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01
Introduction
随着全球食品消费量逐年增加，粮食安全已成为受到广泛关注的重大问题。近年来，全球营养不良率持续呈上升趋势。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的估计，2024年全球约8.2%的人口、共6.53亿人面临长期饥饿。7.33亿这一中位数估计值较2019年水平增加35.1%，凸显出实现“零饥饿”目标的进展明显停滞。以营养不足发生率衡量，这一趋势表明，在当前条件下，全球粮食安全目标正变得越来越难以实现。水果和蔬菜富含矿物质、维生素和抗氧化物质等必需营养成分，在人类营养中发挥重要作用。然而，由于高度易腐，在采后处理和贮藏过程中极易发生腐败，导致质量和数量显著下降。这种腐败不仅降低膳食多样性，特别是在依赖植物性食品的低收入地区，也造成经济损失。令人担忧的是，一些发展中国家仍有超过90%的易腐食品未实现冷藏，冷链基础设施不足或可靠能源供应缺乏造成了超过20%的采后损失。
预计2010—2050年全球食品需求将增长35%以上，而同期面临食品短缺风险的人口比例预计将在约−91%至+8%的范围内变化。2000—2020年，作为重要日常营养来源的水果和蔬菜分别增长了55%和65%。2021年全球农业产出小幅增长，水果产量达到9.10亿t，较2020年增长1.1%；蔬菜产量增长1.4%，达到12亿t。然而，这些产量增长被采后损失显著抵消，采后损失继续造成新鲜农产品可获得量的大幅净减少。
采后损失包括从收获开始到最终交付过程中发生的全部损失。目前估计，约13亿t、即全球食品产量约1/3的食品在供应链中损失或浪费。因此，通过可持续保鲜策略加强粮食安全已成为全球迫切需要解决的问题。操作不当、预冷不足以及贮藏过程温度调节不良等因素都会造成此类损失，而微生物污染是长期维持水果和蔬菜可保存性的最持久威胁。
真菌病原体是采后腐烂的主要因素，会引起快速腐败和产品质量急剧下降。扩展青霉（Penicillium expansum）、灰葡萄孢（Botrytis cinerea）和链格孢（Alternaria alternata）等被认为是造成这种劣变的主要病原体。有效控制这些真菌感染仍是一项艰巨挑战，特别是在贮藏和国际运输的关键阶段维持果实完整性方面。
长期以来，食品工业高度依赖合成化学物质来抑制腐败并延长货架期。然而，持续使用这些防腐剂，尤其是二氧化硫和亚硝酸盐，会引起对人体健康及食品整体营养完整性的显著担忧。除健康影响外，传统保鲜方法往往难以维持现代消费者要求的严格安全和质量标准。此外，对化学制剂的系统性过度依赖加速了细菌耐受性的出现，使传统微生物控制更加复杂。因此，迫切需要识别并应用兼顾有效性与消费者安全的新型“绿色”生物保鲜剂。
纳米技术与抗微生物肽（AMPs）的结合代表了食品保鲜的一种变革性方法。与传统化学处理不同，这些替代方法具有可忽略的毒性，并能够保持食品的感官和营养属性。纳米技术因能够改善食品可获得性，并在食品、水、农业、能源和电子医学等领域开发具有有益用途的创新产品而受到广泛关注。由于其抗菌特性，纳米技术在延长水果和蔬菜货架期方面也受到越来越多关注。已经研究了多种纳米材料，如金纳米颗粒（NPs）、铜纳米颗粒、银纳米颗粒（AgNPs）和铂纳米颗粒。其中，采用绿色方法合成的AgNPs具有显著抗菌性能和较为直接的制备过程，因此被视为一种有前景的水果和蔬菜保鲜技术。与铂和金纳米颗粒相比，AgNPs对Klebsiella属、Staphylococcus属、Pseudomonas属和Bacillus属等表现出更高的抗菌效能。
本综述对基于AgNPs的抗真菌肽（AFPs）作为一种新的食品保鲜方法的潜力进行批判性分析，重点讨论其有效性、安全性以及使用中的潜在风险和收益。在AgNPs合成过程中，银离子通常来源于AgNO₃等银盐前体，并被还原为单质金属态（Ag⁰）。这种还原可由多种还原方式或还原剂促进，包括物理方法、化学还原剂和植物提取物，从而导致稳定AgNPs的成核和生长。银是制备过程中的基本起始物种，而在抗微生物和抗真菌应用中具有生物活性和功能作用的实体是中性金属AgNPs。这些纳米颗粒具有较高的表面积/体积比和量子效应等理化特征，与溶解态银离子显著不同。
