柠檬醛的抗真菌机制、微胶囊化技术及其在蓝莓采后对抗灰霉病(Botrytis cinerea)的应用

《Food Control》:Antifungal Mechanism, Microencapsulation, and Postharvest Application of Citral Against Botrytis cinerea in Blueberries

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月29日 来源:Food Control 7.0

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   • 香茅醛通过破坏真菌屏障和稳态来抑制Botrytis cinerea的生长。

  
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    香茅醛通过破坏真菌屏障和稳态来抑制Botrytis cinerea的生长。
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    T3O1二氧化硅微胶囊实现了香茅醛的持续释放(30天内释放率为65.16%)。
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    香茅醛微胶囊延缓了蓝莓的腐烂并保持了其品质。

引言

蓝莓(Vaccinium属)因其诱人的风味和丰富的生物活性化合物(尤其是花青素和其他酚类化合物)而广受欢迎。然而,它们较高的组织含水量、柔软的质地以及脆弱的果皮使得蓝莓在采后处理和储存过程中极易受到水分损失、机械损伤和微生物污染的影响。在采后病原体中,Botrytis cinerea是导致蓝莓灰霉病及其品质下降的主要原因(Bell等人,2021年)。
各种保鲜方法,包括冷藏、控制气氛储存和物理处理,可以延缓品质下降,但可能需要专门的设备、大量的能源投入或严格的操作条件(Chen等人,2019年)。虽然合成杀菌剂仍然有效,但由于对残留物、环境影响和病原体抗性的担忧,人们对更安全的天然抗真菌剂越来越感兴趣(Qin等人,2021年)。因此,天然来源的抗菌化合物作为控制采后真菌病害同时保持果实品质的潜在替代品受到了越来越多的关注。
香茅醛是一种天然的单萜醛,主要由香叶醇和ネラール组成,存在于柠檬草和Litsea cubeba等精油中(Kahia等人,2025年)。它可以抑制多种采后真菌病原体,并减少水果和蔬菜的腐烂相关品质损失(Sandeep等人,2021年)。然而,香茅醛对B. cinerea(导致蓝莓灰霉病的病原体)的作用机制尚未完全阐明。其实际应用还受到高挥发性、水溶性差以及易氧化和降解的限制,这些因素会导致储存期间活性快速丧失(Xu等人,2022年)。这些限制突显了需要一种有效的递送策略来提高香茅醛在采后应用中的稳定性和持久性。
微胶囊化可以保护挥发性化合物免受环境因素的影响并调节其释放,从而延长其抗菌活性(Nezamdoost-Sani等人,2024年)。基于二氧化硅的载体具有优点,因为它们的结构稳定且可调,适用于溶胶-凝胶加工(Yeom等人,2024年)。由四乙基正硅酸盐(TEOS)和辛基三乙氧基硅烷(OTES)制备的混合网络可以进一步调控疏水性、孔结构和香茅醛的释放(Yang等人,2026年)。然而,TEOS/OTES组成对香茅醛的包封效果、释放行为、抗真菌性能以及后续蓝莓保鲜效果的影响尚未系统研究。
因此,本研究旨在探讨香茅醛对B. cinerea的抗真菌活性及其作用机制,特别关注其对真菌形态、细胞壁完整性、氧化应激、线粒体功能和能量代谢的影响。随后,我们开发了负载香茅醛的TEOS/OTES混合二氧化硅微胶囊,并对其结构性质和释放行为进行了表征,以确定合适的配方。最后,将选定的香茅醛微胶囊应用于蓝莓,评估其与游离香茅醛在储存过程中对腐烂发展和品质的影响。

节选

材料与试剂

2025年6月18日,从中国浙江省西山建兰蓝莓农场采摘了新鲜的红蓝莓(Vaccinium属)。选择了大小均匀、成熟度一致且无明显机械损伤的果实。采摘后的5小时内,让果实自然冷却后再运输到实验室。到达实验室后,测定蓝莓的初始硬度和可溶性固形物含量分别为5.389 N和14.0°Brix。

香茅醛对B. cinerea菌丝生长的影响

香茅醛以浓度依赖的方式抑制了B. cinerea的菌丝生长,但在较低浓度下抑制作用随时间减弱(图1A、B)。第2天时,浓度为0.0625、0.125和0.25 μL/mL的抑制率分别为27.05%、53.86%和91.80%。暴露于0.0625 μL/mL的菌落在第6天覆盖了整个培养皿,而0.5和1.0 μL/mL则完全抑制了6天的可见生长。因此,在这些实验条件下,最小抑制浓度(MIC)为0.5 μL/mL。

结论

本研究表明,香茅醛通过多种细胞机制对Botrytis cinerea具有强抗真菌活性。香茅醛破坏了真菌的细胞壁和质膜完整性,导致膜通透性增加和细胞内容物泄漏,同时引发氧化应激并损害线粒体功能和能量代谢。膜完整性、氧化还原平衡、线粒体功能及细胞能量供应的联合破坏最终导致了…

作者贡献声明

Ruilin Liu:研究 Hailong Yang:验证 Chaoyi Shen:研究 Haiyan Gao:监督、研究 Xiangjun Fang:监督 Huizhi Chen:监督 Dong Yang:写作 - 审稿与编辑,初稿撰写,数据管理 Hangjun Chen:验证、监督 Weijie Wu:监督 Maratab Ali:监督 Lishu Wang:研究

El Kahia等人,2025年;Li等人,2022年;Li等人,2025年;Yang等人,2026年。

本研究的数据可在合理请求下向相应作者获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国国家重点研发计划(2021YFD2100502-1-2)、浙江省“先锋”和“领头雁”计划(2023C02006)以及浙江省自然科学基金(LY24C200002)的支持;同时得到了浙江省自然科学基金(LQN25C200004)的资助。
Dong Yang | Huizhi Chen | Weijie Wu | Hangjun Chen | Lishu Wang | Maratab Ali | Ruilin Liu | Chaoyi Shen | Hailong Yang | Xiangjun Fang | Haiyan Gao
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