每三份果蔬，就有一份烂在枝头到货架的路上

全球约 30% 的鲜果因采后损耗而无法到达餐桌，病原微生物侵染、生理失水与内源代谢老化是三大主因。传统冷藏耗能高、气调设备昂贵、合成防腐剂存在安全隐患，而石油基塑料包装又面临环保与添加剂迁移难题。

基于食品级固体颗粒稳定的 Pickering 乳液可食用涂层，能够在果面构筑致密屏障，同时阻隔水分蒸发、微生物侵染与氧化，成为兼具安全与环保的新策略。然而，该涂层的制备长期面临两难：传统搅拌法粒径分布宽、批次重复性差；微流控造粒虽精准但通量低、难放大；超声乳化通量高却不易保证颗粒单分散性。

为破解这一难题，常州大学王建浩教授团队提出了 “两段式”联用策略：先利用微流控精准合成纳米颗粒，再通过超声高通量制备 Pickering 乳液，最后与壳聚糖复合成膜，实现了精度与通量的优势互补。

一、微流控"造粒"：更细、更均一的卵清蛋白–香芹酚纳米颗粒

纳米颗粒的核心原料为两种食品级组分：卵清蛋白（OVA，蛋清主要蛋白） 廉价且兼具两亲性，适度加热后分子链展开，更易吸附至油水界面；香芹酚（carvacrol） 为天然植物源酚类，兼具广谱抑菌与自由基清除能力，但因水溶性极差难以直接融入水相涂层。

团队采用 Y 型玻璃微流控芯片（通道宽 200 μm、深 100 μm），使卵清蛋白水相与香芹酚乙醇相在微米尺度快速混合，通过反溶剂沉淀与原位热变性一步完成造粒。

图1　卵清蛋白–香芹酚纳米颗粒（OVA-Car NPs）的制备与表征。（A）制备流程示意；（B）（C）水/有机相流速比与总流速优化；（D）粒径分布；（E）红外光谱；（F）内源荧光光谱；（G）扫描电镜；（H）不同加热温度下的接触角。

优化流速后，微流控制备的颗粒平均粒径仅 129.6 nm（PDI 0.204），显著优于传统滴注–加热法的 184.1 nm（PDI 0.275），实现了更窄的粒径分布与更高的批次重复性。红外光谱证实香芹酚被成功包载于蛋白结构中；内源荧光光谱显示发射峰由 318 nm 蓝移至 314 nm，表明热处理诱导蛋白构象重排，使芳香族残基埋入疏水核。经 90 ℃ 热处理后，颗粒接触角达 89.0°，极度接近 90° 的临界值，赋予了颗粒极佳的油水界面锚定能力。

二、超声"乳化"：适度空化最佳，"过犹不及"

拿到合格的纳米颗粒后，团队将天然抗氧化剂木犀草素（luteolin）溶解于玉米油作为油相，与水相颗粒悬浮液高速均质制得粗乳，随后采用探头超声（20 kHz）进行精细乳化，并系统考察了超声功率（100–400 W）与时间（2–8 min）的影响。

图2　超声功率与时间对乳液微观结构及流变性能的影响。（A）（B）不同功率（固定 6 min）与不同时间（固定 300 W）下的光学显微镜图，未超声乳为对照，标尺 100 μm；（C）（D）稳态剪切黏度曲线；（E）（F）频率扫描曲线。

实验呈现出清晰的"窗口期"：300 W、6 min 时液滴最细小、均一，表观黏度与弹性模量（G′）、黏性模量（G″）同时达到峰值（1 rad/s 下 G′≈1850 Pa、G″≈1800 Pa，G′>G″，呈凝胶网络）。功率继续升到 400 W，模量反而下降；时间延长到 8 min，液滴粗化、出现桥联絮凝——此时网络弹性虽有所增强，却牺牲了界面的均匀性。适度的声空化作用才是调控乳液性能的最优解。

三、一颗稳定、缓释、能抗氧化的"功能液滴"

在最优条件下得到的 OVA-Car@Lut Pickering 乳液，展现出了优异的物理化学性能。

图3　OVA-Car@Lut Pickering 乳液的表征。（A）外观；（B）激光共聚焦图与乳液类型判定；（C）光学显微镜图；（D）宏观外观；（E）体外释放曲线；（F）储存第 0、21 天的储能/损耗模量；（G）21 天内表观黏度变化；（H）DPPH 与（I）ABTS 自由基清除率。

共聚焦图中，被 FITC 标记（绿色）的蛋白颗粒完整包裹油滴、尼罗红标记（红色）的玉米油为分散相，证实为水包油（O/W）结构；经系统优化水油相比后，液滴细小、静置 21 天不分层，且始终保持 G′>G″ 与剪切变稀特性，可顺畅注射、便于浸涂。

释放实验（pH 5.5）显示，木犀草素与香芹酚均为"前 10 h 快速释放、之后缓释至 80 h"，且香芹酚累计释放量更高——实现了组分特异性的可控释放。抗氧化方面，在 105 μg/mL 木犀草素＋112.5 μg/mL 香芹酚浓度下，DPPH 清除率 66.92%、ABTS 清除率 91.40%。

