Cu2?-螯合姜黄素/壳聚糖涂层在保持采后百香果贮藏品质中的应用

《Food Chemistry》：Application of Cu2+-chelated curcumin/chitosan coating in maintaining the storage quality of harvested passion fruit

　　

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  一种新型CuCur-CS薄膜为百香果提供了简单有效的采后保鲜策略。
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  CuCur-CS处理能有效抑制快速失重、软化和采后腐烂。
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  CuCur-CS涂层表现出强呼吸抑制和抗氧化活性。
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  调节能量和脂质代谢有助于保持百香果的贮藏品质。
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  涂覆CuCur-CS的百香果在常温下可保持可接受的品质特性长达18天。

引言

百香果（Passiflora edulis）因其独特香气和丰富的营养组成而备受重视，提供增强免疫力、支持心血管健康和维持代谢稳态所需的营养素（He et al., 2020）。在实践中，果农通常在果皮颜色开始变化时收获百香果，即在完全成熟之前。这一策略不仅降低了被鸟类和其他动物损害的风险，还便于长途运输和储存，从而确保水果在到达消费者手中前保持良好的商品状态。然而，作为一种典型的跃变型果实，百香果极易受到由脱水、微生物繁殖、氧化和果皮收缩驱动的采后劣化（Viera et al., 2023; Zhou et al., 2022）。因此，采后储存管理对于延长百香果的货架寿命至关重要。

感官特性对消费者的购买决策有很大影响。鲜艳的颜色、光滑饱满的表面和无瑕疵的外观被认为是新鲜度的可靠视觉指标。同时，坚实而有弹性的质地被广泛认为是果实最佳成熟度的标志（Rabasco-Vílchez et al., 2024）。这些质地属性由果实发育和采后储存期间复杂的生理和代谢过程相互作用塑造而成。成熟和储存通常伴随着各种质地变化，包括软化、硬化、粉质、绒毛状和脆性（Contador et al., 2015）。特别是，成熟过程中的果实软化主要归因于酶促果胶解聚和膨胀蛋白介导的细胞壁松弛（Wang et al., 2018）。这些过程由与呼吸跃变相关的乙烯爆发触发，该爆发上调果胶降解酶基因，增加酶活性，促进果胶降解，最终破坏细胞壁完整性（Lohani et al., 2004; Majumder & Mazumdar, 2002）。

尽管口味、香气和营养价值等内在品质属性对消费者非常重要，但这些特性通常不易被察觉（Khaled et al., 2015）。代谢组学提供了一种强大的方法，用于描绘采后水果储存过程中内源代谢物的动态变化。初级代谢物提供能量以支持采后生理过程，而呼吸作为中央代谢途径，不仅直接控制乙烯和二氧化碳的产生速率，还调节糖类、氨基酸、有机酸和脂肪酸的动态，从而共同影响水果的储存品质和保鲜效果。作为主要风味化合物和能量来源，糖类在储存过程中逐渐降解，导致甜味丧失（Schwab & Davidovich-Rikanati, 2008）。脂质氧化破坏细胞膜完整性，并通过降解甘油磷脂和鞘脂等关键结构组分加速果实软化（Shewfelt & del Rosario, 2000）。同时，多酚和类黄酮等抗氧化化合物以及酯类和萜类等挥发性组分的稳定性对水果的抗氧化能力和香气特征起着关键作用（Schieber & Wüst, 2020）。值得注意的是，这些组分并非独立发挥作用，而是在整合的代谢网络中相互作用，从而形成复杂的网络。例如，糖酵解和TCA循环通量的中断会加剧氧化应激，而脂质过氧化产物会进一步损害抗氧化系统，形成恶性循环，加剧采后应激反应（Meitha et al., 2020）。因此，阐明这些关键化合物的代谢途径对于开发旨在减轻品质劣化的精确保鲜技术至关重要。

