254 nm紫外光结合粉末再分配系统对小麦粉中肠球菌替代菌的灭活效果研究

推荐：本研究针对低水分食品（LMFs）中沙门氏菌污染问题，以肠球菌替代菌Enterococcus faecium为靶点，开发了254 nm紫外光（UV-C）结合振动再分配系统的灭活技术。通过优化样品分层和暴露方法，实现了7.43 J/cm2 剂量下4.1 log的灭活效果，为粉末食品非热杀菌提供了新思路。

　　

近年来，低水分食品（Low-Moisture Foods, LMFs）的安全问题日益受到关注。这类食品因水分活度低于0.85，传统上被认为不利于细菌生长，但近年来的多起食源性疾病暴发，特别是面粉中沙门氏菌污染事件，彻底颠覆了这一认知。沙门氏菌凭借其干燥抗性、热耐受性和环境持久性，能在面粉中存活数月甚至数年，而消费者生食或半生食面粉制品的习惯更放大了这一风险。传统热杀菌会破坏面粉品质，化学处理又存在残留隐患，这使得开发新型非热杀菌技术成为当务之急。

在这样的背景下，研究人员将目光投向了254 nm紫外光（UV-C）技术。这种波长已知具有强杀菌作用，能通过破坏微生物DNA实现灭活，但粉末食品的多层结构导致光线难以穿透，此前研究最多仅实现3.2 log的减菌效果。为突破这一瓶颈，某研究团队创新性地开发了一套振动再分配系统，通过持续搅动面粉颗粒提升UV-C暴露均匀性。

研究首先通过体外实验证实Enterococcus faecium对254 nm UV-C高度敏感，2.48 J/cm²
剂量可实现8.7±0.2 log的灭活。随后比较了四种处理方式：静态放置、人工翻动、振动+培养皿和振动+称量舟。结果显示，采用白色称量舟的连续振动系统效果最佳，7.43 J/cm²
剂量下灭活达4.1 log，较静态处理提升3 log。进一步研究发现，将样品量从1.00 g减至0.15 g可使2.48 J/cm²
处理的灭活效果从2.0 log提升至3.6 log，理论计算表明小样品接收的辐射剂量是大样品的6.66倍。

关键技术包括：1）建立Enterococcus faecium ATCC 8459的小麦粉接种模型；2）设计3D打印振动再分配系统（含12000 rpm电机）；3）采用TSYEA平板计数法评估灭活效果；4）通过粒径分析和质量位移法计算面粉粒子层数。

研究结果部分：
3.1节证实接种菌在干燥面粉中稳定性良好，7天内浓度无显著变化；
3.2节体外实验显示UV-C对Enterococcus faecium具有剂量依赖性灭活；
3.3节揭示振动+称量舟系统灭活效能最优，归因于白色基底反光和斜面防堆积设计；
3.4节证明减少样品量可显著提升灭活效率，验证了粒子分层理论；
4.1节通过粒径（50.19±0.27 μm）和密度（5.88×10^-13
g/μm³
）计算，提出调整辐射剂量公式E'=E₀
/(n×2)。

结论指出，该研究首次将振动再分配系统与UV-C结合，为粉末食品杀菌提供了新范式。虽然当前为实验室规模，但通过工业化改造（如连续流设计）和结合其他非热技术（如冷等离子体），有望实现更大突破。研究同时呼吁建立适用于粉末产品的辐射剂量计算标准，这对推动UV技术在食品工业的应用具有里程碑意义。论文发表于《Journal of Food Engineering》，为低水分食品安全保障提供了重要技术支撑。