四、与壳聚糖复合成膜：致密、疏水、更阻水

Pickering 乳液制得后还需"定型"为膜。团队将其与 2% 壳聚糖（CS） 溶液按不同比例共混，系统对比了 10%、30%、50% 掺量下的成膜性能，最终选定综合性能最优的 50% 乳液掺量配方。

图4　Pickering 乳液基复合膜的表征。（A）扭、弯、折、拉力学测试；（B）不同乳液掺量膜的外观；（C）膜的扫描电镜；（D）接触角；（E）200–600 nm 吸收光谱（紫外屏蔽）；（F）溶胀率；（G）水蒸气透过系数（WVP）。

这层膜耐扭弯折拉；扫描电镜下膜表面均匀致密、无裂纹。随着乳液掺量提高，膜接触角由纯壳聚糖的 78.9° 升至 87.1°，紫外屏蔽增强；水蒸气透过系数（WVP）由 2.21 降至 0.54 (g·mm)/(m²·d·kPa)，50% 掺量膜的溶胀率仅 14.28%——阻水、耐水性能同步提升。

五、对三类采后常见微生物，抑制率均不低于 75%

保鲜涂层绕不开抗菌。团队选取革兰阳性的金黄色葡萄球菌、革兰阴性的大肠杆菌，以及霉菌黑曲霉进行测试。

图5　Pickering 乳液的抗菌性能。（A）对金葡菌、大肠杆菌、黑曲霉的平板计数；（B）（C）（D）三种菌的存活率/抑制率；（E）金葡菌与大肠杆菌的活/死菌荧光染色（SYTO9 染活菌呈绿、PI 染死菌呈红），标尺 20 μm。

平板计数与活/死染色一致表明：乳液对三种微生物的抑制率均不低于 75%，其中对金葡菌作用最强，大肠杆菌次之，黑曲霉相对较弱；处理组视野中以代表死菌的红色荧光为主。

六、机制：破坏细胞膜，并扰动相关基因表达

抗菌并非只看"结果"，团队进一步从形态与基因层面寻找证据。

图6　Pickering 乳液的抗菌机制。（A）机制示意；（B）未处理与乳液处理后金葡菌、大肠杆菌、黑曲霉的扫描电镜（标尺 10 μm）；（C–F）金葡菌、（G–J）大肠杆菌、（K–N）黑曲霉相关基因表达的 RT-qPCR 分析。

扫描电镜下，处理后的金葡菌由光滑球形变得扭曲，大肠杆菌由完整杆状皱缩，黑曲霉菌丝塌陷，提示细胞膜/壁破损、内容物泄漏。RT-qPCR 进一步显示：金葡菌的黏附与毒力相关基因（clfA、hla、sarA）下调；大肠杆菌的外排泵、细胞壁与外膜孔蛋白相关基因（acrAB、murA、ompF）下调；黑曲霉的线粒体呼吸与几丁质合成相关基因（cox1、chsA）下调，而膜损伤与氧化应激标志基因（hsp90、sodA）上调。

需要说明的是，这些目前主要是 mRNA 水平的变化，作者也明确指出，相关通路仍需蛋白与功能层面的实验进一步验证。

七、百香果实测：7 天后，失重更少、果更硬、香气留住

保鲜涂层的最终“考场”是真实果实。团队将百香果分为多组（每组 20 个），浸涂保鲜液 30 秒后置于室温（22±2 ℃）存放，在第 0、3、5、7 天连续监测各项生理与营养指标。

图7　百香果保鲜应用。（A）实验时间线；（B）（C）皱缩面积及定量；（D）储存期间果实外观；（E）果皮扫描电镜；（F）GC-MS 代谢物分析；（G）失重率、（H）皱缩指数、（I）可滴定酸（TA）、（J）可溶性固形物（TSS）、（K）硬度、（L）总酚含量（TPC）变化。

第 7 天，涂层组失重率仅 10.2%，而空白组达 17.4%；皱缩指数为 2.00，显著低于空白组的 3.33。硬度上，空白组下降 50.73%、纯壳聚糖组下降 42.93%，涂层组仅下降 22.46%（保留 27.27 N/cm²）。涂层还延缓了可溶性固形物的异常升高与可滴定酸的下降（第 7 天 TA 仍有 2.41%，空白组仅 1.75%）。

直观对比更明显：第 5 天起，空白组与纯壳聚糖组果皮出现褐斑，涂层组基本完好；果皮电镜下，对照组第 7 天气孔已全开，涂层组气孔仍保持关闭。GC-MS 与营养指标还显示，涂层组更好地保留了与膜完整性相关的甾体、与香气相关的萜类，以及维生素 C 和总酚。最终，涂层将百香果室温货架期延长至 7 天。

结 语

该研究巧妙地将两项成熟技术“接力”融合：微流控负责把纳米颗粒做精、做均一，超声负责把乳液做快、做稳定，最后借助壳聚糖成膜护航，在百香果表面构筑起致密的防护屏障。

对食品工程与微流控交叉领域而言，该工作提供了一个极具参考价值的范式：当微流控的“通量短板”遇上超声的“精度短板”，技术联用往往比单点突破更容易迈向规模化的工程应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2026.108073

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