02
Results and discussion
AgNPs的合成
AgNPs通常通过物理化学或生物途径合成，各方法的分类取决于所采用的特定还原剂和能量来源。AgNPs的不同合成途径汇总于表1，其过程的概念性概览见图1。虽然化学、物理和生物合成策略均广泛用于AgNPs制备（表1），但其实际应用价值存在较大差异。每种方法均具有不同的优势和局限，最终决定其在食品工业敏感应用中的适用性。
表1 AgNPs的3 种合成方法
化学合成方法可以精确控制纳米颗粒的尺寸、形貌和重复性，因此在实验室规模制备中具有较高可靠性。然而，硼氢化钠和肼等有毒还原剂会带来环境和安全问题，尤其是在食品相关应用中。包括蒸发—冷凝和激光烧蚀在内的物理合成方法能够在不使用化学污染物的情况下制备高纯度纳米颗粒。尽管具有这一优势，但这些技术能耗高、需要专用设备，而且由于运行成本较高，通常不太适合食品相关的大规模工业应用。相比之下，生物合成方法利用植物提取物、微生物或生物分子作为还原剂和稳定剂，是一种环境友好且可持续的替代方法。由于毒性较低且具有生物相容性，这些方法对食品保鲜应用尤其具有吸引力。然而，其通常存在粒径控制有限、合成条件变异以及规模化困难等问题。因此，选择适当的合成方法取决于对控制能力、成本、安全性、环境影响以及具体应用要求的平衡，尤其是在考虑其用于食品保鲜系统时。
图1 AgNPs主要合成方法示意图
化学合成方法
AgNPs最常见的合成策略是使用无机或有机还原剂对银前体（通常为银盐）进行化学还原，并通过稳定剂或封端剂维持胶体稳定性。常用还原剂包括硼氢化钠、柠檬酸钠、抗坏血酸盐和N,N-二甲基甲酰胺；其他可用体系还包括肼、氢化物、没食子酸以及聚乙二醇嵌段共聚物等。Lin等指出，烷硫醇和长链羧酸常作为封端剂调控纳米结构的形貌。
过氧化氢（H₂O₂）还可用于促进特定形貌纳米颗粒的形成。通过调节H₂O₂浓度，研究者获得了直径约15~18 nm的三角形、球形及准球形纳米颗粒，并通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）进行验证。NaBH₄等强还原剂能够实现快速还原，但往往造成较宽的粒径分布；抗坏血酸等温和还原剂则有利于实现较受控的合成。Gao等采用两步法，先以NaBH₄还原，再以抗坏血酸还原残余Ag⁺，并发现增加抗坏血酸用量可直接提高产率。
柠檬酸钠反应活性相对较低，但与甘油在100 ℃条件下联合使用时可以有效还原银离子，形成约30 nm的稳定颗粒。该方法可制得高浓度银水溶胶（>1 000 g/L），X射线光电子能谱（XPS）和热重分析（TGA）证实了柠檬酸盐来源配体的封端作用。总体而言，合理的封端策略能够增强颗粒保护作用并优化反应动力学。
化学合成AgNPs后再进行药物功能化也是常见方法。Masri等将维格列汀与AgNO₃按1:1混合10 min，再加入硼氢化钠水溶液，制得稳定的维格列汀偶联AgNPs。药物功能化AgNPs的稳定性取决于药物与AgNO₃前体的比例；制霉菌素、氟康唑和利福平的理想药物/金属偶联比为4:1，而仅利福平体系中1:1比例最为成功。药物分子中的羟基、三唑、羧基和酚羟基等官能团有利于其吸附到AgNPs表面。具有酸性酚羟基的利福平偶联后可能造成纳米颗粒聚集；酸性环境中，纳米颗粒易从环境中吸收质子，削弱配体与颗粒表面的接触。Li等还发现，奥司他韦涂层可使AgNPs粒径由约3 nm降低至2 nm。
总体而言，溶液中金属盐还原法是目前最常用的纳米颗粒合成方法之一，尤其在AgNPs研究中应用广泛，并在实验室条件下表现出良好可靠性。该方法通常能较精确地调节颗粒尺寸、形貌和化学组成，但其规模化受到成本较高以及NaBH₄等有害化学品带来的环境问题限制，因此大规模制造时还需兼顾经济性和生态影响。
物理合成方法
物理合成通常不需要化学氧化剂，有利于简化后续纯化并减少化学污染。Rodriguez-Sanchez等采用电化学方法验证了该技术的可行性：将银阳极溶解于含四甲基铵盐的乙腈溶液中，制得2~7 nm的AgNPs，并经TEM确认。电化学法的一项重要优势是可通过调节电流密度控制AgNPs尺寸；较高电流密度会产生更高过电位，促进快速成核，从而形成更小的纳米颗粒。表2比较了几种物理合成方法的优势和局限。
表2 物理合成方法的比较优势与局限
声化学合成方法
