文章AI智能精读|中国农业大学许文涛教授团队：分子拥挤增强DNA-AgNCs的抗真菌能力及其在柑橘保鲜中的应用

食品工业科技编辑部

2024-11-18

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》www.spgykj.com

华北理工大学公共卫生学院，中国农业大学营养与健康系，中国农业大学食品科学与营养工程学院的杜宁，陈旭，刘海燕，许文涛介绍了利用分子拥挤环境增强DNA-AgNCs的抗真菌能力，并探讨其在柑橘保鲜中的应用。通过使用PEG 200模拟细胞内分子拥挤环境，合成稳定的DNA-AgNCs，评估其对多种真菌的抗菌效果。随后，以淀粉和壳聚糖为基质制备复合薄膜，应用于柑橘的保鲜，旨在开发一种环境友好的柑橘保鲜涂膜技术。

摘要：为探究分子拥挤对DNA-AgNCs抗真菌能力的影响及其对柑橘的保鲜作用，本实验先将DNA序列（5'-CCCCCCCCCCCC-3'）与AgNO₃溶液混合，以50%聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）200溶液模拟分子拥挤环境，制备DNA-AgNCs。以DNA-AgNCs为研究对象，以扩展青霉、黄曲霉、禾谷镰刀菌、串珠镰刀菌为模型，以孢子计数法测定DNA-AgNCs对四种孢子萌发的抑制率，用微量稀释法确定DNA-AgNCs对四种真菌的最低抑菌浓度（Minimal Inhibitory Concentration，MIC）。将DNA-AgNCs加入淀粉-壳聚糖基质中制备复合薄膜，通过拉伸实验、水接触角和抑菌圈实验探究其对薄膜力学性能、疏水性和抗菌性的影响，以涂膜的形式应用到柑橘保鲜，记录柑橘失重率、菌斑直径和感官评价。结果表明：分子拥挤DNA-AgNCs对孢子萌发的抑制作用优于正常DNA-AgNCs（P<0.05），MIC均在2.5 μmol/L内；加入分子拥挤DNA-AgNCs的薄膜的拉伸性能由4.729 MPa增加至7.300 MPa，断裂伸长率由51.399%增加至77.287%，水接触角由59.700°增加至66.717°，对四种真菌的抑菌圈分别为23.969、19.176、16.822和13.349 cm；将柑橘在添加分子拥挤DNA-AgNCs溶液中浸泡涂膜，于28 ℃贮藏14 d，失重率（23.8%）和病斑直径（2.3 cm）显著低于对照组（P<0.05），感官评价（52分）显著高于对照组（P<0.05）。因此，分子拥挤能够增强DNA-AgNCs的抗菌能力，所制得涂膜能很好地保持柑橘的贮藏品质。

PART.01

结果

本章节主要探讨了分子拥挤条件下合成的DNA-AgNCs的抗真菌能力及其在柑橘保鲜中的应用。研究结果显示，分子拥挤条件下的DNA-AgNCs对真菌孢子萌发的抑制率显著提高，且在复合薄膜中的应用能有效延缓柑橘的重量损失和病斑扩散，显著改善柑橘的贮藏品质。

图 1 DNA-AgNCs的吸光度表征

Figure 1. Absorbance characterization of DNA-AgNCs

图 2 正常DNA-AgNCs（A）和分子拥挤DNA-AgNCs（B）的电镜图像

Figure 2. Electron microscope images of normal DNA-AgNCs(A) and molecular crowding DNA-AgNCs(B)

表 2 两种DNA-AgNCs对四种真菌孢子萌发抑制率

Table 2. Inhibition rates of two DNA-AgNCs on four kinds of fungal spores

图 3 四种真菌与两种DNA-AgNCs培养3 d的OD值

Figure 3. OD values of four fungi and two DNA-AgNCs cultured for 3 d

注：不同大写字母表示组内差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示组间差异显著（P<0.05）；图9同。

图 4 四种真菌与两种DNA-AgNCs培养3 d的图片

Figure 4. Images of four fungi and two DNA-AgNCs cultured for 3 d

图 5 三种复合薄膜的SEM图像（插图为薄膜照片）

Figure 5. SEM images of three kinds of composite films （inset is film photo）

表 3 复合薄膜的力学性能和水接触角

Table 3. Mechanical properties and water contact angle of composite film

表 4 三种复合薄膜的抑菌圈直径

Table 4. Diameter of bacteriostatic zone of three kinds of composite films

图 6 复合薄膜对柑橘失重率的影响

Figure 6. Effects of composite film on weight loss rate of citrus

图 7 复合薄膜对柑橘病斑直径的影响

Figure 7. Effects of composite film on spot diameter of citrus

图 8 不同处理下柑橘14 d内外观变化

Figure 8. Appearance changes of citrus under different treatments in 14 d

图 9 复合涂膜对柑橘外观品质的影响

Figure 9. Effects of compound coating on appearance quality of citrus

PART.02

结论

本章节总结了分子拥挤条件下合成的DNA-AgNCs具有显著的抗真菌能力，尤其对扩展青霉的抑制效果显著，且能有效改善复合薄膜的性能。在柑橘保鲜应用中，该薄膜能有效延缓重量损失和抑制病斑蔓延，显著提高柑橘的保鲜效果和品质，为食品包装领域提供了新的应用方向。

引用本文：杜宁，陈旭，刘海燕，等. 分子拥挤增强DNA-AgNCs的抗真菌能力及其在柑橘保鲜中的应用[J]. 食品工业科技，2022，43（24）：347−354. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030350.

Citation: DU Ning, CHEN Xu, LIU Haiyan, et al. Antifungal Ability of DNA-AgNCs under Molecular Crowding and Its Application in Citrus Preservation[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(24): 347−354. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030350.

基金项目: 河北省重点研发计划项目（21372801D）。

通信作者简介

许文涛，教授，长期从事功能核酸、功能食品及生物安全评价方面的研究。入选“农业农村部专项人才计划青年英才”、“教育部新世纪人才”、“北京市科技新星”，中国农业大学“人才培育发展支持计划”青年新星A类及“功能核酸”青年科学家创新团队；北京理化分析测试技术学会核酸适配体交叉技术分会秘书长、北京市食品学会现代营养健康检测专业委员会主任委员，农业农村部农业转基因生物安全评价（食用）重点实验室副主任、农业农村部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室（北京）副主任、国家市场监督管理总局特医食品注册审评核查专家、保健食品现场核查专家、婴幼儿配方乳品配方注册咨询专家，第六届农业转基因安全委员会委员、北京市现代农业产业技术体系岗位科学家。连续入选爱思唯尔“全球前2%顶尖科学家，担任Journal of DNA and RNA research期刊主编，Food Biomacromolecules期刊副主编，Toxins、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology、Exploration、Mini-Reviews in Organic Chemistry、《生物物理及生物化学进展》、《生物技术通报》等期刊编委。主持国家自然基金面上项目、重大仪器专项等项目20余项。出版《Functional Nucleic Acids Detection in Food Safety》，《功能核酸》，《功能核酸生物传感器-理论篇》及“大国三农”十三五规划教材《食品安全快检技术》等中英文专著/教材10余部。发表学术论文350余篇，H指数为52，以第一完成人获国家授权发明专利95项，国际发明专利2项，转化20余项。获湖北省科学技术发明二等奖等科研奖励15项。近年来，加大科技成果转化进度，积极投身乡村振兴实践，促进农村产业融合发展，在全国多地牵头设立教授工作站3个、科技小院3个、博士农场2个。

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