負(fù)載反-對(duì)香豆酸甲酯的醛基化普魯蘭多糖抗真菌薄膜的制備及性能

中圖分類號(hào)：S432 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）05-0123-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.05.019 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Preparation and properties of antifungal film based on aldehyde-modified pullulan loaded with methyl trans-p-coumarate

CUI Wen-zhuang ^1，2 ，WANG Wei-feng1，3，MENG Xian-hua ^1，3 ，LIU Yu-jie12， ZHANG Xin-yu ^1，2 CAO Yong-hong4，WANG Jun1，2，GONG Chu1，2，YANG Jun-li3

（1.YantaiZhongkeResearchIstituteofdvancedMaterialsandGreenChemicalEngineering，Yantai64oo，Shandong，Cin; 2.Shandong Laboratoryof Advanced Materialsand Green ManufacturingatYantai，Yantai264ooo，Shandong，China； 3.LanzouIstuteofCcals，scaefiecKeboratoofestyrthstePlanResos/Kyto for Natural Medicine of Gansu Province，Lanzhou 73Oooo，China; 4.ZanthoxylumBungeanum Research Institute，Longnan Economic ForestResearch Institute，Longnan746oo，Gansu，China）

Abstract：The antifungalfilmwaspreparedbyacasting-drying methodusing methyltrans-p-coumarate and aldehyde-modified pullulanasthematrixmaterialTheresultsshowedthatthetranspaencyoftheantifungalfimasnegaivelycoelatedwiththedition amountof methyltrans-p-coumarate.Mechanical propertytestsusingauniversal materialtesting machinerevealedthathigher amounts of methyl trans -p- coumarate increased the rigidity but reduced the toughness of the antifungal film.In vitro antifungal activity testsdemonstratedthattheantifungalflmexhibitedstrongihibitoryactivityagainstBotrytiscinerea，anditseficacygraduallenhancedwith increasingmethyltrans-p-coumaratecontent.Inconclusion，theantifungalfimpossessedadvantagessuchasevironmentalfriendliness，lowcost，simpleprepaationprocess，moderatemechanicalpropertis，andstrongantifungalactityoing potential for postharvest preservation of fruits and vegetables.

Key Words：antifungalfilm；aldehde-modified pullan；methyltrans-p-coumarate；Botrytiscinerea;preparation；properties

果蔬合適的采后保藏技術(shù)不僅能夠延長(zhǎng)其貨架期，而且有利于果蔬品質(zhì)的保持或改善[1]。低溫儲(chǔ)存、輻照和化學(xué)處理等方法成本高，設(shè)備復(fù)雜，有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)[2]，這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了它們的使用，而可食用薄膜和涂層具有可食用性、無(wú)毒性、無(wú)污染性和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)[3]，在果蔬采后保藏中的應(yīng)用受到人們的廣泛關(guān)注。可食用薄膜和涂層以天然多糖（纖維素、殼聚糖等）、蛋白質(zhì)（植物蛋白、動(dòng)物蛋白）和脂質(zhì)（蠟、天然樹(shù)脂）等為原料，采用熔化擠出和溶劑澆鑄技術(shù)制備而成。其具備多種功能性，包括保護(hù)性、阻隔性（阻隔氣體、水分等）生物活性和生物可降解性等4]。

微生物感染是導(dǎo)致果蔬腐爛的重要原因，在眾多有害微生物中，灰葡萄孢菌（Botrytiscinerea）作為葡萄孢屬真菌中最大的類群，具有繁殖快、遺傳變異大和適合度高的特點(diǎn)5，超過(guò)1400種栽培植物會(huì)被該植物病原菌感染，其中許多還是重要的經(jīng)濟(jì)作物[]，特別是該菌會(huì)感染多種新鮮農(nóng)產(chǎn)品（如水果和蔬菜），在生長(zhǎng)和低溫儲(chǔ)存過(guò)程中引發(fā)灰霉病[7.8]灰霉病的發(fā)生常導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此防治灰葡萄孢菌具有重要意義。

具有抗菌活性的薄膜和涂層能夠有效抑制或阻正微生物的生長(zhǎng)繁殖，因此受到研究者的廣泛關(guān)注。通過(guò)添加抗菌劑可以制備出具有抗菌功能的薄膜和涂層[9，10]。與其他抗菌劑相比，天然提取物因其安全性和環(huán)境友好性而受到青睞。由天然微生物多糖普魯蘭多糖[12.13]氧化制得的醛基化普魯蘭多糖[14具有優(yōu)異的細(xì)胞相容性、血液相容性和無(wú)免疫毒性，同時(shí)兼具強(qiáng)大的抗菌活性[15]。反-對(duì)香豆酸是廣泛存在于植物體內(nèi)的天然物質(zhì)[16-19]，有研究表明反-對(duì)香豆酸，尤其是酯化后的反-對(duì)香豆酸擁有包括抗氧化、抗炎和抗癌活性在內(nèi)的多種優(yōu)異活性，特別是表現(xiàn)出比反-對(duì)香豆酸更顯著和廣譜的抗真菌活性[20]，然而目前缺乏以反-對(duì)香豆酸酯為天然活性物質(zhì)的可食用抗真菌薄膜的報(bào)道。本研究以醛基化普魯蘭多糖為基質(zhì)材料，以反-對(duì)香豆酸甲酯為天然抗真菌活性物質(zhì)，制備一種負(fù)載天然活性物質(zhì)的醛基化普魯蘭多糖抗真菌薄膜，以期為新型抗真菌薄膜的開(kāi)發(fā)提供新思路和參考，推動(dòng)果蔬采后保藏領(lǐng)域的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1材料