已有大量研究报道采用声化学方法合成AgNPs。Dawadi等通过AgNO₃分解制备AgNPs：在氩—氢气氛下对AgNO₃水溶液超声60 min，形成约20 nm的无定形AgNPs，并经粉末X射线衍射（XRD）、电子顺磁共振谱和TEM表征。Zhu等采用脉冲声电化学方法，在含次氮基三乙酸盐的AgNO₃水溶液中成功合成10~20 nm的AgNPs。
纳米笼辅助制备AgNPs
某些化合物中的纳米笼、聚合物基质和超笼结构可为Ag⁺还原提供反应位点，同时对纳米颗粒起到限域和保护作用，从而提高稳定性并调控粒径。因此，纳米笼辅助合成有望用于制备尺寸较小且稳定的银纳米复合材料。Zhang等认为，沸石纳米笼中规则排列的微孔可形成一种声学屏障，在AgNO₃离子交换溶液中，通过压实八面沸石膜（作为CZFMEs-FAU改性电极）的电化学还原过程抑制AgNPs团聚。
通过调节CZFMEs-FAU中的银交换程度，可以控制AgNPs尺寸以及其在沸石内部或外部的生成位置，TEM显示可获得约1~2 nm的AgNPs。另有研究利用纳米笼构建新型银纳米杂化材料，通过聚酰胺网络聚合物还原AgNO₃形成银纳米杂化颗粒，平均直径约4.34 nm。
固体载体介导过程合成AgNPs
固体载体介导法是获得均匀分散、功能化AgNPs的一种潜在技术。Zhao等以氧化石墨烯为固体基底、聚乙二醇为稳定剂，在微波场中进行反应。结果表明，氧化石墨烯可作为稳定的支撑和附着基底，促进银离子原位还原并抑制AgNPs团聚。AgNO₃在固体基质形成后发生还原，介导材料具有较大的比表面积和内部孔隙。SEM观察显示，纳米颗粒被包埋在介孔基质内部孔道中，粒径可达20 nm。Lokanathan等报道，以纤维素纳米晶介导，在水相中用NaBH₄还原AgNO₃，可制得直径1~20 nm的AgNPs，并经TEM证实。Cai等还报道了一种简便方法：在室温条件下，以二氧化硅球为基底，在NaOH存在下使用乙醇还原硝酸银，无需额外稳定剂。
机械球磨（MM）合成方法
机械球磨通常将适量粉末物料（多为元素原料与合适研磨介质的组合）置于高能球磨机中，使颗粒在高能机械作用下形成新相并减小粒径。可采用多种球磨模式，例如研磨球自由落下撞击物料，或沿筒体表面以平行层形式滚动。机械球磨适用于纳米颗粒的大规模制备，成本相对较低。球磨过程中由研磨球向粉体传递的能量决定了机械球磨或机械合金化动力学；影响能量传递的因素包括球磨机类型、球料比、转速、研磨球尺寸与分布、湿磨或干磨方式、温度以及运行时间等。
蒸发—冷凝合成方法
AgNPs还可采用蒸发—冷凝物理法制备，即将块体银转化为蒸气后再冷凝形成纳米颗粒。该过程通常在惰性气氛或真空条件下进行，以避免氧化并实现对颗粒形成过程的调控。该方法无需稳定剂或还原剂，因此能够减少化学杂质，并可获得尺寸较一致的纳米颗粒。惰性气体冷凝法通常通过快速冷却银蒸气形成AgNPs，其最终尺寸和形貌主要受温度、压力和冷却速率影响。
生物合成方法（AgNPs绿色合成）
在绿色化学中，可使用酶、植物化学物质和不同聚合物等有机产物作为封端和还原介质，以替代AgNPs合成中使用的NaBH₄等潜在有害化学物质。来自植物根、花、叶和代谢物的各种提取物，以及微生物及其胞外和胞内酶，均被广泛用于获得合成所需的还原剂；可生物降解聚合物也参与其中，如图2所示。
图2 AgNPs生物合成方法示意图
利用微生物合成
利用细菌和真菌等微生物制备AgNPs时，常涉及细胞膜氧化还原蛋白参与表面合成。在真菌介导的AgNPs合成中，细胞膜、细胞壁以及酶和蛋白质等生物分子均可能参与反应，该过程与细胞壁中的电子穿梭体醌类有关。Fusarium属可发生胞内和胞外AgNPs形成：细胞表面的静电作用首先富集银离子，随后由细胞壁相关酶的催化活性促进其还原。真菌蛋白和多肽中的游离氨基或半胱氨酸残基可通过静电相互作用稳定合成后的AgNPs。蒽醌和萘醌可作为氧化还原中心及电子穿梭体，在Fusarium oxysporum和Fusarium semitectum的生物还原过程中，通过NADPH依赖型硝酸还原酶促进银离子还原为AgNPs。已有多种真菌用于胞外合成不同粒径的AgNPs，例如Aspergillus niger、Cryptococcus laurentii和Rhodotorula glutinis等，AgNPs-Asp粒径约(40 ± 5) nm、AgNPs-Rho约(15 ± 8) nm。
