希卡·蒂瓦里 | 纳瓦尔·基肖尔·杜贝
印度北方邦米尔扎普尔-231304，丘纳尔，S.S.S.V.S.政府研究生学院植物学系
**摘要**
联合国粮食及农业组织（FAO）估计全球粮食作物受到霉菌毒素污染的比例为25%。此外，食品在收获后加工过程中受到黄曲霉毒素的污染是一个严重的问题，因为这些毒素对哺乳动物健康具有极高的威胁性。目前，不同的精油及其纳米制剂作为一种可持续的绿色方法在食品安全方面发挥着重要作用，并显示出作为植物基防腐剂对抗食品储存期间真菌和霉菌毒素污染的潜力。尽管已经有一些关于食品霉菌毒素污染及其通过精油制剂进行管理的综述文章发表，但关于通过纳米包封提高精油效果及其大规模应用的限制性的详细信息仍然不足。本文强调了精油及其纳米制剂作为绿色可持续方法在防止食品霉菌和黄曲霉毒素污染方面的作用。此外，还讨论了精油及其纳米制剂在食品保存中的局限性、其抑制黄曲霉毒素的机制以及安全性，以探讨其在实际应用中的可能性，并探讨了通过绿色转基因策略培育抗黄曲霉毒素作物的可能性。
**1. 引言**
储存的食品容易受到真菌侵染和霉菌毒素分泌的严重污染，从而导致数量和质量的损失。霉菌毒素在世界各地普遍存在，联合国粮食及农业组织（FAO）估计全球粮食作物受到霉菌毒素污染的比例为25%（Eskola等人，2020年）。然而，热带和亚热带地区的炎热潮湿环境导致由于这种污染而造成的食品损失巨大（Jeswal和Kumar，2015年）。镰刀菌、曲霉、青霉和链格孢菌是主要的产毒真菌，它们会污染储存的食品并分泌多种有害健康的霉菌毒素。在已知的500种霉菌毒素中，黄曲霉毒素、伏马毒素、奥克拉托素A、玉米赤霉酮、 citrinin以及如nivalenol和deoxynivalenol之类的三萜类化合物被认为是对农产品危害最大的污染物（Pickova等人，2020年）。所有这些霉菌毒素的普遍存在和热稳定性对人体健康有极大的负面影响，如肾毒性、基因毒性、免疫抑制、致癌性和致畸性。
在各种霉菌毒素中，黄曲霉毒素尤其令人担忧，因为它们对哺乳动物健康具有高度威胁性。黄曲霉毒素即使在高温下也具有很高的稳定性，其熔点超过250°C。据报道，它们会污染多种食品，如玉米、大米、坚果、无花果、豆类、植物油、花生、干果以及动物源性食品，如鸡蛋、肉类、奶酪和牛奶（Herzallah，2009年；Martinez-Miranda等人，2019年）。黄曲霉毒素具有高度的致癌性、致畸性和致突变性，主要由Aspergillus nomius、Aspergillus parasiticus和Aspergillus flavus产生（Zinedine等人，2006年）。这些毒素是通过涉及70 kb DNA区域内的25个基因的有序酶促反应合成的多酮类呋喃香豆素（Yu等人，2004年）。黄曲霉毒素的生物合成基因受两个调控基因aflR和aflS的调控。aflR基因编码的aflR蛋白是一种锌簇转录因子，它与DNA相互作用，作为黄曲霉毒素生物合成基因的正向调节因子，从而增加黄曲霉毒素的产生（Caceres等人，2020年）。另一个调控基因aflS（aflJ）通过与aflR相互作用并增强调控过程而发挥协同作用。
鉴于黄曲霉毒素的高毒性，国际癌症研究机构将其归类为1类致癌物（Cho等人，2008年）。黄曲霉毒素B1（AFB1）进入肝脏后，在细胞色素P450的作用下转化为高活性的基因毒性中间体AFB1-8,9-oxide（AFBO）。AFBO与DNA结合形成DNA加合物8,9-di-hydro-8(N7-guanyl)-9-hydroxy-AFB1，该加合物与259密码子处的鸟嘌呤碱基相互作用，导致p53基因（肿瘤抑制基因）突变，从而引起肝细胞失控生长和凋亡抑制，最终导致肝癌（Hamid等人，2013年）。
