《Future Foods》：Tangerine Peel-Derived Carbon Dots as Natural Antioxidant and Antimicrobial Agents for Extending the Shelf Life of Precooked Baby Clam Edible Portion
编辑推荐：
本研究针对海鲜易腐败问题，以橘皮为原料合成碳点(CDs)，探究其作为天然保鲜剂的潜力。研究人员通过水热法从三种柑橘栽培品种橘皮中制备碳点，系统评估其紫外屏蔽、抗氧化及抗菌活性，并应用于预煮蛤蜊食用部分(PBC-EP)的保鲜研究。结果表明SNP-CDs具有最强的抗氧化和抗菌效能，能有效抑制脂质氧化和微生物生长，使PBC-EP在4°C冷藏条件下的货架期显著延长。该研究为开发天然海鲜保鲜剂提供了新策略，对促进食品工业可持续发展具有重要意义。
在全球食品浪费和安全性问题日益严峻的背景下，海鲜产品因其高水分和营养含量极易腐败变质，如何有效延长其货架期成为食品工业面临的重大挑战。特别是预煮贝类产品，在加工、储存和流通过程中容易受到微生物污染和氧化反应的影响，导致品质下降。目前，化学合成防腐剂虽然效果显著，但可能带来潜在健康风险，且不符合现代消费者对清洁标签和天然产品的追求。因此，开发安全、高效的天然保鲜剂已成为食品科学领域的研究热点。
与此同时，全球每年产生的大量果蔬加工废弃物，如柑橘果皮，不仅造成资源浪费，还带来环境压力。将这些农业废弃物转化为高附加值产品，符合循环经济和可持续发展理念。碳点(CDs)作为一种新兴的碳基纳米材料，因其独特的理化性质和良好的生物相容性，在食品保鲜领域展现出巨大应用潜力。
在此背景下，研究人员在《Future Foods》上发表了一项创新性研究，利用三种不同栽培品种的橘皮（包括bangmod、chokun和sai nam pung）通过水热法合成碳点，并系统评估其在预煮蛤蜊食用部分保鲜中的应用效果。该研究为同时解决食品保鲜和农业废弃物资源化利用提供了新思路。
研究人员采用水热合成法从不同品种橘皮制备碳点，通过透射电子显微镜(TEM)表征其形貌尺寸，利用紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪分析光学性质，并系统评估了碳点的抗氧化能力（包括DPPH自由基清除活性、ABTS自由基清除活性、铁还原抗氧化能力和金属螯合活性）、抗菌活性（针对Shewanella putrefaciens、Listeria monocytogenes、Escherichia coli、Pseudomonas aeruginosa等常见食源性致病菌和腐败菌）以及抗真菌效果（针对Aspergillus flavus和Aspergillus parasiticus）。最后将碳点应用于预煮蛤蜊食用部分，在4°C条件下进行12天的保鲜效果评估，监测pH值、过氧化值(PV)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)值以及微生物指标的变化。
3.1. 外观和颜色
研究发现三种橘皮源碳点在正常光下呈淡黄色至近无色，在紫外光(365 nm)照射下均发射蓝色荧光，表明其具有良好的水分散性和光致发光特性。SNP-CDs显示出最亮的荧光强度，提示其可能具有更优的光学性能。
3.2. TEM图像
透射电镜分析显示所有碳点均为均匀分布的球形纳米颗粒，尺寸在2.24-6.83 nm之间。其中SNP-CDs的尺寸最小（2.24-3.09 nm），且分散最为均匀，这种小尺寸特性可能有助于增强其表面活性和生物效应。
3.3. pH和Zeta电位
所有碳点溶液均呈弱酸性（pH 4.09-4.50），Zeta电位均为负值（-3.52至-9.65 mV），表明碳点表面带有负电荷，这种特性有助于提高其胶体稳定性和与微生物细胞的相互作用能力。
3.4. UV-vis分光光度法和荧光光谱
紫外-可见吸收光谱显示所有碳点在270-280 nm处有特征吸收峰，归属于芳香族π-π*跃迁。荧光光谱分析表明碳点具有激发波长依赖性发光行为，最大激发和发射波长分别在365-368 nm和437-438 nm范围内。
3.5. UV屏蔽性能
所有碳点均表现出显著的紫外屏蔽能力，在紫外区域（200-400 nm）透光率接近零，而在可见光区域（400-800 nm）具有较高透光率。其中BM-CDs和SNP-CDs的UV-A和UV-B屏蔽效果最为突出，且屏蔽效率随浓度增加而增强。
3.6. FTIR光谱
傅里叶变换红外光谱分析揭示了碳点表面含有丰富的官能团，包括羟基（O-H）、羧基（C=O）、氨基（C-N）等，这些官能团可能贡献于碳点的抗氧化和抗菌活性。
3.7. 抗氧化活性
抗氧化实验结果表明，所有碳点均具有显著的自由基清除能力、铁还原能力和金属螯合活性，且呈浓度依赖性。其中SNP-CDs在DPPH自由基清除、ABTS自由基清除、铁还原抗氧化能力和金属螯合活性方面均表现最佳，显示出最强的综合抗氧化能力。
3.8. 抗真菌活性
碳点对Aspergillus flavus和Aspergillus parasiticus两种真菌均表现出明显的抑制作用，且呈浓度依赖性。SNP-CDs对两种真菌的抑制效果最为显著，其小尺寸和良好分散性可能有助于增强其抗真菌效能。
3.9. 抗菌活性
碳点对多种食源性致病菌和腐败菌（包括Escherichia coli、Listeria monocytogenes、Shewanella putrefaciens和Pseudomonas aeruginosa）均具有抑制效果。其中SNP-CDs的抗菌活性最强，能在9小时内完全抑制测试菌株的生长。碳点的抗菌机制可能涉及活性氧(ROS)产生、细胞膜损伤和细胞内功能破坏等多重途径。
3.10. 细胞毒性
细胞毒性评估显示，所有碳点在测试浓度范围（100-400 μg/mL）内均表现出良好的生物相容性，细胞存活率均高于75%，表明其作为食品保鲜剂具有较好的安全性。
3.11. 橘皮碳点对预煮蛤蜊食用部分货架期延长的影响
在实际应用实验中，添加300 ppm碳点的预煮蛤蜊食用部分在4°C条件下储存12天，各项品质指标均显著优于对照组。碳点处理组能有效延缓产品pH值上升，抑制脂质氧化（降低过氧化值和TBARS值），并显著抑制微生物生长。特别是SNP-CDs处理组，能使产品的总活菌数在9天内保持在可接受限值（6 log CFU/g）以下，货架期得到明显延长。
该研究系统证实了橘皮衍生碳点作为天然保鲜剂在海鲜产品中的应用潜力。三种不同栽培品种橘皮制备的碳点均表现出良好的紫外屏蔽、抗氧化和抗菌性能，其中SNP-CDs综合性能最优。碳点处理能有效延缓预煮蛤蜊食用部分在冷藏过程中的品质劣变，显著延长货架期。研究不仅为海鲜保鲜提供了新型天然解决方案，也为农业废弃物资源化高值利用开辟了新途径。未来研究可进一步关注碳点在食品基质中的迁移规律、长期食用安全性以及大规模生产工艺优化等问题，推动其实际应用进程。