利用包括细菌、真菌和藻类在内的微生物制备纳米颗粒，由于具有环境友好性，可作为传统方法的一种高效且环境友好的替代方案。然而，微生物法用于大规模生产存在困难，因为需要时间培养微生物、维持理想生长条件并防止污染。此外，该过程的效率可能低于化学或物理过程，从而限制其工业应用的经济可行性。大规模微生物培养还可能需要大量资源和能源，从而削弱其环境优势。
用于合成的可生物降解聚合物
壳聚糖（CS）是一种来源于海洋生物硬质外骨骼的线性多糖，可同时作为还原剂和稳定剂用于AgNPs合成。淀粉糊与NaOH组成的体系也可用于AgNPs制备，因为碱性条件可使淀粉液化而不引起明显破坏；相反，未经改性的高分子量淀粉可在较长时间内抑制颗粒聚集。
不同植物部位的提取物可制备不同尺寸的AgNPs。例如，Salacia chinensis树皮提取物可形成40~80 nm颗粒，Brassica rapa L.叶提取物形成5.7~24.4 nm颗粒，Semecarpus anacardium、Glochidion lanceolarium、Enicostemma axillare（15~20 nm）、Bridelia retusa以及Cannabis sativa提取物（20~40 nm）均可作为稳定剂、还原剂和包覆剂。植物提取物含有三萜、多酚、生物碱、甾体和单宁等多种抗氧化物质，这些物质被认为可促进AgNO₃还原为AgNPs。纤维材料可作为植物提取物法制备AgNPs的稳固载体；通过调节提取物浓度，可一定程度控制颗粒尺寸。此外，提高反应温度通常能够加速银离子的还原过程。
植物提取物介导AgNPs形成对pH和温度较为敏感，这两项因素会影响纳米颗粒的稳定性、形状和尺寸。碱性pH可提高还原动力学，促进形成更小、更均一的颗粒；酸性pH下由于成核减少，往往形成更大且易聚集的颗粒。升高温度也可加快银离子还原并促进小粒径颗粒形成，但过高温度可能破坏植物中的生物活性成分，从而影响稳定性和形貌。一项温度敏感型方法以叶提取物为还原剂，将硝酸银转化为银颗粒；银离子向AgNPs的转化率由60 ℃时约45%提高至90 ℃时100%，并通过颗粒融合形成三角形银纳米片和球形颗粒。与化学方法相比，植物法制造产生的不利环境影响可忽略不计。然而，植物提取物组成存在天然变异，其活性植物化学物质浓度受物种、栽培条件和季节变化影响，可能造成粒径和产品质量波动，给工艺准确性和工业化稳定性带来挑战。
AgNPs的表征紫外-可见
UV–Vis可利用表面等离子体共振特征对AgNPs合成初期的形成过程进行判断，并辅助分析颗粒形状、分布和尺寸。较小的球形AgNPs通常在约400 nm处出现较窄吸收峰。颗粒发生聚集后，吸收强度可能降低、峰形变宽，并在更长波长处出现次级吸收峰；吸收峰展宽程度可反映溶液中AgNPs粒径分布的离散程度。胶体AgNPs的光学性质与粒径和形貌密切相关，因此合成过程中溶液颜色变化也可作为反应进程的直观指示。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）
FTIR可用于分析代谢物和化学物质在AgNPs还原与封端过程中的作用，并判断颗粒表面是否存在有机残留。该技术基于红外电磁辐射与分子键相互作用所产生的伸缩和弯曲振动，常用波数范围约为4 000~400 cm⁻¹。FTIR检测快速、成本较低、非破坏性且重复性较好，但对纳米尺度结构的直接解析能力有限，主要提供定性信息。相关研究利用FTIR识别了羰基、酰胺基和羟基等可能参与还原、去除或稳定AgNPs的官能团。
动态光散射（DLS）
DLS是一种非侵入式粒径测定技术，可用于微米和纳米尺度颗粒。该方法采用单色光源（通常为激光）照射颗粒，记录因布朗运动引起的散射光强波动，并基于Stokes–Einstein方程计算粒径。DLS对单分散体系效果较好，常用于评价受表面活性剂、稳定剂、封端层和电双层影响的流体动力学粒径。
扫描电子显微镜（SEM）
SEM通过电子束扫描观察纳米颗粒的表面形貌、尺寸、聚集状态和分布，可在纳米尺度获得高分辨率图像，并用于显示生物基质作用或AgNPs包埋状态。其局限在于样品通常需要干燥并具备导电性，而且范德华作用造成的团聚可能影响粒径测量准确性。
X射线衍射（XRD）