鉴于黄曲霉毒素的高毒性，多个国际组织和各国制定了严格的法规，设定了食品中黄曲霉毒素的可接受限值，以确保食品安全和消费者健康。欧盟规定的食品中黄曲霉毒素（AFB1+AFB2+AFG1+AFG2）的最大允许限值为10 µg/Kg，香料中的AFB1限值为5 µg/Kg（O’Riordan和Wilkinson，2008年）。因此，需要制定严格的法规和适当的管理策略来减轻储存农产品的真菌和黄曲霉毒素污染。
**2. 食品中的霉菌和霉菌毒素引起的脂质氧化**
脂质是食品中非常重要的成分，在确保食品质量方面起着关键作用，但在储存过程中也极易降解。脂质氧化会导致食品营养价值的下降，同时也会对食品的感官特性（如颜色、气味、风味和质地）产生负面影响（Wu等人，2022年）。脂质氧化通过酶促（脂氧合酶）和非酶促（光氧化、自动氧化）两种方式发生。过氧化物是多不饱和脂肪酸（PUFAs）氧化的初级产物，随后分解成挥发性次级氧化产物，如醛类（马来酮醛、n-烷醛、2-烯醛）、醇类和酮类，这些物质会导致不良风味（Shahidi和Hossain，2022年）。脂质氧化还会生成反应性羰基化合物甲基乙二醛，这是一种AFB1的诱导分子（Zheng等人，2021年；Upadhyay等人，2018年）。研究表明，黄曲霉毒素也会诱导脂质氧化，并对细胞内的酶促和非酶促抗氧化活性产生负面影响（Choudhary和Verma，2005年）。各国为维持个人健康，对食品和饲料中的黄曲霉毒素制定了严格的法规。对于人类消费而言，黄曲霉毒素的安全限值为4-30 µg/kg。欧盟的标准最为严格，直接食用的产品中AFB1和总黄曲霉毒素的限值分别为不超过2 µg/kg和4 µg/kg。美国规定的黄曲霉毒素最大允许限值为20 µg/kg（Mahato等人，2019年）。
**3. 用于对抗食品中霉菌和黄曲霉毒素污染的合成防腐剂**
鉴于霉菌毒素污染对食品和健康的负面影响以及脂质氧化导致的感官特性下降，人们开发了多种控制策略。这些控制策略通常分为物理、化学和生物方法。物理方法主要包括溶剂萃取、吸附、热降解（微波加热、挤压）和辐照（紫外线、伽马射线）（Ismail等人，2018年）。尽管物理方法具有去除黄曲霉毒素的潜力，但由于黄曲霉毒素耐热性强，不易通过热处理降解，因此难以实际应用。需要超过235°C的温度才能使其降解，但这通常会对食品造成营养损失（Sipos等人，2021年）。虽然紫外线辐射能有效抑制微生物生长及其毒素产生，但长时间暴露于紫外线会导致食品质量下降，因为自由基的生成会增加食品成分的损失，破坏抗氧化剂，降低维生素含量，并改变食品的香气和颜色（Csapó等人，2019年）。此外，还发现了一些非热处理方法，如超声波、高压电处理、冷等离子体和脉冲电场（Alizadeh等人，2021年）。虽然这些方法不会对健康造成危害，但由于成本较高，限制了其在发展中国家的应用。
