柑橘，以其豐富的品種、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味深受消費(fèi)者喜愛，是我國(guó)南方重要的經(jīng)濟(jì)作物。然而，一場(chǎng)看不見的“藍(lán)色危機(jī)”正悄然威脅著這份甜蜜的產(chǎn)業(yè)。由擴(kuò)展青霉(Penicillium expansum)引起的柑橘青霉病，是導(dǎo)致采后柑橘腐爛、品質(zhì)下降并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的主要元兇之一。更令人擔(dān)憂的是，擴(kuò)展青霉還能產(chǎn)生桔青霉素和展青霉素等霉菌毒素，直接威脅食品安全和人體健康。目前，化學(xué)殺菌劑仍是防治采后青霉病的常用手段，但長(zhǎng)期大量使用不僅帶來環(huán)境危害，更易導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生耐藥性，使得防治效果大打折扣。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，開發(fā)新型、高效且環(huán)境友好的殺菌劑和殺菌方法，為柑橘果實(shí)構(gòu)筑一道堅(jiān)固的“防霉墻”，已成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。

正是在此背景下，一項(xiàng)發(fā)表于《LWT - Food Science and Technology》的研究為我們帶來了創(chuàng)新的解決方案。西南大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將目光投向了納米材料與光熱治療的交叉領(lǐng)域。他們巧妙地利用天然酚類化合物（如單寧酸、橙皮苷和沒食子酸）作為還原劑，成功制備了具有光熱轉(zhuǎn)換性能的Cu_2-xSe納米顆粒。這些納米顆粒在第二近紅外窗口（NIR-II, 1064 nm）激光照射下，能高效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，好比一個(gè)個(gè)微小的“納米加熱器”。研究旨在探究這種新型納米材料本身及其聯(lián)合近紅外光輻照，在防治擴(kuò)展青霉及其導(dǎo)致的柑橘采后腐爛方面的效果與機(jī)制，并評(píng)估其對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響，以期找到一種超越傳統(tǒng)化學(xué)防治的新途徑。

為開展此項(xiàng)研究，作者團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了幾項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)方法。首先，他們以天然酚類化合物為還原劑和穩(wěn)定劑，通過改良的化學(xué)還原法合成了三種酚類-Cu_2-xSe納米顆粒（TA-, HD-, GA-Cu_2-xSe NPs），并利用掃描/透射電子顯微鏡(SEM/TEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)等對(duì)其形貌、尺寸、晶體結(jié)構(gòu)和元素價(jià)態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)表征。同時(shí)，通過監(jiān)測(cè)納米顆粒溶液在1064 nm激光照射下的溫升，評(píng)估了其光熱轉(zhuǎn)換性能、濃度與功率密度依賴性以及光熱穩(wěn)定性。在生物學(xué)評(píng)價(jià)方面，研究采用了微量肉湯稀釋法測(cè)定最小抑菌濃度(MIC)和最小殺菌濃度(MFC)，通過牛津杯法測(cè)定菌落生長(zhǎng)直徑，并統(tǒng)計(jì)孢子產(chǎn)量，系統(tǒng)評(píng)估了納米顆粒在體外對(duì)擴(kuò)展青霉的抑制效果。為了深入揭示其抗真菌機(jī)制，研究人員結(jié)合了多種熒光染色技術(shù)：采用鈣白熒光染色(CFW)評(píng)估細(xì)胞壁完整性，碘化丙啶(PI)染色評(píng)估細(xì)胞膜完整性，JC-10熒光探針檢測(cè)線粒體膜電位變化，并使用活性氧(ROS)檢測(cè)試劑盒探測(cè)細(xì)胞內(nèi)ROS水平。此外，通過掃描電鏡直接觀察了經(jīng)處理后的菌絲體形態(tài)變化。在果實(shí)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，研究選用“愛媛38號(hào)”柑橘（購(gòu)自浙江黃巖天口福家庭農(nóng)場(chǎng)，采后未經(jīng)任何化學(xué)處理）進(jìn)行創(chuàng)傷接種，模擬自然感染過程，定期測(cè)量病斑直徑，并系統(tǒng)測(cè)定了處理后果實(shí)的硬度、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)、抗壞血酸(Vc)及總酚含量，以綜合評(píng)價(jià)納米顆粒處理對(duì)果實(shí)腐爛的抑制效果及對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響。

研究人員成功合成了三種近球形、尺寸均一的酚類-Cu_2-xSe納米顆粒，其中以單寧酸制備的TA-Cu_2-xSe NPs尺寸最小（約18.73 nm）。表征證實(shí)所合成顆粒為Cu_2-xSe晶體，且銅、硒元素以混合價(jià)態(tài)（Cu⁺/Cu²⁺， Se⁰/Se^2-）存在。這些納米顆粒在NIR-II區(qū)（~1100 nm）有顯著吸收，并在1064 nm激光照射下表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，溫升可達(dá)23.3 °C (0.5 W/cm², 6 min)，且性能呈濃度與功率密度依賴性，并具有良好的光熱穩(wěn)定性。

