《Food Bioscience》：Multifunctional Nanoemulsion Co-delivering
Lactobacillus plantarum Supernatant and
Litsea cubeba Essential Oil: Construction and Application in Fiddlehead Fern Preservation
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通过开发含植物乳杆菌细胞上清液（LCFS）、山奈酚精油（LCEO）及大豆磷脂（SL）的油包水纳米乳剂系统，该研究证实了纳米乳剂在增强抗氧化活性（提升40.2%）和抑制假单胞菌等致病菌（抑菌率提高65%）方面的协同效应，同时通过抑制多酚氧化酶（PPO）和过氧化酶（POD）活性有效延缓褐变，使蕨菜冷藏保质期延长至24天，并保持质地和营养成分稳定。
作者：宋家月 | 叶登义 | 李文佳 | 郭桥 | 张亚楠 | 王喜宇 | 唐萍 | 陈萍 | 徐琳琳
吉林农业大学食品科学与工程学院，中国吉林省长春市130118
摘要
本研究开发了一种新型的水包油纳米乳液系统，该系统由植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）SC21的无细胞上清液（LCFS）、樟脑（Litsea cubeba）精油（LCEO）和大豆卵磷脂（SL）组成。通过系统的表征研究，发现这种纳米乳液具有均匀的球形形态、稳定的分散性以及最小的聚集现象。这些结果表明，通过氢键和静电作用等分子相互作用形成了一个坚固的界面结构。将生物活性化合物封装在该系统中显著提高了它们的功能性能。具体而言，LCFS-LCEO纳米乳液（LCFS-LCEO-NEs）在抗氧化活性和对常见腐败微生物（铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）的抗菌效果方面优于LCFS和LCEO单独使用的情况，并且优于LCFS和LCEO的简单物理混合物，这突显了纳米封装过程的关键作用。当在4°C条件下应用于蕨菜的储存时，LCFS-LCEO-NEs有效延缓了褐变、衰老和水分流失，从而将采后保质期延长至24天。此外，蕨菜的质地特性和关键营养成分也得到了保持，同时抑制了与褐变相关的多酚氧化酶和过氧化物酶等酶的活性。总体而言，本研究证明LCFS-LCEO-NEs通过多种综合机制（包括结构封装、增强抗氧化活性、附加的抗菌效果和抑制褐变酶）起到多功能防腐剂的作用，为野生蔬菜的采后管理和质量控制提供了一种可持续且创新的方法。
引言
蕨菜（Pteridium aquilinum）是一种具有独特风味的野生可食用蕨类植物，富含多酚、黄酮类化合物和矿物质。除了其营养价值外，这种植物还表现出显著的生物活性，包括抗菌、降脂和免疫调节作用（Song等人，2017；Zhao等人，2022）。近年来，由于蕨菜的烹饪吸引力和已证实的健康益处，东亚地区消费者对其的兴趣显著增加（Dvorakova等人，2024）。然而，蕨菜的采收窗口极短，并且容易受到采后机械损伤、微生物感染和环境压力的影响，这些因素常常导致褐变、萎蔫和整体品质下降，从而造成营养损失和市场价值降低（Li等人，2021）。鉴于这些采后挑战，基于天然成分的绿色保鲜策略的开发已成为研究的重点。
樟脑精油（LCEO）是一种具有优异抗菌和抗氧化活性的天然抗菌剂（S. Liu等人，2024）。LCEO的生物活性主要归因于其主要活性成分柠檬醛，柠檬醛具有广谱抗菌特性。柠檬醛通过破坏细胞膜完整性、干扰能量代谢和核酸合成来发挥抗菌作用（Song等人，2024）。先前的研究表明，柠檬醛能有效抑制病原菌，包括大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）（Dai等人，2023；Li等人，2022），同时还具有抗氧化和抗炎作用。然而，LCEO的实际应用受到一些固有缺点的限制，如高挥发性、低水溶性和化学不稳定性（Mahdi等人，2021）。基于纳米技术的递送系统在提高LCEO的稳定性、分散性和生物利用度方面显示出潜力，从而克服了这些限制，拓宽了其在食品保鲜中的应用范围（Kelidari等人，2025；Wang等人，2024）。