壳聚糖（CS）是一种天然多糖，凭借其优异的生物相容性、成膜能力和抗菌性能，在食品和制药行业中受到极大关注（Romanazzi & Moumni, 2022; Wang et al., 2024）。然而，其实际应用受到水溶性差、化学惰性以及抗氧化和抗菌活性不足的限制。为了克服这些局限性，壳聚糖通常通过接枝共聚进行改性，该过程将活性分子引入其氨基或羟基上，从而增强其稳定性和功能特性（Sahariah & Másson, 2017）。姜黄素（Cur）是一种天然多酚，具有强效的抗氧化和抗炎作用，能够中和自由基并减轻氧化损伤（Li, Yang, et al., 2025）。然而，仅依赖这两种组分的涂层存在机械性能差、抗菌谱窄和稳定性有限等缺点（Ma et al., 2024）。最近的研究表明，将抗氧化剂和金属离子引入复合膜可以协同增强抗菌和抗氧化性能，有效抑制储存过程中的氧化酸败（Wang et al., 2023; Xu et al., 2025）。铜离子（Cu²⁺）是强效广谱抗菌剂（Lu et al., 2025）。此外，引入多酚和阳离子官能团可以显著提高壳聚糖基涂层与水果表面的附着力（Zhou et al., 2023）。尽管取得了这些进展，目前的研究主要集中在优化制备工艺和表征基本材料性能——如成膜性、机械强度和阻隔性能——而对它们在采后保鲜过程中的生理调节机制的系统见解仍然有限（Niu et al., 2024）。

在此，我们开发了一种多功能壳聚糖衍生物聚合物涂层，通过将姜黄素和Cu²⁺引入壳聚糖骨架制成，并评估了其在保鲜紫色百香果采后品质方面的效果。本研究利用代谢组学调查了复合涂层对百香果采后代谢谱的影响，阐明了涂层通过调节呼吸代谢途径延迟果实衰老的潜在机制。研究结果有望为延长百香果在常温条件下的货架寿命和改善储存品质提供创新有效的策略。

章节片段

植物材料和化学品

" 美玉"（MY）百香果是福建省农业科学院作物研究所在中国福州培育的紫色百香果品种。本研究中使用的所有试剂的CAS号、纯度等级和制造商（供应商）的详细信息见支持信息中的表S1。超纯水由Milli-Q水纯化系统（Millipore Corp., USA）制备。

壳聚糖涂层溶液的制备和样品处理

Cu²⁺-螯合壳聚糖-姜黄素的制备

CuCur的表征

所获得的浅黄色固体CuCur材料通过扫描电子显微镜、粉末X射线衍射（PXRD）、红外光谱和质量光谱进行了表征。从扫描电子显微镜（图1a）来看，CuCur呈现不规则形状的条带，尺寸范围为50至500μm。CuCur的PXRD图谱（图1b）在5–10°处显示一个宽峰包和在24.8°处显示一个尖锐峰，这与游离Cur的图谱有显著不同。

结论

在本研究中，通过自组装成功制备了CuCur，并用于增强壳聚糖复合膜的功能性。CuCur-CS复合涂层表现出优异的稳定性和协同功能特性。采用代谢组学结合化学计量学系统研究了Cu²⁺-螯合姜黄素/壳聚糖（CuCur-CS）复合涂层在保鲜百香果采后品质方面的效果。结果表明，该

CRediT作者贡献声明

任紫文：撰写 – 初稿、可视化、正式分析、数据整理。李伟：撰写 – 初稿、可视化、资金获取、正式分析、数据整理。向发辉：撰写 – 审查和编辑、方法论、正式分析。朱秋芳：撰写 – 审查和编辑、正式分析。王同：正式分析。严震：正式分析。崔小红：撰写 – 审查和编辑、方法论、概念化。黄彪：撰写 – 审查和编辑、方法论，

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系，这些可能被视为潜在的利益冲突：李伟报告获得了福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的财务支持。黄彪报告获得了福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的财务支持。如果有其他作者，他们声明

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（资助号32402697）、福建省公益项目（资助号2023R1020001）和福建省竞争性公益项目（资助号2024R1052）的支持。

任紫文 | 李伟 | 向发辉 | 朱秋芳 | 王同 | 严震 | 崔小红 | 黄彪