蠟樣芽孢桿菌的休眠孢子堪稱食品界"不死小強(qiáng)"，傳統(tǒng)高溫滅菌往往傷敵一千自損八百。浙江大學(xué)最新研究揭示：超聲波與紫外線雙劍合璧，能在低溫條件下高效剿滅這些頑固分子，為食品保鮮開(kāi)辟新路徑。
休眠孢子的致命威脅
當(dāng)食物中出現(xiàn)蠟樣芽孢桿菌，麻煩才剛開(kāi)始。這種常見(jiàn)致病菌在蔬菜、水果和乳制品中廣泛存在，更可怕的是它能形成近乎無(wú)敵的休眠孢子。這些孢子擁有五重防護(hù)：外層的粘性外孢膜幫助它們牢牢吸附在設(shè)備表面，堅(jiān)固的蛋白質(zhì)孢子衣抵御化學(xué)攻擊，中間的皮層鎖住核心水分，致密的內(nèi)膜阻擋外來(lái)入侵，而最核心的DNA則被特殊蛋白和吡啶二羧酸（DPA）嚴(yán)密保護(hù)。這套"生存套裝"讓孢子耐受121℃高溫、抵抗紫外線輻射，成為食品安全的隱形炸彈。
雙劍合璧的突破性發(fā)現(xiàn)
傳統(tǒng)高溫滅菌會(huì)破壞食物營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，單一冷滅菌技術(shù)又難以攻克孢子堡壘。浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將超聲波（20kHz）與紫外線（254nm）同步作用，在石英反應(yīng)器中展開(kāi)圍剿。結(jié)果令人震驚：僅20分鐘處理，孢子滅活率達(dá)到驚人的4.61 log（相當(dāng)于滅活99.99%）。這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)超單獨(dú)超聲波（0.27 log）和單獨(dú)紫外線（3.50 log）效果之和，首次確證了1+1>2的協(xié)同滅殺效應(yīng)。
破防攻堅(jiān)的奧秘
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多維度分析揭開(kāi)了協(xié)同滅活的秘密。超聲波如同破城錘，其空化效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)力沖擊波撕碎孢子外層防御——電鏡圖像顯示外孢膜嚴(yán)重破損，孢子粒徑從1729納米驟降至795納米。更關(guān)鍵的是，超聲波振動(dòng)持續(xù)清潔紫外燈管，解決了工業(yè)應(yīng)用中紫外線穿透力不足的痛點(diǎn)。
紫外線則化身精準(zhǔn)刺客，在超聲波打開(kāi)防護(hù)缺口后長(zhǎng)驅(qū)直入。拉曼光譜檢測(cè)到DNA特征峰模糊斷裂，腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤信號(hào)消失，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)遭破壞。孢子核心的DPA保護(hù)物質(zhì)大量泄漏，導(dǎo)致其"耐熱金身"被破——經(jīng)超聲波紫外線處理的孢子在80℃熱處理中全軍覆沒(méi)。
圖一 蠟樣芽孢與US + UV、US或UV處理后的拉曼光譜圖[1]
食品工業(yè)的新曙光
這項(xiàng)研究不僅解析了"聲光協(xié)同"的滅活機(jī)制，更為食品工業(yè)帶來(lái)革命性前景。相較于傳統(tǒng)高溫滅菌，該技術(shù)全程低溫操作，能最大程度保留鮮奶、果汁等熱敏食品的風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中孢子表面疏水性降低60%，意味著它們更難粘附在生產(chǎn)線設(shè)備上，大幅降低交叉污染風(fēng)險(xiǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)指出，雖然孢子內(nèi)膜的萌發(fā)蛋白未被破壞，但外層防御瓦解與核心物質(zhì)損傷已足夠致命。隨著超聲波紫外線裝置的小型化與模塊化發(fā)展，這項(xiàng)"綠色滅菌術(shù)"有望廣泛應(yīng)用于液態(tài)食品無(wú)菌灌裝、中央廚房器具消毒等領(lǐng)域，讓消費(fèi)者享受更安全的舌尖美味。
參考文獻(xiàn)：https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101382
[1] Yajin Qi,Xiao Hu,Yi Chen, et al. Inactivation Effect and Mechanism of Ultrasound Combined with Ultraviolet Treatment on Bacillus Cereus Spores. null. 2024;0 (0):0-0. doi:10.2139/ssrn.4798307
來(lái)源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~魏宏琴。