普魯蘭多糖、高碘酸鈉 ?99.5% ）和反-對(duì)香豆酸甲酯（ gt;98.0% ，GC）均購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；丙三醇（甘油， ?99.0% 和乙醇 （?95% ）均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；灰葡萄孢菌（Botrytiscinerea，ACCC36028）購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心；馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA培養(yǎng)基）購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器

Bruker400MHz 型核磁共振波譜儀、WGLL-85BE型電熱鼓風(fēng)干燥箱、IRTracer-100型傅里葉變換紅外光譜儀、UV-1900i型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、AGS-X500N型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、MJL-250型霉菌培養(yǎng)箱、HVS-1300-U型超凈工作臺(tái)。

1.3醛基化普魯蘭多糖的制備

醛基化普魯蘭多糖通過(guò)普魯蘭多糖的高碘酸鈉氧化反應(yīng)制備得到[21]。制備流程如圖1所示，將 5g 普魯蘭多糖和 4.401g 高碘酸鈉分別溶于 50mL 和40mL 去離子水中，將高碘酸鈉溶液加入普魯蘭多糖溶液中，混合液在室溫下避光攪拌 6～8h ，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液移入截留分子質(zhì)量為 3500u 的透析袋中，在去離子水中透析2d，最后將透析液冷凍干燥得到醛基化普魯蘭多糖。

1.4醛基化普魯蘭多糖的表征

采用核磁共振波譜儀測(cè)定普魯蘭多糖和醛基化普魯蘭多糖的核磁共振氫譜以分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

1.5 抗真菌薄膜的制備

抗真菌薄膜采用簡(jiǎn)單的澆鑄-烘干法制備得到[22]。制備流程如圖2所示，將 0.5g 醛基化普魯蘭多糖溶于 40mL0.3% 的甘油溶液，分別將 0.05，0.10g 反-對(duì)香豆酸甲酯溶于 10mL 乙醇，反-對(duì)香豆酸甲酯的乙醇溶液與醛基化普魯蘭多糖溶液混合均勻并超聲除氣 30min ;將混合溶液倒入規(guī)格為 10cm× 10cm×1cm 的聚四氟乙烯模具中，在 50^qC 的烘箱中放置 8h 后即得到反-對(duì)香豆酸甲酯含量分別為10% 和 20% 的醛基化普魯蘭多糖抗真菌薄膜，反-對(duì)香豆酸甲酯含量為 10% 的抗真菌薄膜被命名為抗真菌薄膜1，反-對(duì)香豆酸甲酯含量為 20% 的抗真菌薄膜被命名為抗真菌薄膜2，將薄膜從模具中揭下，保存在干燥器中備用。

1.6 抗真菌薄膜的表征

1.6.1紅外吸收光譜表征采用衰減全反射法，以 空氣為測(cè)試背景，使用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定 抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的紅外吸收光譜，進(jìn)行 官能團(tuán)鑒定。

1.6.2紫外-可見(jiàn)吸收光譜表征將抗真菌薄膜裁剪成 10mm×40mm 的長(zhǎng)條，然后將樣條貼在石英比色Ⅲ內(nèi)壁，使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，以評(píng)價(jià)各抗真菌薄膜的透明性。

1.6.3抗真菌薄膜的力學(xué)性能表征使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的力學(xué)性能[23]，將抗真菌薄膜裁剪成 10mm×50mm 的長(zhǎng)條，測(cè)定其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。斷裂伸長(zhǎng)率的計(jì)算式如下。

斷裂伸長(zhǎng)率 試樣斷裂時(shí)的長(zhǎng)度－試樣的原始長(zhǎng)度 .×100% 試樣的原始長(zhǎng)度

1.6.4薄膜的抗真菌活性表征鑒于灰葡萄孢菌的常見(jiàn)性及危害性，選用灰葡萄孢菌為測(cè)試菌種，采用瓊脂擴(kuò)散法[24]評(píng)價(jià)抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的抗真菌活性。將 20μL 灰葡萄孢菌的孢子懸浮液0 10⁶CFU/mL ）均勻涂布在直徑 9cm 的PDA培養(yǎng)基上，將直徑 2cm 的圓形薄膜（抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2）放置在培養(yǎng)基中心，在 25^°C 培養(yǎng)箱中孵育，在第5天時(shí)觀察形成的抑菌圈。

