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本文聚焦姜黄素（Cur）介导的光动力杀菌（PDI）技术在食品保鲜中的应用。详细剖析其光敏化机制、影响杀菌活性的因素，介绍协同增效策略和递送系统，探讨面临的挑战与未来方向，为推动该技术在食品行业应用提供参考。
引言
在食品生产、流通和储存过程中，微生物活动会消耗食物营养，降低新鲜度、缩短保质期，部分微生物还会引发食源性疾病。据世界卫生组织（WHO）数据，食源性疾病每年影响约 10% 的世界人口，导致超 40 万人死亡。
当前食品保鲜技术存在诸多问题。热杀菌能耗大，会改变食物风味和营养品质，如超高温杀菌会降低新鲜生菜中多种营养成分含量 。化学防腐剂等非热方法虽能延长保质期，但存在健康风险，还可能影响食品感官品质，且过度使用会导致微生物耐药性，如苯扎氯铵会使单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）对多种抗生素产生交叉适应性。新型非热技术如冷等离子体、高静压和脉冲电场虽能较好保留食品营养和感官特性，但存在成本高、能耗大、需专业人员操作等问题。
光动力灭活（PDI）作为新兴的非热杀菌技术，利用特定波长光激活无毒光敏剂（PS）产生活性氧（ROS），氧化损伤微生物的 DNA、脂质和蛋白质等关键成分，具有广谱抗菌、环境友好、成本效益高等优点，还能对抗耐药微生物。不过，利用内源性 PS 的 PDI 常需较长辐照时间（7.5 - 48 小时），限制了其在食品保鲜中的应用。姜黄素（Cur，C21H20O6）作为一种天然、安全的外源性光敏剂，受到广泛关注。它是从姜黄中提取的疏水多酚化合物，具有酮 - 烯醇互变异构现象，在 400 - 500nm 波长光激发下，对多种食源微生物有光动力灭活效果，已在多种食品基质中展现出良好的光动力去污能力，且被欧盟科学委员会批准为食品添加剂（E100）。但目前缺乏对其在食品保鲜中局限性及改进策略的全面评估，本文就此展开综述。
姜黄素的光敏化机制
为深入了解影响姜黄素在食品保鲜中光动力杀菌效果的因素，需先明确光敏剂光激活过程的基本机制。光敏剂吸收合适波长（量子能量）的光后，会从基态跃迁到激发态。激发态的光敏剂可通过不同途径衰减，其中一种重要途径是与周围氧气发生能量转移，产生 ROS，如单线态氧（1O2）、超氧阴离子自由基（O2· -）、羟基自由基（?OH）等。这些 ROS 具有强氧化性，能够破坏细菌的细胞膜、蛋白质和核酸等关键成分，从而实现杀菌作用。姜黄素作为光敏剂，在 400 - 500nm 波长光的照射下，发生上述光化学反应，产生 ROS，进而杀灭食源微生物。
影响姜黄素光动力杀菌活性的因素
姜黄素的光敏化过程需要光、氧气和姜黄素三个基本要素，姜黄素是发挥其光动力杀菌功效的核心因素。然而，细菌相关因素和食品基质特性也会显著影响姜黄素光动力灭活（Cur - PDI）的效果。不同种类的细菌对姜黄素光动力杀菌的敏感性存在差异，这与细菌的细胞壁结构、细胞膜成分以及细胞内抗氧化防御系统等有关。例如，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌由于细胞壁结构不同，对姜黄素的摄取和抵抗 ROS 损伤的能力不同，导致杀菌效果有所区别。食品基质的成分复杂多样，其中的蛋白质、脂肪、多糖等物质可能会与姜黄素发生相互作用，影响姜黄素的分散性、稳定性以及对细菌的可及性。此外，食品的 pH 值、水分活度等因素也会改变姜黄素的存在形式和光动力活性。
协同策略
组合技术是利用多种元素协同作用，产生的整体效果往往显著大于各元素单独作用之和。但这些元素在不同层面的相互作用也可能产生加和效应，甚至在某些情况下出现拮抗作用。因此，筛选和确定协同组合是优化这类技术的关键步骤。近年来，基于姜黄素的协同策略得到了广泛研究。例如，将姜黄素与其他天然抗菌剂（如精油、植物提取物等）联合使用，能够发挥各自的抗菌优势，增强对食源微生物的杀灭效果。同时，姜黄素与物理处理方法（如超声处理、微波处理等）相结合，可通过改变微生物的细胞膜通透性，促进姜黄素的摄取，提高光动力杀菌效率。
基于姜黄素的食品体系光动力杀菌包装递送系统
光动力杀菌包装材料是一种功能性材料，通过将光敏剂嵌入包装基质中，利用光激发光敏剂产生 ROS，从而延长食品的保鲜期，保留其营养价值和风味。以姜黄素为光敏剂构建的递送系统在食品包装领域具有广阔的应用前景。研究人员通过溶液浇铸法制备了含有姜黄素的明胶（GEL）/ 壳聚糖（CS）基功能膜，该膜具有光动力杀菌功效。这种包装材料不仅能在光照条件下有效杀灭食品表面的微生物，还能减少化学防腐剂的使用，符合消费者对绿色、安全食品包装的需求。
结论、挑战与未来展望
姜黄素介导的光动力杀菌技术是一种环境友好、节能且成本效益高的非热杀菌方法，能显著延长食品保质期，防止微生物污染。其核心机制是姜黄素在 400 - 500nm 波长光的作用下作为光敏剂产生 ROS，破坏细菌关键细胞成分。
然而，该技术在实际应用中仍面临一些挑战。姜黄素的水溶性差，限制了其在食品体系中的均匀分散和有效递送；光动力杀菌过程受光照条件（如光强度、光照时间、光穿透性等）影响较大，难以在复杂食品体系和大规模生产中精准控制；目前对姜黄素光动力杀菌技术在不同食品基质中的长期稳定性和安全性评估还不够全面。
未来研究可从以下方向展开：开发新型递送系统，提高姜黄素的水溶性和稳定性，增强其在食品体系中的靶向性递送；优化光照设备和工艺参数，提高光动力杀菌的效率和均匀性，降低能耗；深入研究姜黄素光动力杀菌技术对不同食品品质和营养成分的长期影响，以及对人体健康的潜在安全性，为该技术在食品行业的广泛应用提供更坚实的理论和实践基础。
