基于腰果（Anacardium occidentale）和吉克（Barringtonia acutangula）叶碳点（Carbon Dots, CDs）的增值利用：延长预煮婴儿蛤蜊肉货架期的多功能防腐剂

《LWT》：Valorization of Carbon Dots from Cashew (Anacardium occidentale) and Jik (Barringtonia acutangula) Leaves: Multifunctional Preservatives for Extending Shelf Life of Precooked Baby Clam Meat

　　

将农业废弃物转化为碳点（CDs）能够实现可持续的生物质增值，同时生产用于包装和食品安全的多功能纳米材料。研究人员采用生态友好的水热法从泰国本土叶片（包括腰果叶（C-CDs）、吉克叶（J-CDs）及其复合碳点（CJ-CDs））合成了CDs，并对所有CDs进行了表征。所制备的CDs粒径为2.18-2.50 nm，具有显著的紫外阻隔性能。所有CDs均显示出针对常见食源性细菌和真菌的强大抗菌活性。此外，CDs具有优异的自由基清除活性，其中CJ-CDs表现出最高的综合抗氧化潜力。值得注意的是，CJ-CDs显示出增强的功能性能，表明由复合植物化学前体产生的协同效应可能促进了表面功能的改善和自由基清除效率。当研究CJ-CDs在保存预煮婴儿蛤蜊肉（PBCM）中的应用潜力时，发现CJ-CDs处理能有效降低冷藏储存12天期间PBCM的pH变化、微生物生长和脂质氧化。对照样品在第6天超过了6 log CFU/g的可接受微生物限值，而CJ-CDs处理的样品（PBCM-CJ-CDs）在第9天仍保持微生物计数低于此限值，证明了货架期延长了3天以上。总之，研究结果表明CJ-CDs可作为多功能天然防腐剂，具有协同增强的抗氧化和抗菌特性，为延长海鲜产品的货架期提供了一种可持续的绿色替代品。

该论文题为《基于腰果和吉克叶碳点的增值利用：延长预煮婴儿蛤蜊肉货架期的多功能防腐剂》，发表于食品科技领域知名期刊《LWT》。研究人员针对新鲜食品尤其是海鲜极易腐败变质、现有化学防腐剂安全性存疑以及农业废弃物附加值低等行业痛点，开展了利用泰国本土植物叶片合成多功能碳点（Carbon Dots, CDs）并应用于易腐食品保鲜的研究。研究通过水热法从腰果（Anacardium occidentale）叶和吉克（Barringtonia acutangula）叶分别及复合制备了CDs，系统评价了其理化性质、光学特性、生物活性，并最终验证了其在预煮婴儿蛤蜊肉（Precooked Baby Clam Meat, PBCM）中的实际保鲜效能。研究结果表明，复合来源的碳点（CJ-CDs）表现出优于单一来源碳点的协同增效作用，能够显著抑制微生物增殖和脂质氧化，将PBCM的货架期延长至少3天，为开发新型绿色食品防腐剂及实现农业废弃物的高值化利用提供了有力的理论依据和数据支撑。

为实现上述目标，研究人员采用了几项关键技术方法。首先，采用水热法（Hydrothermal Method）以腰果叶粉和吉克叶粉（单源及1:1混合）为前驱体制备CDs。其次，利用透射电子显微镜（TEM）观察CDs的形貌与粒径分布，并通过zeta电位分析仪测定其表面电荷以确保胶体稳定性。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见吸收光谱及荧光光谱分析其化学结构与光学特性。生物活性评估方面，采用琼脂扩散法测定抗菌活性，通过DPPH、ABTS、FRAP及金属螯合实验测定体外抗氧化活性。最后，将300 ppm的CDs添加到PBCM中，在4 °C下储存12天，定期监测pH、过氧化值（PV）、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）以及总活菌数（TVC）和嗜冷菌数（PBC）以评估保鲜效果。

研究结果部分详细阐述了以下内容：

外观与TEM图像分析显示，所有CDs在正常光下呈黄色，紫外光下呈亮蓝色，且粒径均小于10 nm（C-CDs: 2.18 nm, J-CDs: 2.50 nm, CJ-CDs: 2.22 nm）。CJ-CDs表现出更均匀的小尺寸分布，这归因于两种叶片前驱体间的协同成核效应。pH值与zeta电位测定表明，所有CDs均呈弱酸性（pH ~4.7），且表面带负电（zeta电位约-10 mV），主要由羧基和酚羟基引起，确保了其在水溶液中的分散稳定性。紫外光谱与荧光特性研究表明，CJ-CDs具有红移的吸收峰和更高的荧光强度，表明其具有更丰富的表面态和共轭结构。紫外阻隔性能测试证实，在100 μg/mL浓度下，CJ-CDs对UV-B的阻隔率高达73.05%，显著优于单一CDs。FTIR光谱分析揭示了CDs表面富含O-H、C=O、C-O等多种官能团，这些基团是其发挥抗氧化和抗菌活性的基础。

抗菌活性实验结果显示，所有CDs对革兰氏阳性菌单核细胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）最为敏感，其中CJ-CDs表现出最强的广谱抑菌效果，其次是J-CDs和C-CDs。抗真菌活性测试表明，CDs对寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）和黄曲霉（Aspergillus flavus）的生长具有浓度依赖性抑制作用，且在3 mg/mL时CJ-CDs效果最佳。抗氧化活性评估通过多种体系证实，CJ-CDs在DPPH自由基清除（DPPH-RS-A）、ABTS阳离子自由基清除（ABTS-RS-A）、铁还原力（FRA-P）及金属螯合活性（MC-A）四项指标上均显著高于单一CDs，体现了混合前驱体的协同抗氧化优势。

在对预煮婴儿蛤蜊肉（PBCM）的货架期影响研究中，化学指标变化显示，CDs处理组特别是CJ-CDs组，有效抑制了储存期间pH值的升高，显著降低了初级氧化产物过氧化值（PV）和次级氧化产物TBARS值的积累。微生物指标变化表明，对照组在第6天TVC已超过6 log CFU/g的腐败限值，而CJ-CDs处理组将这一时间点推迟至第9天以后，且对嗜冷菌（PBC）也有显著的抑制作用。

讨论与结论部分指出，CJ-CDs之所以表现出最优的综合性能，是因为腰果叶中的漆树酸和多酚与吉克叶中的皂苷和黄酮类化合物在水热过程中发生了协同作用，形成了表面富含多种含氧官能团的纳米颗粒。这些官能团不仅赋予了CDs优异的电子转移能力和自由基清除能力，还能通过破坏细胞膜完整性和诱导活性氧（ROS）产生来实现杀菌。在PBCM保鲜应用中，CJ-CDs通过多重机制（抗氧化、抗菌、抑制酶活）延缓了蛋白质分解和脂质氧化，从而显著延长了产品货架期。研究人员得出结论，源自泰国本土叶片的CDs是一种极具潜力的生物基纳米材料，可有效用于食品保鲜。然而，研究人员也建议未来应开展全面的体外细胞毒性和体内大鼠模型的安全性评估，以及CDs在食品基质中的迁移性和感官影响研究，以推动其作为替代食品添加剂的实际应用。