晶体组分具有独特的XRD图谱，可作为材料鉴定和结晶度评价的标志。粉末衍射标准联合委员会（JCPDS）管理用于识别晶态物质的标准卡片。JCPDS No. 04–0783对应面心立方Ag，而JCPDS No. 01–076–1489对应Ag氧化物。衍射峰可指示材料中的相污染，这可能源于AgNPs在真空冷冻干燥过程中发生氧化。还可利用衍射峰并采用Scherer方程（而非Debye-Scherrer方程）计算AgNPs的晶粒尺寸。
X射线光电子能谱（XPS）
XPS可用于分析纳米颗粒的元素组成、相对含量以及表面污染信息。约3 keV处的银相关发射峰可用于确认银晶粒存在，而缺少额外杂峰可作为颗粒纯度较高的证据。碳、氧峰可能来源于颗粒表面参与作用的代谢物，也可能与AgNPs氧化有关。
原子力显微镜（AFM）
AFM是一种用于纳米尺度三维结构表征的高分辨率技术，利用带探针的悬臂梁对样品表面进行扫描。该方法可测定纳米颗粒的体积和高度，分析三维拓扑结构，并能够观察需保持水合状态的颗粒及其分布、分散程度和形状、尺寸差异。
透射电子显微镜（TEM）
TEM通过电子束与超薄样品相互作用，可在纳米尺度获得粒径、形状、聚集状态、形貌及分布等高分辨率图像，还可用于观察封端剂作用以及AgNPs中代谢物包覆或结合情况。其不足是超薄样品制备费时费力，需要高真空环境和专业操作，且对均一样品获得的结果通常更可靠。高分辨TEM（HRTEM）的相位衬度模式能够进一步观察纳米颗粒的原子排列，并显示晶体缺陷。
AgNPs表征对于理解其物理、化学和生物学性质至关重要，这些性质直接决定其在水果保鲜等应用中的效能。不同表征技术具有互补性，例如TEM可获得高分辨率形貌图像，DLS则适合评价溶液中颗粒粒径和稳定性。为了提高结果的重复性并支持规模化应用，应建立更加明确、标准化的表征程序，因为实验条件变化可能造成结果不一致。虽然XPS和Zeta电位分析有助于深入理解表面化学和胶体稳定性，但本文所选植物法AgNPs研究中相关完整数据较少，因此综述重点仍集中在UV–Vis、TEM和XRD等常见表征。未来研究应进一步结合XPS和Zeta电位测定，系统阐明纳米颗粒表面组成与稳定性，因为这些因素会直接影响其生物活性和聚集行为。
AgNPs与天然组分的组合
CS经不同官能团修饰后，可作为一种常见的糖类生物聚合物，用于保持蔬菜和水果的营养价值。CS具有酸碱平衡特性，是由（1,4）连接的2-氨基脱氧-β-D-葡聚糖构成的线性多糖，含1 个主要氨基和2个游离羟基。用稀酸溶液溶解时，带正电的氨基可有效与带负电的聚合物材料和细胞表面结合。由于具有良好的成膜性和生物相容性，CS被广泛用作新鲜农产品保鲜的可食性涂膜。
Kefiran由D-葡萄糖和D-半乳糖等比例组成，是具有凝胶化、成膜和质构调节性能的天然多糖，例如可影响乳凝胶的黏度和黏弹性，因此适用于食品包装。但Kefiran膜机械强度不足、透湿率较高，是其应用中的突出问题。羧甲基纤维素（CMC）是一种由β-D-葡萄糖单元构成的线性水溶性纤维素衍生物，原料成本低、透明、低毒，且具有选择性成膜性能。
金属纳米颗粒（MNPs）容易与多种抗生素产生联合效应，因此可用于增强传统及现代抗生素的抗菌活性。绿色化学合成可改善MNPs的生物相容性，使其具有作为感染性疾病辅助干预材料的潜力。近年来，蛋白质、核酸和多糖越来越多地被用作封端剂，以实现纳米颗粒的功能化与稳定。胞外多糖（EPS）兼具环境优势和生物相容性，可用于MNPs合成。例如，来自Rhodotorula mucilaginosa UANL-001L的EPS被用于制备银基纳米生物复合材料，并显示出对临床重要病原菌更强的抗生物膜和抗菌效能。表3总结了AgNPs及其涂层纸和薄膜在水果保鲜应用中的关键研究。
表3 AgNPs涂层纸及薄膜应用研究
含AgNP的可食性涂膜制备
采后新鲜食品易受到多种真菌侵染而发生腐败，显著影响品质并缩短货架期。蛋白质膜、多糖膜等可食性涂层可覆盖在果实表面，以抑制真菌、酵母和霉菌等主要腐败微生物的增殖。此类涂层对微生物的抑制效果主要取决于涂膜材料类型、添加量和膜性能，以及复合纳米颗粒的形状、尺寸、螯合作用、释放行为和活性化学特性等。
CS包埋AgNPs对A. flavus、Aspergillus terreus和P. expansum等真菌的抑制作用也已有报道。随着AgNPs浓度提高，C. albicans等真菌的抑菌圈明显增大；但浓度过高时颗粒聚集会降低AgNPs与真菌细胞壁的接触，从而削弱抗真菌效果。这表明纳米颗粒尺寸和使用浓度是决定抗真菌处理效能的关键因素。
