植物真菌病原体在收获前会严重损害作物产量，收获后会影响食品质量。这些病原体能够快速适应环境并在广泛范围内传播孢子。孢子具有很强的抵抗力，能够存活很长时间。即使被药物抑制，在适宜条件下仍可能引发再次感染（Baril & Croll, 2025）。为了确保新鲜度和品质，农产品通常采用轻量化、便捷的加工方法，这已成为市场上的热点话题（Jin et al., 2025）。辣椒属植物在全球许多国家广泛种植，包括中国、印度和美国等（Tsagkaris et al., 2025）。由于其独特的风味以及丰富的维生素、叶酸等营养成分，辣椒已成为受欢迎的美食和调味品（Olatunji & Afolayan, 2018）。中国有超过两百万公顷的土地用于辣椒种植，占全球总量的40%，年产量达6000万吨，使其成为全球最大的辣椒生产和消费国（Zou & Zou, 2021）。然而，大规模种植也意味着病虫害造成的经济损失同样严重（Ao et al., 2024）。辣椒疫霉（Phytophthora capsici）是一种丝状卵菌，主要危害茄科和葫芦科蔬菜作物（Yu et al., 2023）。它可感染60多种水果和蔬菜作物，据估计每年因辣椒疫霉造成的农业损失超过10亿美元（Zhang, Jian et al., 2024）。目前控制植物病原真菌的主要方法是化学控制和生物控制。生物控制利用安全有效的生物制剂，如促进植物生长的根瘤菌，来控制病原体并修复由有机化合物、重金属和农药引起的土壤污染（Iqbal et al., 2024; Zhang, Wang et al., 2024）。尽管在控制辣椒枯萎病方面取得了一些进展，但这类有益微生物的存在受到客观环境因素的限制，难以在固定环境中生存。此外，一些生物肥料菌株受到本地土壤微生物群落的抑制，影响了其有效性。此外，低成本效益低和制备时间长的问题也限制了它们的广泛应用（Chouhan et al., 2021; Feng et al., 2025; Saberi Riseh et al., 2023）。与生物控制相比，化学控制具有成本低、见效快的优势。然而，化学残留物对水生生物的毒性和病原体对药物的耐药性问题仍是化学控制需要解决的问题（McLaughlin et al., 2023; Mirbagheri et al., 2024）。因此，开发环保、低毒性和低残留的化学杀菌剂已成为化学控制领域的主要研究方向（Hussain et al., 2024）。
酚酸是一类含有酚环的有机酸，根据碳骨架的不同可分为羟基苯甲酸和羟基肉桂酸两类。由于其化学结构，酚酸通常具有良好的抗氧化性能和一定的抗菌作用（Aslam et al., 2025）。现有研究表明，羟基肉桂酸的抗菌活性优于羟基苯甲酸（Fei et al., 2022; Zhang et al., 2020）。咖啡酸（CA）是一种常见的羟基肉桂酸，其醌结构赋予其抗氧化、抗病毒、抗菌、抗癌和抗炎作用，同时相对无毒（Alkaabi et al., 2025; Xu et al., 2022）。季铵盐是由铵基中的四个氢原子被烷基取代形成的化合物，这些取代的烷基可以穿透微生物细胞壁，发挥良好的抗菌效果（Ma et al., 2025）。季铵化合物（QACs）目前被广泛用作抗菌剂，其季铵基团在较宽的pH范围内带正电荷，具有优异的抗菌效果（Li et al., 2025; Pang et al., 2024）。
壳聚糖（CS）因其抗菌性能而成为食品保鲜中的常用成分（Yabhouni et al., 2025）。壳聚糖主要来源于甲壳类动物外骨骼中的几丁质去乙酰化产物，是继纤维素之后世界上第二丰富的多糖。它具有优异的性能，如良好的生物相容性、生物降解性、成膜能力（Kaur, Somasundram, Razali, & Ahmed, 2024）和广谱抗菌性能，因此在生物医学和食品科学领域得到广泛应用（Kaur, Somasundram, Razali, Mourad, et al., 2024; Loukelis et al., 2025）。
近年来，大量研究致力于将壳聚糖与其他材料结合以提高其应用价值。例如，Luo等人将壳聚糖与纳米铜颗粒和百里香精油形成的脂质体结合，制备出具有优异阻隔性能和生物活性的壳聚糖涂层膜，使荔枝的保质期延长至9天（Luo et al., 2025）。Wani等人将石榴皮提取物与壳聚糖和海藻酸钠混合制备出稳定的纳米乳液，使樱桃的呼吸速率减慢，保质期在4°C下延长至20天（Wani et al., 2025）。Qian等人发现，壳聚糖-生姜精油涂层显著保护玉米种子并促进其发芽，处理过的种子害虫和病害发生率显著降低，发芽率明显提高（Qian et al., 2026）。Zhao等人将壳聚糖与茶树精油结合，赋予其良好的抗菌和抗氧化性能，在保鲜过程中减少了营养损失和质量下降（Zhao et al., 2026）。Li等人制备了掺有玉米醇溶蛋白和单宁酸纳米粒子的壳聚糖复合膜，与纯壳聚糖膜相比，这种纳米复合膜在低氧和低水分透过性方面表现出更好的保鲜效果，有效延缓了糖橙的腐烂（Li, Liu, et al., 2024）。Wu等人将核黄素掺入壳聚糖季铵盐/果胶复合膜中，显著提高了其机械性能、热稳定性和抗菌特性，该膜能有效阻挡紫外线，使中国油菜在4°C下的保质期延长至11天（Wu et al., 2025）。Zhu等人将苄基季铵盐修饰的生育酚衍生物接枝到壳聚糖上，并与没食子酸混合，制备出的膜具有更好的机械性能、阻隔性能和抗氧化活性，有效抑制了葡萄灰霉病，延长了葡萄的保质期。上述研究表明，未经改性的壳聚糖应用范围有限，只有通过引入其他生物活性化合物或功能基团才能拓宽其应用领域并提升其实际价值。
据现有报道，脂质氧化和病原体感染是食品变质的关键因素（Tan et al., 2025）。虽然壳聚糖本身具有一定的抗菌性能，但其水溶性差和抗氧化能力不足限制了其在食品保鲜中的进一步应用。然而，引入季铵盐可以有效提高其溶解度并增强其抗菌活性（Liu, Chen, Lv, Wu, et al., 2024; Omidi & Kakanejadifard, 2019）。酚酸可以接枝到壳聚糖的2-氨基上，引入酚羟基可有效增强壳聚糖的抗氧化性能（Mou et al., 2023）。关于单独引入季铵盐或酚酸的报告表明，改性产物在性能上有所提升（Yang et al., 2023; Zhang et al., 2022）；但目前关于同时引入酚羟基和季铵基的报告较少。
在本研究中，我们利用咖啡酸和季铵盐对壳聚糖进行改性，获得了具有抗真菌活性、抗氧化能力和良好溶解度的衍生物。制备了三种壳聚糖衍生物：CSCA、TMACS和TMACSCA，分别接枝了CA、TMAC和TMACA。结合酚酸的抗氧化性能和季铵盐的抗真菌性能，通过体外抗真菌活性筛选和体内抗真菌实验证实了这些衍生物对辣椒具有良好的保护和治疗效果（PE和CE）。通过浸泡保鲜实验验证了改性产物TMACSCA在保鲜辣椒和芒果方面的实际价值。我们的研究旨在合成一种环保、多用途的抗真菌剂，既能抑制植物病原体，又能保护收获后的农产品。
