综述评估了五种涂层设计：整体水凝胶或常规生物聚合物涂层、纳米乳剂负载涂层、Pickering乳剂涂层、逐层系统和电纺或纤维系统。
4.1 整体水凝胶和常规生物聚合物涂层
整体系统提供可食抗真菌涂层的基础架构，活性成分直接分散在成膜基质中。壳聚糖的脱乙酰度决定可质子化氨基的丰度，影响电荷密度、溶解度、抗微生物活性和粘附。分子量和聚合度影响链缠结和溶液粘度。溶解酸、最终pH、离子强度和干燥条件均影响最终膜性质。壳聚糖含百里香油的配方在芒果上减少病斑直径，壳聚糖含iturin A的配方在芒果上实现69.1%的病斑抑制。
4.2 纳米乳剂负载涂层
纳米乳剂负载设计增加了分散油相和额外分配步骤，减少精油挥发并相对于整体涂层延长释放。百里香油纳米乳剂在体外抑制胶孢炭疽菌菌丝发育50.9%，并在30天10°C贮藏期间降低Irwin芒果炭疽病发生率和病害指数。温度变化可改变纳米乳剂稳定性、液滴尺寸和活性释放。
4.3 Pickering乳剂涂层
Pickering体系使用固体颗粒代替分子表面活性剂稳定油水界面，改善乳剂稳定性、限制液滴聚结和奥斯特瓦尔德熟化，并减缓精油释放。纤维素纳米晶Pickering乳剂掺入壳聚糖膜的水蒸气渗透率显著低于无Pickering架构的膜。
4.4 逐层涂层
逐层组装利用互补聚合物电荷构建连续聚电解质层，实现对组成、空间排列和厚度的控制。壳聚糖-海藻酸盐多层涂层减少氧气传输、抑制呼吸和乙烯产生。壳聚糖-果胶多层涂层含β-环糊精复合反式肉桂醛抑制鲜切番木瓜微生物种群。
4.5 电纺和纤维递送系统
电纺产生高表面积与体积比的多孔非织造垫，适用于挥发性抗微生物剂。含百里香和槟榔叶油β-环糊精复合物的聚乙烯醇纤维固定在接种的人心果盒内，六天后病害严重度为8.39%，对照达100%，同时避免直接精油暴露引起的果皮灼伤。
4.6 刺激响应架构
pH是相关触发因素，炭疽菌属可通过氨产生碱化寄主组织。湿度是另一触发因素，表面水有利于分生孢子萌发、侵染和产孢。酶响应系统可将释放更直接地与生物活性耦合。乙烯被视为坏死营养型允许性的上游指标。
4.7 感官、植物毒性和商业转化约束
有效剂量必须与果实耐受性和消费者接受度兼容。精油因其强烈香气和潜在风味影响可限制感官接受度。可食涂层应评估亮度、不透明度、表面均匀性等可见特征变化。商业应用取决于涂层架构能否整合到现实采后处理中，施涂方法影响涂层质量和消耗。
4.8 跨架构综合
综合证据表明，没有单一涂层架构普遍优越，适用性取决于生物学靶标、贮藏轨迹和所需递送行为。整体涂层已在短期至中度贮藏条件下证明炭疽病防治效果。纳米乳剂负载涂层改善精油分散并可延长释放。Pickering体系改善乳剂稳定性并持续活性释放。逐层组装允许控制涂层组成、厚度和屏障性质。电纺体系可提供间接或气相递送。刺激响应体系提供机制上有吸引力的时间靶向释放途径。
5. 情境匹配的机制设计
生物学相关靶标不是通用的"缓释"，而是在所需病害阶段和贮藏期内，在感染相关位点维持足够的生物可利用活性成分。载体释放仅代表一个步骤，随后是向涂层-果实界面转移、角质层分配、向感染位点移动以及抵抗挥发或降解的持久性。
5.1 气候型、富蜡果实中的长潜伏炭疽病
芒果和鳄梨的炭疽病为时间匹配提供了明确案例。涂层必须在坏死营养型前期持续存在，在冷藏期间保留活性储库，维持果实表面的界面可用性，并在随后的升温和成熟期间保持功能。所需特征组合包括储库持久性、有限早期消耗、界面可用性、病原菌激活附近的持续或更新暴露，以及对冷-暖转变的耐受性。
5.2 高湿度下短窗口、高易腐性果实
草莓等易腐果实施加不同约束，包括短商业寿命、高呼吸活性、频繁高相对湿度贮藏和对快速真菌恶化的敏感性。所需特征倾向于即时表面保护和相对短窗口内的持久性，同时限制过度感官负载。高相对湿度可改变载体结构，亲水基质可能吸水、溶胀和塑化，改变活性迁移率。
5.3 伤口主导和鲜切体系
伤口绕过完整角质层屏障，创造不同于完整果实侵染的递送环境。设计优先转向快速局部可用性、粘附和与暴露组织的兼容性。伤口测定中施用剂量可置于病原菌繁殖体附近而无需穿越完整角质层屏障，在完整果实上活性成分必须铺展、在连续界面分配、持久并到达角质层或角质层下感染位点。
5.4 从效力差距到错配分类
体外抗真菌活性向果实病害防治转化不佳，应诊断为特定错配而非广泛描述为低生物利用度。可区分七种操作失效模式：剂量错配、空间错配、时间错配、环境错配、界面错配、生化错配和模型错配。
