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食源性病毒(如诺如病毒 HuNoV、甲型肝炎病毒 HAV)是食品安全的重大威胁,传统消毒剂存在局限性。本研究评估异硫氰酸烯丙酯(AITC)对 HAV、鼠诺如病毒(MNV)和 HuNoV GI 的抗病毒活性,发现其具浓度、温度和时间依赖性,且可抑制病毒与受体结合,为食品消毒提供新方向。
食源性病毒如同隐藏在食物链中的 “隐形杀手”,时刻威胁着人类健康。在工业化国家,由它们引发的食源性疾病暴发事件频繁发生,尤其是肠道病毒,像诺如病毒(Norovirus)、甲型肝炎病毒(Hepatitis A Virus, HAV)等,已成为食品安全领域的重大挑战。这些病毒能通过污染蔬菜、水果、贝类等食品以及食品接触表面传播,且只需极低的感染剂量(10–100 个病毒颗粒)即可致病,同时还能在物体表面存活数周,给防控工作带来极大困难。传统的化学消毒剂虽然有效,但可能产生有害副产物,随着绿色消费理念的兴起,寻找安全、天然的抗病毒化合物成为当务之急。
在这样的背景下,西班牙巴伦西亚大学(University of Valencia)和西班牙国家研究委员会农业化学与食品技术研究所(IATA-CSIC)的研究人员开展了相关研究,旨在探究天然化合物异硫氰酸烯丙酯(Allyl Isothiocyanate, AITC)对肠道病毒的抗病毒活性及其作为食品消毒剂的潜力。该研究成果发表在《Food and Environmental Virology》上,为食品微生物安全领域提供了新的思路和方向。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:
- 病毒培养与滴度测定:在细胞系中培养鼠诺如病毒(Murine Norovirus, MNV)和甲型肝炎病毒(HAV),通过 Spearman–Karber 方法测定病毒的 50% 组织培养感染剂量(TCID50)。
- 原位捕获定量逆转录聚合酶链反应(ISC-RT-qPCR):基于猪胃粘蛋白(Porcine Gastric Mucin, PGM)结合,用于评估 AITC 对人诺如病毒 GI(HuNoV GI)的抗病毒活性。
- 蔬菜表面消毒实验:将病毒接种到生菜和菠菜表面,用不同浓度的 AITC 处理,测定病毒滴度变化以评估其作为天然消毒剂的效果。
抗病毒活性的浓度、温度和时间依赖性
研究发现,AITC 对 MNV 和 HAV 的抗病毒活性呈现明显的浓度、温度和时间依赖性。当 AITC 浓度为 0.1% 和 0.5% 时,与病毒混合后在 10、25、37°C 下孵育 2 小时或过夜,病毒滴度均有不同程度的下降。在最高浓度 0.5%、37°C 过夜孵育条件下,MNV 滴度降低了 3.75 log TCID50/mL,HAV 滴度则低于检测限。这表明较高的浓度、适宜的温度和较长的作用时间能显著增强 AITC 的抗病毒效果。
对人诺如病毒 GI 与受体结合的抑制作用
通过 ISC-RT-qPCR 方法研究发现,0.5% 的 AITC 在 37°C 过夜孵育后,可使 HuNoV GI 与 PGM 的结合能力较对照组降低 43.7%,且这一效果优于热处理组(降低 32.3%)。由于 PGM 中含有组织血型抗原(Histoblood Group Antigens, HBGA),是 HuNoV 的受体或共受体,该结果表明 AITC 可部分抑制病毒衣壳与受体的相互作用,从而阻碍病毒感染宿主细胞。
作为蔬菜表面天然消毒剂的效果评估
在生菜和菠菜表面的消毒实验中,尽管体外实验显示 AITC 对病毒有显著的灭活作用,但在蔬菜表面处理时,不同浓度(0.1% 和 0.5%)的 AITC 处理 15 或 30 分钟后,病毒滴度未出现统计学显著变化。最高病毒滴度降低出现在生菜表面的 HAV 处理中,0.1% 和 0.5% 的 AITC 分别使其滴度降低 0.71 和 0.81 log。研究人员认为,这可能是由于 AITC 具有高挥发性,在开放环境中其抗病毒活性受到限制。
研究结论与意义
本研究表明,AITC 作为一种天然化合物,对肠道病毒(如 HAV、MNV 和 HuNoV)具有显著的抗病毒活性,其作用机制与浓度、温度、时间相关,且可抑制病毒与受体的结合。尽管在蔬菜表面消毒应用中效果有限,但其在封闭环境中的应用潜力,如包装食品或食品包装材料中,展现出良好的前景。
该研究为开发天然、安全的食品消毒剂提供了重要依据,有助于推动食品行业向绿色、安全的方向发展,减少食源性病毒感染的风险。未来研究可进一步优化 AITC 的应用方式,探索其在实际食品生产和储存中的有效应用,如开发 AITC 缓释包装材料或与其他天然化合物联合使用,以提高其抗病毒效果和适用范围。这不仅对保障食品安全具有重要意义,也为天然化合物在食品微生物安全领域的应用开辟了新的研究方向。