化学防腐剂是确保食品安全和延长食品保质期的有效替代品，可通过控制霉菌毒素污染来实现。食品工业中常用的合成防腐剂包括苯甲酸、丙酸、二氧化硫、亚硫酸盐、山梨酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐（Tiwari和Dubey，2022年）。虽然这些防腐剂在食品保存方面表现出色，但最近发现它们对健康和环境有不良影响，限制了其在食品工业中的实际应用。硝酸盐在体内转化为亚硝酸盐，与血红蛋白结合后形成甲醇血红蛋白，可能导致儿童死亡或昏迷。亚硝酸盐在胃中与蛋白质反应会产生致癌化合物亚硝胺（Anand和Sati，2013年）。据报道，亚硫酸盐会导致肺气肿、哮喘和支气管问题，哮喘患者的支气管会收缩。苯甲酸也对肾脏和肝脏功能产生不良影响（Dey和Nagababu，2022年）。此外，用于延长脂肪食品保质期的合成抗氧化剂，如丁基化羟基甲苯（BHT）和丁基化羟基茴香醚（BHA）、丙基没食子酸（PG）及叔丁基对羟基醌（TBHQ），通常会导致细胞毒性、致癌性和内分泌紊乱（Xu等人，2021年）。因此，为了消除这些合成防腐剂的毒性影响，研究人员和科学家正在寻找新的、可持续且更安全的替代方案，以控制霉菌侵染、霉菌毒素污染以及食品在储存和收获后加工过程中的氧化降解。
**4. 精油：一种对抗霉菌和黄曲霉毒素污染的新兴绿色方法**
近几十年来，人们特别关注基于植物的绿色食品防腐剂，尤其是精油（EOs），以确保食品安全。精油是植物的次级代谢产物，因其多样的抗菌作用、天然来源、无毒、可生物降解和挥发性而受到食品工业的青睐（Pandey等人，2017年；Prakash等人，2015年）。精油通常存在于植物的所有器官中，如芽、花、果实、叶子和种子，并储存在腺毛的分泌细胞、表皮细胞和腔隙中（Dhifi等人，2016年）。精油通过多种提取方法提取，如水蒸馏、冷压、蒸汽蒸馏、超声波辅助提取、微波辅助提取、超临界流体提取、加压热水提取、膜辅助溶剂提取、固相微萃取和微波辅助提取（Reyes-Jurado等人，2015年）。精油主要由几种低分子量挥发性化合物组成，分为三类：苯丙素类、萜烯类和萜类化合物。占总精油成分20-70%的精油化合物是其主要活性成分，其余少量化合物称为次要成分，通过协同作用增强主要成分的效果（Bassolé和Juliani，2012年；Al-Maqtari等人，2022年）。精油具有多种生物活性，如抗真菌、抗菌、抗炎、抗癌、抗病毒和抗氧化作用（Shaaban等人，2012年）。美国食品药品监督管理局（US FDA）已将多种精油列入“公认安全”（GRAS）类别（Dwivedy等人，2016年）。
不同精油作为可持续的绿色方法在食品安全方面发挥了重要作用。一些精油制剂通过延长食品保质期并保持其感官特性，在确保食品安全和质量方面发挥了巨大作用（Tiwari和Dubey，2023年）。近年来，越来越多的植物来源的精油得到了测试，各行业也越来越重视用精油替代合成产品，以提高产品的保质期和品质。来自超过17,000种芳香植物的精油已被有效提取，这些植物主要属于唇形科、芸香科、桃金娘科和菊科（Liang等人，2024年）。植物精油具有低分子量、简单成分、良好的挥发性及丰富的来源等特点，适用于室内害虫控制。从樟科植物Cinnamomum osmophloeum中提取的精油对三种蚊子具有接触杀伤作用；来自桃金娘科Eucalyptus globulus的精油对白纹伊蚊幼虫具有接触杀伤作用，并对三种蚊子的成虫具有驱避作用。还有报道称，使用植物精油可以减少豆类害虫的数量：丁香精油、肉桂精油和Cinnamomum camphora精油可以降低豇豆根结线虫的生长速率（Cai等人，2022年）。一些由食品和农业行业用作防腐剂的市售精油配方包括TAILENT（在荷兰销售），其主要成分是香芹精油（Carum carvi EO）中的单萜类化合物——香芹酮；DMC Base Natural（含有50%的鼠尾草、柑橘和迷迭香精油以及50%的甘油）；Eco Trol（基于迷迭香精油）；以及EcoPCOR（基于丁子香酚），后者采用了Eco SMART技术制造（Singh等人，2019年）。