利用壳聚糖-香叶醛复合涂层对“玉露香”梨进行保鲜：物理防护与抗性诱导

《Postharvest Biology and Technology》：Preservation of “Yuluxiang” pear using chitosan–citral composite coating: Physical protection and resistance induction

Yuluxiang梨易受 Alternaria alternata 感染导致品质劣变，本研究开发壳聚糖-柠檬醛纳米乳液复合涂层（CS-CIT），证实其可降低腐烂率29%，延缓硬度下降和表皮黄化，同时通过增强 SOD、CAT 等抗氧化酶活性及酚类物质积累实现内源防御激活。CS-CIT 通过物理屏障与生化防御双重机制延长梨货架期，为绿色保鲜技术提供新思路。

　　

陈园园|李毅|曾一贵|李柳林|张晓宇|周志勤

摘要

"玉露香"梨在采后极易受到真菌感染，导致果实迅速软化和变黄。虽然壳聚糖（CS）能够提供一种可生物降解的半透膜保护层，但其单独使用的效果受到生物活性有限的制约。本研究将具有强抗菌作用的香叶醇（citral）纳米封装后与壳聚糖结合，制备出稳定的壳聚糖-香叶醇纳米乳液复合涂层（CS-CIT）。实验结果表明，经过CS-CIT处理的梨果实腐烂率降低了29％，同时抑制了重量损失和果皮变黄，从而保持了整体外观品质。此外，该涂层还延缓了果实硬度和总可溶性固形物（TSS）含量的下降，并促进了酚类和黄酮类物质的积累。同时，果肉中的丙二醛（MDA）含量也有所降低，而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（APX）的活性及其相应基因的表达水平也得到了提升。这些发现表明，CS-CIT通过结合物理屏障和增强内源防御机制来保持采后品质，提供了一种无毒且高效的方法来延长梨的储存寿命。

引言

"玉露香"梨（Pyrus × michauxii “Yu Lu Xiang”）是一种经济价值较高的中国梨品种，其果实容易受到机械损伤，并且在储存过程中内源性抗氧化能力下降，这使得果实容易受到黑斑病病原菌Alternaria alternata的感染。此外，呼吸作用增强也会导致果实软化和变黄（Gao等，2022；Sun等，2023；You等，2023）。传统的保鲜方法包括使用1-甲基环丙烯（1-MCP）处理、低温储存、控制气氛储存或使用拮抗微生物；然而，这些方法常常受到化学残留、高能耗或效果不稳定等因素的制约（Zhang等，2021；Zhang等，2023；Goedhals-Gerber和Khumalo，2020；Han等，2021）。因此，亟需开发能够诱导果实自我防御的绿色且可规模化应用的技术。

壳聚糖是几丁质的脱乙酰衍生物，是一种天然、可生物降解且生物相容性的多糖，能够形成半透膜结构。这种结构（i）可以阻挡病原体入侵，（ii）调节气体交换和水分扩散以减少呼吸作用和脱水，（iii）作为活性化合物的控制释放载体（Blancas-Benitez等，2022；Ke等，2021；Maringgal等，2020；Saberi Riseh等，2024）。然而，纯壳聚糖膜存在较高的水蒸气渗透性和有限的宿主防御反应诱导能力。为克服这些限制，最近的研究将壳聚糖与精油或其主要成分混合，制备出功能性复合涂层（Nia等，2023）。

香叶醇（3,7-二甲基-2,6-辛二醛）是柠檬草和柑橘油中的主要单萜醛类化合物，它不仅对病原体具有毒性作用，还能激活植物的免疫反应（Chen等，2025）。研究表明，香叶醇能激活关键防御途径，加速酚类和黄酮类物质的积累（Duan等，2024；Jia等，2022），而这些物质在梨皮中的含量与抗病性呈正相关（Chen等，2021）。此外，香叶醇还能通过增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）等酶的表达来强化果实的抗氧化系统（Li等，2024）。这种增强的抗氧化能力对于应对压力引起的氧化反应至关重要，从而防止脂质过氧化和由活性氧（ROS）导致的加速衰老（Gill和Tuteja，2010）。然而，香叶醇的实际应用受到其高挥发性和疏水性的限制。纳米乳化技术通过将香叶醇封装其中，实现了其稳定的分散和持续释放（Mustafa和Hussein，2020）。利用壳聚糖的成膜特性，我们推测将其与香叶醇纳米乳液结合可以建立双重防御系统——结合物理屏障保护和生化防御增强作用。

因此，本研究旨在制备壳聚糖-香叶醇纳米乳液复合涂层（CS-CIT），并探究其对"玉露香"梨防御系统的影响。具体来说，我们评估了该复合涂层在25°C条件下储存25天内对果实采后品质、疾病发展、防御相关代谢物积累及抗氧化酶活性的影响。这项工作为基于诱导剂的可持续保鲜涂层提供了理论基础。

实验材料与试剂

"玉露香"梨（Pyrus × michauxii “Yu Lu Xiang”）于9月中旬在中国山西省昔县商业成熟期采摘，并通过冷链运输至中国重庆的西南大学。实验选用了大小均匀、无可见瑕疵、无机械损伤或病害症状的果实。

使用的壳聚糖（CS，CAS 9012–76–4，分子量190–310 kDa，脱乙酰度≥95％，粘度100–200 mPa·s）和香叶醇

纳米乳液的表征与稳定性分析

如图1A所示，动态光散射（DLS）分析结果显示，新制备的纳米乳液平均粒径（Z-Average）为46.02 nm，分布均匀，无大颗粒聚集。乳液的初始粒径分布指数（PDI）为0.137，表明乳液滴粒的尺寸分布非常均匀且狭窄。乳液的ζ电位（反映颗粒间的静电排斥作用）为-22.13 mV。

讨论

采后的"玉露香"梨容易发生多种同时性的品质下降，包括机械损伤、果皮变黄和加速腐烂。本研究表明，应用1.5％壳聚糖和0.1％香叶醇的复合涂层（CS-CIT）是延长"玉露香"梨采后保质期的有效方法。CS-CIT处理通过抑制果皮变黄、减少重量损失、保持果实硬度以及抑制腐烂来保持采后品质。

结论

本研究开发了一种壳聚糖-香叶醇纳米乳液复合涂层（CS-CIT），并评估了其在"玉露香"梨保鲜中的效果。结果表明，壳聚糖和CS-CIT通过形成保护膜改善了果实的采后储存性能。CS-CIT进一步提高了果皮中抗性相关化合物的水平，上调了关键防御酶的活性及其相应基因的表达，从而增强了果实的采后抗性。

作者贡献声明

陈园园：撰写初稿、方法设计、数据整理。张晓宇：概念构思。周志勤：指导、资金获取。曾一贵：软件开发、实验研究。李柳林：实验研究、资金获取。李毅：撰写、审稿与编辑、数据可视化。

资助

本研究得到了山西农业大学科技创新促进项目（项目编号：CXGC2025068）和山西农业大学生物育种项目（项目编号：YZGC109）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。