臭氧水与UV-C光对炭黑曲霉的协同抑制效应及其在葡萄贮藏中的应用研究

本研究针对果蔬采后真菌污染问题，系统评估了臭氧水（aqueous ozone）与UV-C光单独及序贯处理对炭黑曲霉（Aspergillus carbonarius）的抑制效果。通过体外实验发现UV-C单处理（15.2 kJ m?2）可实现3.7 log灭活，而序贯处理（臭氧39.4 mg O3 min L?1+UV-C 30.3 kJ m?2）在葡萄基质中显著降低70%感染率，为采后真菌防控提供了创新方案。

　　

在全球食品安全体系中，真菌污染特别是由炭黑曲霉（Aspergillus carbonarius）产生的赭曲霉毒素（ochratoxin）一直是果蔬采后领域的重大挑战。传统化学杀菌剂存在残留风险和环境压力，而物理防控手段如紫外线照射或臭氧处理虽具有绿色特性，但其单一使用效果有限，且在不同微生物负载和果蔬基质中的响应机制尚未明晰。这正是Angela Rocío Romero Bernal团队在《International Journal of Food Microbiology》上发表的研究致力于解决的核心问题。

为系统评估物理干预策略的协同潜力，研究团队设计了多维度实验：首先通过体外悬浮孢子实验分析臭氧水（0.3–47.6 mg O₃ min L^?1）和UV-C光（1.0–30.3 kJ m^?2）单独及序贯处理对不同浓度孢子（10³–10⁵ conidia ml^?1）的灭活效应；继而采用流式细胞术（flow cytometry）和显微形态学分析解析细胞生理状态与超微结构变化；最后通过Red Globe葡萄人工接种模型验证处理方案在真实果蔬基质（20 ±1 °C贮藏20天）中的防控效能。

关键实验技术方法

研究采用体外孢子悬浮体系与葡萄果实模型相结合的策略。通过臭氧水发生器与UV-C辐照装置实现精确剂量控制（臭氧暴露量0.3–47.6 mg O₃ min L^?1，UV-C辐照度1.0–30.3 kJ m^?2）；利用流式细胞仪检测孢子膜完整性与生理状态；结合扫描电镜与荧光显微技术观察形态学损伤；采用Weibull模型拟合灭活动力学数据；以平板计数法评估葡萄贮藏期间真菌发病率。

研究结果

1. 单独处理的灭活效应

低孢子负载（10³ conidia ml^?1）时，臭氧与UV-C单处理均可实现完全灭活。而对高浓度孢子（10⁵ conidia ml^?1），最大灭活水平分别为臭氧处理（47.6 mg O_{3 min L^?1）的2.0 log循环和UV-C处理（15.2 kJ m^?2）的3.7 log循环。灭活动力学符合Weibullian模型，表明微生物失活呈现非线性特征。}

2. 序贯处理的协同效果

臭氧（10 min-39.4 mg O_{3 min L^?1）与UV-C（4.0–30.3 kJ m^?2）序贯处理未在体外实验中展现显著协同效应（最高灭活约3.5 log循环），反低于UV-C单处理峰值。}

3. 生理与形态学损伤

流式细胞术显示随着处理剂量升高，孢子膜完整性丧失与代谢功能衰退呈正相关。显微观察证实高剂量臭氧与UV-C引起细胞壁塌陷、胞内物质泄漏，序贯处理组呈现最严重的超微结构破坏。

4. 葡萄基质中的防控效能

在真实葡萄贮藏体系中，UV-C单处理使感染率较对照组降低40%，而臭氧单处理仅降低15%。值得注意的是，序贯处理（34.5 mg O_{3 min L^?1 + 30.3 kJ m^?2 UV-C）展现出70%的感染抑制率，显著优于任何单处理组，凸显基质特性对防控效能的调节作用。}

结论与讨论

本研究揭示了物理抗菌技术在体外体系与果蔬基质中的响应差异：虽然序贯处理在悬浮实验中未显协同优势，但在葡萄贮藏环境中表现出卓越的实用价值。这种差异源于果蔬表皮质构对处理剂量的缓冲效应及孢子-基质互作关系的改变。流式细胞术与显微学数据共同证明，高强度处理可通过多重细胞损伤机制（膜系统破坏、代谢功能丧失）实现真菌抑制，而序贯策略可能通过先后破坏防御屏障与遗传物质增强致死效应。

该研究的核心意义在于突破传统单一物理杀菌技术的局限性，为采后绿色防控提供了基于剂量优化与处理序列设计的创新思路。更重要的是，研究强调抗菌效能评估必须结合特定果蔬基质特性，这对未来开发靶向性采后处理技术具有重要指导价值。研究成果对减少化学杀菌剂依赖、保障食品安全及延长果蔬货架期具有实质性推进作用。