此外，一些基于精油的杀菌剂如PromaxTM（百里香精油）、SporanTM（迷迭香精油）、E-RaseTM（加州荷荷巴精油）和TrilogyTM（棉籽油、大蒜提取物和印楝油）在食品工业中也发挥了重要作用（Dayan等人，2009年）。目前，文献中有关于精油及其纳米制剂对抗食品储存过程中真菌和霉菌毒素污染的抗菌特性的大量研究成果（Pavela和Benelli，2016年）。
尽管不同的精油已被证明是合成防腐剂的有效替代品，但在食品商品中的大规模应用仍存在一些挑战。精油在实际应用中面临的主要障碍包括高挥发性、不溶于水以及易受热和氧化降解的影响（Pavoni等人，2020年）。此外，精油还可能通过与食品成分的相互作用而损害蛋白质、脂肪和碳水化合物，并且其强烈的香气会降低食品的感官质量。精油的化学组成还会因地理条件、植物部位、生长阶段、季节性和遗传差异而有所不同（Barra，2009年）。通过实施新型纳米封装技术，这些挑战得到了有效克服。
纳米封装技术主要将精油包裹在纳米级别的聚合物基质中（10-1000纳米），以提高其功能效果。被封装的物质称为核心材料或内部相，而外部包裹材料则称为壁材料、载体、薄膜或胶囊。目前，纳米封装技术已成为食品行业的首选方法，因为它能有效解决精油的不稳定性问题，如防止光、氧和温度对其的降解，并降低其挥发性（Lakshmayya等人，2023年）。纳米封装提高了物质的表面积与体积比，从而改善了生物活性分子的分散性和可控释放，进而增强了其生物效果（Maurya等人，2021年）。它还能通过防止精油直接与食品基质相互作用来保持食品的感官质量（Prakash和Markose，2025年）。虽然有合成的和天然的聚合物可用于封装，但可生物降解、食品级的、对食品成分（如蛋白质、脂质和多糖）无反应的聚合物基质更受青睐（Weisany等人，2022年）。食品工业中常用的封装方法包括共凝聚、包合复合物化、脂质体法、乳化法和喷雾干燥法等。根据不同的封装方法，形成的结构有纳米管、纳米乳液、纳米凝胶、纳米海绵、纳米颗粒和纳米纤维（Singh等人，2021年）。研究表明，与自由精油相比，纳米封装的精油具有更强的抗菌和抗黄曲霉毒素潜力（Roshan等人，2022年）。Prasad等人（2022年）发现，浸渍壳聚糖纳米乳液中的香茅精油表现出比自由精油更强的抗菌和抗黄曲霉毒素活性。Singh等人（2020年）也报道，封装在壳聚糖纳米基质中的香葱精油对致病菌A. flavus（AF-LHP-PE-4）的抗菌效果更强。Deepika等人（2021年）指出，封装后的姜属植物精油在最低抑制浓度下的AFB1抑制效果优于自由精油，分别为13.22 µg/Kg和9.92 µg/Kg。在熏蒸18个月后，评估了这两种精油及其纳米乳液的抗菌和抗AFB1效果。由于精油的低稳定性和高挥发性，其防护能力较弱，限制了其在应用和储存过程中的效果。相比之下，纳米封装的精油表现出更好的效果，这可能是由于精油的可控释放、更高的稳定性、对外部因素的防护作用以及壳聚糖对真菌降解的抑制作用（Khalili等人，2015年）。这种增强的抗菌效果可能是由于纳米封装精油的控制释放、提高的挥发性生物活性成分的溶解度、以及纳米尺寸使得精油能更有效地与真菌细胞壁或细胞膜相互作用，从而导致细胞死亡（Hasheminejad等人，2019年；Yadav等人，2020年）。
