超声波联手紫外线，低温秒杀食品"休眠杀手"
发布时间：2025-06-18 浏览次数：21 分享：
蜡样芽孢杆菌的休眠孢子堪称食品界"不死小强"，传统高温灭菌往往伤敌一千自损八百。浙江大学最新研究揭示：超声波与紫外线双剑合璧，能在低温条件下高效剿灭这些顽固分子，为食品保鲜开辟新路径。
休眠孢子的致命威胁
当食物中出现蜡样芽孢杆菌，麻烦才刚开始。这种常见致病菌在蔬菜、水果和乳制品中广泛存在，更可怕的是它能形成近乎无敌的休眠孢子。这些孢子拥有五重防护：外层的粘性外孢膜帮助它们牢牢吸附在设备表面，坚固的蛋白质孢子衣抵御化学攻击，中间的皮层锁住核心水分，致密的内膜阻挡外来入侵，而最核心的DNA则被特殊蛋白和吡啶二羧酸（DPA）严密保护。这套"生存套装"让孢子耐受121℃高温、抵抗紫外线辐射，成为食品安全的隐形炸弹。
双剑合璧的突破性发现
传统高温灭菌会破坏食物营养和风味，单一冷灭菌技术又难以攻克孢子堡垒。浙江大学团队创新性地将超声波（20kHz）与紫外线（254nm）同步作用，在石英反应器中展开围剿。结果令人震惊：仅20分钟处理，孢子灭活率达到惊人的4.61 log（相当于灭活99.99%）。这个数字远超单独超声波（0.27 log）和单独紫外线（3.50 log）效果之和，首次确证了1+1>2的协同灭杀效应。
破防攻坚的奥秘
研究团队通过多维度分析揭开了协同灭活的秘密。超声波如同破城锤，其空化效应产生的强力冲击波撕碎孢子外层防御——电镜图像显示外孢膜严重破损，孢子粒径从1729纳米骤降至795纳米。更关键的是，超声波振动持续清洁紫外灯管，解决了工业应用中紫外线穿透力不足的痛点。
紫外线则化身精准刺客，在超声波打开防护缺口后长驱直入。拉曼光谱检测到DNA特征峰模糊断裂，腺嘌呤鸟嘌呤信号消失，蛋白质二级结构遭破坏。孢子核心的DPA保护物质大量泄漏，导致其"耐热金身"被破——经超声波紫外线处理的孢子在80℃热处理中全军覆没。
图一 蜡样芽孢与US + UV、US或UV处理后的拉曼光谱图[1]
食品工业的新曙光
这项研究不仅解析了"声光协同"的灭活机制，更为食品工业带来革命性前景。相较于传统高温灭菌，该技术全程低温操作，能最大程度保留鲜奶、果汁等热敏食品的风味与营养。实验中孢子表面疏水性降低60%，意味着它们更难粘附在生产线设备上，大幅降低交叉污染风险。
研究团队指出，虽然孢子内膜的萌发蛋白未被破坏，但外层防御瓦解与核心物质损伤已足够致命。随着超声波紫外线装置的小型化与模块化发展，这项"绿色灭菌术"有望广泛应用于液态食品无菌灌装、中央厨房器具消毒等领域，让消费者享受更安全的舌尖美味。
参考文献：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
来源：微生物安全与健康网，作者~魏宏琴。
