抗酸化および促酸化活性を持つカーボンドットの調製とイチゴ保存への応用

CHEN Jiajun ,  

ZHANG Xuejie ,  

ZHANG Haoran ,  

LEI Bingfu ,  

LI Wei ,  

摘要

イチゴは世界中で広く栽培されている果実であり、高い栄養価と経済的利点を持っています。しかし、イチゴは水分含量が高く代謝が活発なため、非常に短い保存期間しか持ちません。本研究では、一段階の水熱法により、抗酸化性と促酸化性の両方を備えた二機能性のクエン酸アンモニウム・尿素基カーボンドット(AU-CDs)を合成しました。暗所または弱光条件下(光強度&lt;0.1 mW·cm-2)では、AU-CDsは超酸化物歪化酵素(SOD様)および触媒(CAT様)活性を示し、ヒドロキシルラジカル(·OH)、スーパーオキシドアニオン(·O<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msubsup><mrow/><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow><mrow><mo>-</mo></mrow></msubsup></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>)、過酸化水素(H2O2)およびペルオキシ亜硝酸陰イオン(ONOO-)を効果的に除去することができます。より強い光条件下(光強度≥0.1 mW·cm-2)では、AU-CDsは優れた促酸化性能を示し、光励起により·O<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><msubsup><mrow/><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow><mrow><mo>-</mo></mrow></msubsup></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>、·OHおよびH2O2を光誘導生成します。表面構造修飾の解析により、AU-CDsの抗酸化能は主に窒素ドープされたグラファイトカーボン核および表面に豊富なヒドロキシル基(—OH)、カルボニル基(—C<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><mover><mrow><mo>̿</mo></mrow><mrow><mtext>    </mtext></mrow></mover></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M003.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/C28D2411-C70B-4be6-9570-26E116DF3AF8-M003c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>O)、カルボキシル基(—COOH)、アミノ基(—NH2)の官能基に由来することが示されました。エネルギーレベル構造の計算解析により、AU-CDsの促酸化活性は光励起による正孔-電子対の効率的な分離に起因します。イチゴ保存実験では、AU-CDsが収穫後のイチゴの重量減少とカビの発生を効果的に遅延させ、一般的な腐敗病原菌であるボトリティス菌に顕著な抑制効果を示すことが明らかになりました。本研究はイチゴおよび他の腐敗しやすい果物のグリーン保存に新たな道を提供し、従来の化学的防腐剤への依存を減らすのに役立ちます。

关键词

カーボンドット;抗酸化;促酸化;イチゴ保存

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