纳米乳液是通过表面活性剂将两种不相溶的相结合并稳定形成的，滴粒尺寸在20-200纳米之间（Norouzi等人，2020年）。纳米乳液具有动力学稳定性，可防止颗粒聚集，并在食品系统中提高生物活性成分的生物利用度、溶解度和稳定性。此外，纳米级液滴的光学透明性使其在食品工业中广泛应用于生产透明饮料和食品（Dasgupta等人，2019年）。纳米乳液被证明是将亲脂性成分融入食品基质的有希望的方法，可提升产品的功能性和安全性。因此，在食品系统中使用纳米封装精油作为绿色防腐剂是一种可持续的方法，可以有效控制真菌和霉菌毒素污染以及脂质氧化，确保食品的安全性、质量和功能性，满足现代消费者的需求。
近年来，由于纳米载体的优异分布性、可控释放性和增强渗透性，它们受到了越来越多作为替代药物和食品递送系统的关注。基于聚合物和脂质的纳米载体在多种应用中得到了广泛研究。特别是脂质体，在新型纳米药物或食品设计中得到了广泛应用。纳米结构脂质载体（NLCs）作为一种药物递送系统，因其出色的物理稳定性、较高的药物载量能力和生物相容性而备受青睐（Haider等人，2020年）。由于其出色的封装性能、持续释放能力、良好的生物相容性和可生物降解性，基于聚合物的纳米载体也被广泛用于嵌入食品功能成分、营养素和添加剂。天然多糖因其良好的安全性而受到食品研究人员的重视，但通常需要对其进行修饰以达到所需的功能。常用的改性多糖包括改性壳聚糖和改性淀粉等。壳聚糖是一种粘附剂，在酸性pH下可溶解（Ways等人，2018年）。脂质体因具有良好的生物相容性、易改性性和减少药物副作用的能力而被广泛用于药物递送。由于脂质体可以同时容纳双层中的疏水物质和核心中的亲水物质，且阳离子脂质体能够结合治疗基因，因此基于脂质体的药物和金属组合、药物与治疗基因的组合也被研究（Zununi等人，2017年）。
目前，多种天然涂层材料被用于封装精油，这些精油可作为有效的食品防腐剂，防止真菌和霉菌毒素污染并延长食品保质期。壳聚糖是一种线性聚阳离子氨基多糖，是继纤维素之后第二丰富的多糖，从甲壳类动物（如虾、龙虾、螃蟹）和某些真菌（如Mucor、Zygomicetes和Aspergillus）的细胞壁中通过脱乙酰化获得（São Pedro等人，2009年）。壳聚糖的生产成本也相对较低。与其他聚合物相比，壳聚糖因其生物相容性、无毒、无过敏反应、可生物降解、渗透性增强和环保粘附特性而受到科学家们的青睐。研究表明，壳聚糖纳米颗粒对黄曲霉毒素的抑制效果可能与其阳离子电荷与AFB1的阴离子环之间的相互作用有关（Juarez-Morales等人，2017年）。因此，建议使用壳聚糖封装的精油纳米乳液来保护储存的农产品免受真菌和霉菌毒素的侵害。除了壳聚糖外，其他天然生物聚合物如玉米醇溶蛋白、海藻酸盐和明胶也因其与食品系统的兼容性、经济性和易获取性而被研究用于封装。尽管玉米醇溶蛋白无毒且可生物降解，但在储存过程中存在化学稳定性变化、快速聚集和胶体不稳定性导致的沉淀等问题（Oleandro等人，2024年）。光强度、温度和湿度等条件也会影响纳米颗粒的稳定性，导致封装化合物的提前释放和降解。此外，明胶结构因表面修饰和交联而发生变化，也会带来安全问题（Madkhali，2023年）。海藻酸盐作为天然纳米递送系统也受到关注，但其纳米结构在储存过程中可能会泄漏无机物质，对组织产生不良影响。工业生产的海藻酸盐材料也会带来健康问题，提取和加工步骤也会改变其物理化学性质。纳米制备的海藻酸盐结构也可能失去其有益的生物特性（Dodero等人，2021年）。