AgNPs与肽类的组合
AMPs的作用机制尚未得到充分理解，因为已发表的结果显示其可产生细胞外和细胞内作用。由于其生化特性，多肽与微生物磷脂膜的相互作用已有报道。结构、两亲性电荷和疏水性等内在特征不同于单纯氨基酸序列，这些特征通过表面包层扩展形成的特定变薄层发挥作用。
多项研究提出，AFPs可在细胞膜上形成通道、孔洞和裂隙。所谓“地毯模型”认为，AFPs先吸附并铺展于磷脂膜表面形成类似地毯的结构，继而破坏膜完整性；另有“环形孔”模型认为，多肽与磷脂双层发生特定排列并形成孔道。此外，多肽还可能表现出类似洗涤剂的作用，使膜结构解体并导致不同离子释放。
图3 AgNPs和AFPs抗真菌机制示意图
复合材料中Ag⁺的释放机制与行为
研究者在室温灭菌水中考察了DATNFC@Ag15薄膜的Ag⁺释放行为。蒸馏水体系能够提供基础机制信息，但不能完全代表果汁等真实食品基质；真实食品中的pH、离子强度和有机组分会显著影响Ag⁺释放和AgNPs稳定性。例如，果汁的酸性pH和较高离子浓度可能增强Ag⁺溶出或改变颗粒聚集行为。因此，虽然蒸馏水研究可作为基础评价，但要准确预测水果保鲜过程中的Ag⁺释放和抗微生物效能，还需要在更复杂的食品环境中进行验证。
在相关试验中，将0.05 g薄膜置于含50 mL水的密封管内，于37 ℃孵育；随后取出薄膜并转移至另一个含50 mL新鲜水的试管中，在37 ℃继续处理48 h。该过程持续32 天，所得溶液于4 ℃保存，并用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定Ag⁺浓度。结果提示，即使在较低浓度下AgNPs也可表现出较强抗菌效能。但AgNPs应用的一个重要限制是Ag⁺释放存在时间尺度约束。采用ICP-OES评价DATNFC@Ag15在水中的累积Ag⁺释放量和释放速率后发现，32 天总释放量约为10.06%，显著低于另一研究报道的16 天约97.0%的释放水平。
聚乙二醇（PEG）修饰显著提高了纳米复合材料在生理流体中的稳定性。因此，氧化石墨烯（GO）-PEG-Ag在多种流体中经10 000 × g离心5 min后仍表现出有效分散，从而显著提高其实用性。此外，改进方法采用AgNH₃作为AgNPs前体并以微波辐照作为加热机制，在3 min内即可在纳米复合材料上形成高密度、小尺寸且均匀分布的AgNPs，无需额外还原剂或表面活性剂。对即时和长期抗菌活性及细胞毒性的系统评价表明，与GO-Ag相比，GO-PEG-Ag具有更优的抗菌性能和更高的生物相容性。GO-PEG-Ag复合材料表现出显著稳定性和持久抗菌效能，两者呈正相关。利用TEM、荧光染色、蛋白质外流试验以及ATP和ROS检测系统阐明了GO-PEG-Ag的抗菌机制，结果表明其独特物理性质会破坏细胞完整性、诱导ROS产生、造成细胞质泄漏并削弱细菌代谢，最终导致细菌裂解。所合成的GO-PEG-Ag纳米复合材料是一种强效抗菌纳米材料，可能具有显著的抗感染潜力，特别是针对生物医学和公共卫生领域日益增加的耐药菌株。
03
结论
总之，基于AgNPs的AFPs作为创新型偶联体系显示出良好前景。AgNPs与AFPs的联合效应为传统抗真菌处理提供了一种可持续替代方案，并可应用于农业和医学领域。仍需进一步研究这些复合物的毒性、稳定性和作用机制问题。全面了解纳米颗粒与多肽之间的相互作用，将促进其在医学和农业用途中的应用。
A silver nanoparticles based anti-fungal peptides system for fruit preservation: synthesis, characterization, applications and safetyTasneem Akram, Jian Jin* & Ahmad Ishaq Sani
College of Life Sciences and Agri-Forestry, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 621010, China
*Corresponding author.
Abstract