2 結(jié)果與分析

2.1 醛基化普魯蘭多糖的合成與表征

通過(guò)高碘酸鈉氧化反應(yīng)，普魯蘭多糖的鄰二醇與高碘酸鈉發(fā)生作用，導(dǎo)致糖環(huán)中的碳碳鍵斷裂，最終生成醛基化普魯蘭多糖。通過(guò)核磁共振氫譜對(duì)普魯蘭多糖與合成得到的醛基化普魯蘭多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖3所示。在普魯蘭多糖的圖譜中， 4.85×10^-6～5.40×10^-6 和 3.30×10^-6～4.20×10^-6 處的峰分別為普魯蘭多糖異頭氫和非異頭氫的特征峰；與普魯蘭多糖的圖譜相比，醛基化普魯蘭多糖的圖譜中在 9.27×10^-6 處新增了1個(gè)醛基質(zhì)子的特征峰，證明醛基化普魯蘭多糖合成成功。此外，醛基化普魯蘭多糖的圖譜中沒(méi)有觀察到明顯的雜峰，說(shuō)明醛基化普魯蘭多糖的純度高。

2.2抗真菌薄膜的紅外吸收光譜分析

圖4為抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的紅外吸收光譜，波數(shù) 3000cm^-1 以上的紅外吸收峰來(lái)源于羥基的伸縮振動(dòng)，波數(shù) 1000cm^-1 附近的紅外吸收峰來(lái)源于碳氧鍵的伸縮振動(dòng)。2個(gè)圖譜無(wú)明顯區(qū)別，這可能是因?yàn)榭拐婢∧さ闹饕煞譃槿┗蒸斕m多糖，反-對(duì)香豆酸甲酯的添加量較少，反-對(duì)香豆酸甲酯添加量的改變對(duì)抗真菌薄膜的紅外吸收影響較小。

2.3抗真菌薄膜的紫外-可見(jiàn)吸收光譜分析

抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2在波長(zhǎng)為 360～ 800nm 時(shí)的透光率如圖5所示。當(dāng)波長(zhǎng)相同時(shí)，反-對(duì)香豆酸甲酯的添加量越多，透光率越低，表明反-對(duì)香豆酸甲酯會(huì)降低抗真菌薄膜的透明度，與預(yù)期相符。

2.4抗真菌薄膜的力學(xué)性能分析

抗真菌薄膜在使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)具有一定的力學(xué)穩(wěn)定性，因此使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2的力學(xué)性能。由表1可知，隨著反-對(duì)香豆酸甲酯添加量的增加，抗真菌薄膜的拉伸強(qiáng)度略有增加，從 2.235MPa 增加到 2.675MPa ，但斷裂伸長(zhǎng)率明顯減小，從 85.7% 降至 22.2% ，說(shuō)明反-對(duì)香豆酸甲酯增強(qiáng)了醛基化普魯蘭多糖分子鏈之間的相互作用，從而使抗真菌薄膜的剛性增大而韌性降低，這與文獻(xiàn)[25]的報(bào)道基本一致，也與預(yù)期相符。此外，該抗真菌薄膜具有適宜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，適用于果蔬采后保鮮。

2.5 抗真菌薄膜的抗真菌活性分析

2種抗真菌薄膜的體外抗真菌活性的試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，抗真菌薄膜1和抗真菌薄膜2在培養(yǎng)基上均有明顯的抑菌圈，2種抗真菌薄膜均具有優(yōu)異的抗灰葡萄孢菌活性。隨著反-對(duì)香豆酸甲酯添加量的增加，抑菌圈的直徑也增加，抗真菌薄膜對(duì)灰葡萄孢菌的抑制作用增強(qiáng)。測(cè)試結(jié)果表明，2種抗真菌薄膜在5d內(nèi)的形貌變化不大，表明其在實(shí)際應(yīng)用中具有長(zhǎng)效抗真菌性能。

3小結(jié)與討論

通過(guò)核磁共振氫譜證明抗真菌薄膜的基質(zhì)材料醛基化普魯蘭多糖合成成功，然后通過(guò)紅外吸收光譜分析抗真菌薄膜的化學(xué)鍵類型，利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜發(fā)現(xiàn)抗真菌薄膜具有一定的透明性，且透明性與反-對(duì)香豆酸甲酯的添加量呈負(fù)相關(guān)，使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗真菌薄膜的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)反-對(duì)香豆酸甲酯的添加量越多，抗真菌薄膜的剛性越強(qiáng)而韌性越差，抗真菌薄膜具有適宜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，適用于果蔬采后保鮮。體外抗真菌活性試驗(yàn)表明，抗真菌薄膜對(duì)灰葡萄孢菌具有較強(qiáng)的抗真菌活性，且其抗灰葡萄孢菌活性隨著反-對(duì)香豆酸甲酯添加量的增加而逐漸增強(qiáng)。綜上，本研究報(bào)道的抗真菌薄膜具有環(huán)境友好、成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、力學(xué)性能適中、抗真菌活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有望用于果蔬采后的保藏。

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