精油及其纳米胶囊的抗菌和抗黄曲霉毒素机制的研究是阐明其实际应用的重要方面。研究表明，精油的抗菌活性源自其多样的植物化学成分，尤其是萜类、酚类和醛类，这些成分能作用于真菌的多个细胞靶点。它们通过破坏麦角固醇、抑制几丁质和β-葡聚糖合成、干扰线粒体能量代谢以及引起氧化应激来发挥作用，进而导致脂质过氧化和细胞死亡。形态学和转录组学证据表明，精油能改变菌丝生长、孢子萌发和与真菌毒力相关的关键基因表达路径。除了改变真菌形态外，精油还能有效抑制多种植物病原体的孢子和分生孢子的萌发。这种效果高度依赖于精油的组成、浓度和真菌种类（Michel等人，2025年）。精油的另一种抗菌机制是通过生成大量活性氧（ROS）来诱导氧化应激。当精油成分穿透真菌膜时，酚类和萜类化合物会破坏线粒体细胞色素c氧化酶的活性，导致电子泄漏和氧气被还原为超氧自由基（O2·−）（Xylia等人，2021年）。真菌质膜中的主要固醇麦角固醇对维持细胞完整性和膜流动性以及细胞物质运输起着重要作用（Hu等人，2021年）。因此，精油及其纳米胶囊的抗菌机制可以通过评估处理后的黄曲霉毒素菌株中的麦角固醇含量和重要细胞成分的泄漏来阐释。精油的抗黄曲霉毒素机制还与其对细胞内甲基甘油醛含量的抑制作用有关，后者是黄曲霉毒素的诱导剂（Chen等人，2004年；Upadhyay等人，2018年）。蛋白质、核酸等大分子和细胞离子作为真菌的关键组分，调控着真菌细胞的全部代谢活动。研究表明，精油的亲脂性成分会积累在质膜中，导致其通透性增加。细胞内物质的释放以及微生物酶系统的损伤会导致大量内容物从真菌细胞中流出，从而导致细胞死亡（Sharma等人，2013年）。纳米制剂由于其纳米级的液滴大小而具有高度效力，这些液滴可以在真菌表面均匀分布，通过与细胞膜的相互作用破坏脂质双层，最终导致细胞成分的巨大损失（Sharma等人，2018年）。一旦细胞膜的完整性因精油及其纳米乳液而受损，就会发生一系列后续变化，如膜通透性的改变、细胞内物质的泄漏、细胞失活和细胞死亡。Perumal等人（2021年）报告称，绿茶精油纳米乳液会对蛋白质、DNA和膜完整性造成损害，最终导致细胞死亡，并降低真菌的生存能力。因此，除了显著抑制麦角甾醇含量外，经精油及其纳米乳液处理后的AF-LHP-NS 7细胞中重要细胞离子（如Ca2+、Mg2+和K+）以及260和280纳米吸收物质的显著释放，清楚地表明了质膜的不可逆损伤。Kujur等人（2017年）和Tiwari等人（2022a）报告称，封装的Gaultheria procumbens和Cinnamomum glaucescens精油能够抑制麦角甾醇的生物合成，导致重要细胞离子的快速释放，从而扰乱细胞的内部离子平衡，并对膜结合蛋白产生负面影响，进而抑制细胞生长。此外，真菌细胞内成分的释放会对内质网、过氧化物酶体和线粒体等对AFB1生产至关重要的细胞器的功能产生不利影响，这可能是减少AFB1生产的主要因素之一。根据上述研究结果，可以得出结论：精油及其纳米制剂与细胞膜相互作用并破坏其完整性，导致重要细胞成分的丢失，最终导致真菌细胞死亡和抗霉菌毒素的生成。精油的显著抑菌潜力及其纳米制剂会导致膜通透性的损伤，从而引发重要细胞成分的流出，进而扰乱真菌细胞的内部平衡。