来自乳酸菌（LAB）发酵的无细胞上清液（CFS）含有多种抗菌代谢物，包括有机酸、细菌素和生物活性肽，在食品保鲜中显示出巨大的应用潜力（Abbasi等人，2023；Mani-López等人，2021）。在实际应用中，CFS能有效抑制常见的食源性病原体和腐败微生物，从而延长食品的保质期并提高储存和分销过程中的安全性（Arrioja-Breton等人，2020）。此外，当将其纳入活性包装系统中时，CFS对多种细菌和霉菌仍保持强烈的抑制作用（Mani-López等人，2021）。将益生菌衍生物与植物提取物结合使用已成为天然保鲜的一种显著策略。这种方法利用了各组分的互补抗菌机制：植物提取物主要针对并破坏微生物细胞膜，而CFS通过酸化环境并干扰微生物代谢发挥作用。这两种方法共同构成了一个多靶点的抗菌框架，既破坏了细胞膜，又抑制了细胞内代谢。这种互补效应不仅扩大了抗菌范围，增强了抗菌效果，还有助于减缓微生物耐药性的发展。研究表明，这种组合策略在保存蕨菜和肉类等产品方面取得了成功（Cao等人，2024；Wang等人，2024）。
为了构建一个能够有效封装和输送LCEO和LCFS的稳定纳米递送系统，选择合适的乳化剂至关重要。作为一种两亲性磷脂，大豆卵磷脂（SL）能够快速稳定油水界面并提高乳液的稳定性（Knoth等人，2005）。尽管SL在水包油系统中已被广泛使用（Wang等人，2021），但其在开发用于共输送植物精油和益生菌代谢物的水包油纳米乳液中的应用仍相对较少。本研究创新性地利用了SL的这一特性，开发了一种新型纳米乳液，旨在解决蕨菜极短的采后保质期问题。
本研究采用了一种创新方法，将LCEO和LCFS共同封装在SL稳定的水包油纳米乳液中，实现了两种活性成分的同时封装和输送。该方法整合了这两种成分的互补功能，所得到的LCFS-LCEO纳米乳液（LCFS-LCEO-NEs）通过多种分析技术对其性能进行了系统的表征和评估。这一策略有效延长了蕨类蔬菜的采后新鲜度。总体而言，这些优势突显了该系统作为高价值但易受损的蕨菜的绿色、可扩展且有效的采后防腐剂的潜力。
材料与化学品
蕨菜由青岛海兰瑞贸易有限公司（中国青岛）提供。所有样品均选自新鲜无视觉缺陷的品种，无瘀伤、切割或擦伤。樟脑精油由江西华硕香料油有限公司（中国江西）提供。大豆卵磷脂购自上海裕源生物技术有限公司（中国上海）。使用的细菌菌株包括植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）SC21、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）
不同制备条件对LCFS-LCEO-NEs的影响
优化实验表明，LCFS-LCEO-NEs的物理化学性质强烈依赖于其配方和超声处理条件。当LCFS浓度增加到0.15%时，平均粒径相比0.1%时减少了32.4%，达到165.1±2.2 nm。同时，ζ电位的绝对值增加到34.3 mV。这种改善可能归因于形成的致密界面膜
结论
本研究构建了一种由LCFS、LCEO和乳化剂SL组成的水包油纳米乳液系统。所得系统（LCFS-LCEO-NEs）形成了平均直径小、粒径分布窄的均匀球形纳米颗粒。全面的功能表征显示，与单独成分相比，该纳米乳液在物理化学稳定性、抗氧化能力和抗菌活性方面均有显著提升。
CRediT作者贡献声明
王喜宇：验证、监督。
张亚楠：撰写 – 审稿与编辑。
郭桥：可视化、验证。
李文佳：可视化、验证。
叶登义：撰写 – 审稿与编辑。
宋家月：撰写 – 初始草稿、可视化、调查、数据分析、概念化。
徐琳琳：监督。
陈萍：监督、资金获取。
唐萍：验证、监督。
未引用参考文献
Chen等人，2025；Li等人，2024；Wang等人，2025。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的竞争性财务利益或个人关系。
数据可用性
本文描述的研究未使用任何数据。
致谢
作者衷心感谢中国吉林省的“科学”和“技术发展”计划项目（项目编号：20230202049NC）提供的财政支持。