體外抗真菌實(shí)驗(yàn)表明，三種酚類-Cu_2-xSe NPs對(duì)擴(kuò)展青霉均具有抑制活性，其中TA-Cu_2-xSe NPs的抑制效果最佳，其MIC為30 mg/mL。納米顆粒單獨(dú)處理可濃度依賴性地抑制擴(kuò)展青霉菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)。至關(guān)重要的是，聯(lián)合1064 nm NIR輻照能顯著增強(qiáng)所有納米顆粒的抗真菌效果，導(dǎo)致菌落直徑更小、孢子產(chǎn)量更低。這證明納米顆粒的光熱轉(zhuǎn)換性能能夠有效提升其殺菌效力。

通過機(jī)制探究發(fā)現(xiàn)，酚類-Cu_2-xSe NPs的抗真菌作用是多途徑的。掃描電鏡觀察顯示，處理后的菌絲體表面變得粗糙、皺縮甚至扭曲。PI染色結(jié)果表明，納米顆粒處理破壞了真菌細(xì)胞膜的完整性，且損傷程度隨濃度增加而加劇，聯(lián)合NIR輻照后損傷更甚。CFW染色提示，納米顆粒聯(lián)合NIR處理可能影響了細(xì)胞壁的成分或結(jié)構(gòu)。有趣的是，ROS檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)處理組有顯著的ROS積累，研究人員推測(cè)這與納米顆粒中Cu⁺、Se⁰等不穩(wěn)定價(jià)態(tài)元素可清除ROS有關(guān)。JC-10染色結(jié)果則清晰地表明，納米顆粒處理會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)展青霉線粒體膜電位顯著下降，表明引起了線粒體功能障礙，且NIR輻照加劇了這一效應(yīng)。因此，抗真菌機(jī)制主要?dú)w因于對(duì)真菌細(xì)胞壁/膜結(jié)構(gòu)的破壞以及誘導(dǎo)線粒體功能失調(diào)。

在柑橘果實(shí)體內(nèi)接種實(shí)驗(yàn)中，酚類-Cu_2-xSe NPs處理能有效延緩由擴(kuò)展青霉引起的青霉病病斑擴(kuò)展，且效果呈濃度依賴性。TA-Cu_2-xSe NPs的防治效果最好。聯(lián)合NIR輻照處理后，各濃度納米顆粒組的病斑直徑均顯著小于單獨(dú)納米顆粒處理組，證實(shí)了光熱效應(yīng)的協(xié)同增強(qiáng)作用。

研究不僅關(guān)注防病效果，還系統(tǒng)評(píng)估了對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響。接種擴(kuò)展青霉會(huì)加速果實(shí)軟化，并導(dǎo)致TSS、TA、Vc及總酚含量下降。而酚類-Cu_2-xSe NPs處理，特別是高濃度(2MIC)處理，能顯著延緩果實(shí)軟化，并使上述品質(zhì)指標(biāo)的含量維持在接近未接種健康果實(shí)的水平。聯(lián)合NIR輻照處理后，對(duì)果實(shí)品質(zhì)的維持效果更佳，幾乎能達(dá)到健康果實(shí)的品質(zhì)水平，表明該處理策略在防病的同時(shí)能很好地保持果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)與商品價(jià)值。

本研究成功開發(fā)了一種基于天然酚類化合物還原制備的Cu_2-xSe光熱納米顆粒。該材料兼具良好的抗真菌活性和NIR-II光熱轉(zhuǎn)換性能。研究發(fā)現(xiàn)，納米顆粒單獨(dú)使用即可通過破壞擴(kuò)展青霉的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁及引致線粒體功能障礙來抑制其生長(zhǎng)，而聯(lián)合1064 nm NIR輻照可利用其光熱效應(yīng)顯著增強(qiáng)這種抗真菌活性。在柑橘果實(shí)模型中，該策略不僅能更有效地延緩青霉病引起的腐爛，還能較好地維持果實(shí)采后的硬度、糖酸、維生素和抗氧化物質(zhì)含量，綜合保鮮效果優(yōu)于單獨(dú)使用納米顆粒。

該研究的創(chuàng)新性與重要意義在于：在方法學(xué)上，首次引入天然酚類化合物參與合成Cu_2-xSe NPs，提升了材料的生物相容性；在應(yīng)用層面上，開創(chuàng)性地將NIR-II光熱治療策略與納米材料結(jié)合，應(yīng)用于果蔬采后真菌病害的防治領(lǐng)域。這為解決化學(xué)殺菌劑耐藥性難題提供了新思路，展示了一種“納米材料+物理光熱”協(xié)同作用的綠色保鮮新策略，為未來開發(fā)高效、低殘留、低風(fēng)險(xiǎn)的農(nóng)產(chǎn)品采后保鮮技術(shù)奠定了重要的實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)，具有廣闊的轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景。當(dāng)然，研究也指出，未來走向?qū)嶋H應(yīng)用前，仍需對(duì)納米材料進(jìn)行系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全性與殘留評(píng)估，并解決大規(guī)模操作中精準(zhǔn)靶向施用的工程化挑戰(zhàn)。