甲基乙二醛（MG）是一种高度反应性的α-酮醛，它是多种代谢途径的内源性产物，例如多元醇途径、糖酵解中间体的去磷酸化以及氨基丙酮代谢（Antognelli等人，2013年）。据报道，MG还通过增强活性氧的生成、促进晚期糖基化终产物的积累以及引起DNA的氧化损伤来诱导细胞毒性效应。此外，MG还被认为在AFB1的产生中起诱导作用。Chen等人（2004年）报告称，MG通过上调主要调控基因aflR和其他AFB1生物合成基因（例如nor1）来诱导黄曲霉毒素的产生。Upadhyay等人（2018年）的研究结果强烈支持了这一点，他们首次将MG含量抑制作为抑制AFB1的可能策略之一，分析了Cistus ladanifer精油对抗产毒黄曲霉菌株的作用机制。Chaudhari等人（2020年）报告称，Origanum majorana精油及其纳米乳液也表现出显著的MG抑制潜力，作为抗黄曲霉毒素的作用机制之一；令人惊讶的是，纳米乳液的效果比未封装的精油更显著。Homalomena aromatica精油及其纳米制剂也被报道对储存香料的黄曲霉毒素B1污染具有显著作用，通过大幅降低甲基乙二醛水平、麦角甾醇含量和脂质过氧化，同时保持香料的安全性和感官特性（Tiwari等人，2022b）。Lippia origanoides精油装载的壳聚糖纳米颗粒显示出比游离精油更强的抗真菌和抗黄曲霉毒素活性，这一点通过细胞离子流出、麦角甾醇含量和甲基乙二醛含量的减少得到了评估（Tiwari等人，2022c）。这种抑制作用可能在通过绿色转基因策略开发抗黄曲霉毒素作物品种方面具有重要的农业意义。然而，未来还需要进行大量研究以探索MG与黄曲霉毒素之间的可能关系。
精油及其纳米制剂具有显著的抗氧化作用，可以延长食品的保质期。除了真菌和霉菌毒素污染外，自由基介导的氧化也是食品在储存过程中营养和感官退化的主要挑战之一。在这种情况下，抗氧化剂在防止自由基生成方面发挥着重要作用。多种合成抗氧化剂，包括BHA、BHT、PG和TBHQ，对延长食品保质期有显著贡献。然而，消费者对它们毒性的担忧导致了对天然抗氧化剂的需求不断增长（Kirschweng等人，2017年；Domínguez等人，2018年）。在过去的几十年中，精油因其作为天然抗氧化剂的潜力而受到广泛关注，并经常被用于食品行业，以克服自由基介导的食品劣化问题。有多种方法可用于评估天然抗氧化剂的抗氧化能力，但最近的研究中常用的方法是DPPH测定法来分析精油及其纳米制剂的抗氧化性能。纳米封装精油的增强自由基清除能力可能是由于生物活性成分稳定性的提高以及对光和温度引起的环境降解的保护。封装在壳聚糖基质中的Thymus vulgaris精油由于精油的控释以及精油和壳聚糖的协同自由基清除效果而表现出更强的抗氧化活性（Ghaderi-Ghahfarokhi等人，2016年）。Shetta等人（2019年）还报告称，与游离的Mentha piperita和Camellia sinensis精油相比，封装在壳聚糖纳米颗粒中的精油抗氧化潜力提高了2倍。这种纳米封装精油的抗氧化效果显著提升可能是由于精油的缓慢释放。精油及其纳米制剂通过控制脂质过氧化，将成为延长食品保质期的另一个重要属性。
尽管精油及其纳米制剂具有显著的抗真菌、抗霉菌毒素和脂质氧化抑制潜力，但其对哺乳动物的安全性也是一个非常关键的方面。作为植物产品，精油对哺乳动物的毒性较低，许多精油被美国FDA归类为安全类别。尽管在当前情况下精油被广泛用作更安全的食品防腐剂，但有些精油仍可能产生不良影响。据报道，玫瑰木、薰衣草、桉树、茉莉和月桂等精油可能会引起过敏反应（Schaller和Korting，1995年）。由于缺乏关于其对哺乳动物系统毒性影响、健康风险和监管机构批准的信息，这些精油的商品化程度有限。