Food security is a growing global concern, with postharvest losses significantly affecting fruit and vegetables availability. A major factor contributing to these losses is microbial contamination, which necessitates the development of effective and sustainable preservation techniques. Silver nanoparticles (AgNPs) have appeared as promising antimicrobial agents due to their high stability and broad-spectrum activity. This review critically examines the synthesis, characterization, and antifungal efficacy of AgNPs, particularly in combination with natural antifungal peptides and phytochemicals. Various synthesis methods, including chemical, biological, and physical approaches, are explored, highlighting the advantages of green synthesis for eco-friendly applications. The molecular mechanisms of AgNPs-induced antimicrobial action, with emphasis on membrane disruption, reactive oxygen species generation, and intracellular damage. The synergistic effects in edible coating films, and their role in extending shelf life by inhibiting microbial growth are analyzed. Additionally, the combination of AgNPs with biodegradable polymers and their influence on food safety are discussed. While AgNPs offer significant potential in food preservation, challenges related to regulatory, toxicity, and safety approval must be addressed to ensure their widespread application. Future study should focus on optimizing nanoparticle synthesis for enhanced stability, reduced toxicity, and improved biocompatibility.
Reference:
Akram, T., Jin, J. & Sani, A.I. A silver nanoparticles based anti-fungal peptides system for fruit preservation: synthesis, characterization, applications and safety. Agric. Prod. Process. Sto. 2, 45 (2026). https://doi.org/10.1007/s44462-026-00079-z
文章翻译：王立磊（实习）
编辑：王佳红；责任编辑：孙勇
封面图片来源：摄图网
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