因此，有必要分析精油及其纳米制剂的有效性与安全性之间的平衡，以便推荐其大规模的实际应用。许多精油具有显著的防腐潜力，一些基于精油的制剂，如Promax™（来自百里香精油）、E-Rase™（来自荷荷巴精油）、DMC Base Natural（来自迷迭香、鼠尾草和柑橘精油的混合物）、Valero™（来自肉桂精油）、Sporan™（来自迷迭香精油）和TimorexGold®（来自茶树精油），目前已上市用于食品保护（Chaudhari等人，2021年）。急性口服毒性试验是评估精油或其纳米制剂的安全性/毒性特性的重要方法，可以提供半数致死剂量（LD50）值。LD50值较高的精油或其纳米制剂被认为更安全，适合用于食品领域。这种方法基本上涉及在动物模型上进行毒性测试，确定预期应用中的摄入量以及人类每日摄入量与动物研究中的毒性水平之间的安全范围。在急性口服毒性试验中，精油及其纳米乳剂的LD50值高于其他合成防腐剂（如苯甲酸、山梨酸、乙酸和丙酸）的LD50值（Prakash等人，2012年）。然而，纳米制剂和游离精油的LD50值均超过5000 mg/kg，表明它们是更安全且实际无毒的物质，根据全球化学品和混合物统一分类系统（OECD，2001年）属于第5类。然而，仍需在哺乳动物模型系统中评估精油及其纳米制剂的安全性，以确定其作为食品防腐剂的适用标准。用Cinnamomum glaucescens、Homalomena aromatica和Lippia origanoides熏蒸的Nigella sativa种子，在其最小抑制浓度下，显示出更好的风味、颜色、口感和整体接受度。精油纳米乳液在所有测试方面（风味、颜色、口感和整体接受度）均优于游离精油（Tiwari等人，2022a；Tiwari等人，2022b；Tiwari等人，2022c）。Nazari等人（2019年）报告称，用大蒜精油处理的酸奶在储存过程中会散发出强烈的蒜味，而封装后，蒜味在储存期间被掩盖，从而提高了其感官质量。多项研究表明，将精油封装在CS纳米基质中可以提高食品产品的感官质量。Artemisia dracunculus精油通过离子凝胶化方法封装在壳聚糖-明胶涂层中，作为防腐剂发挥了重要作用，不仅延长了猪片的保质期，还保持了其颜色、气味和整体接受度的满意感官特性（Zhang等人，2020年）。Ghaderi-Ghahfarokhi等人（2017年）报告称，Cinnamomum zeylanicum精油作为防腐剂有效，但其强烈的香气在储存过程中会对牛肉饼的颜色产生负面影响，限制了其应用；而封装在CS基质中的C. zeylanicum精油克服了这些限制，通过保持牛肉饼的颜色、风味和气味等感官特性，展现了出色的防腐效果。与游离精油相比，封装的C. zeylanicum精油在储存的牛肉饼中获得了更高的感官评分，这是由于封装材料掩盖了精油的气味并实现了精油的持续释放。
根据上述研究结果，可以得出结论：纳米封装的精油制剂具有显著的抗真菌和抗黄曲霉毒素效果。这些制剂表现出良好的安全性，并延长了食品的保质期，防止黄曲霉毒素污染和储存过程中的脂质氧化，同时保持了其感官特性。因此，纳米封装的精油可以被推荐作为绿色可持续的方法，用于防止食品受到真菌和黄曲霉毒素的污染。精油纳米制剂对甲基乙二醛的抑制作用可能在通过绿色转基因策略开发抗黄曲霉毒素作物品种方面具有重要的农业意义。然而，未来还需要进一步研究以探索MG与黄曲霉毒素之间的可能关系。此外，还需要进行详细的食品安全性评估和大规模的实地试验，以确定用于食品保存的纳米封装精油的剂量，以便推荐其工业化和大规模应用。
