双维生素光动力灭菌技术：过氧化氢增强氧化应激靶向破坏细菌细胞膜的新型食品保鲜策略

针对传统光动力灭活(PDI)技术依赖持续光照及活性氧(ROS)半衰期短的瓶颈，中国研究人员创新性构建VB2/VC双维生素协同体系，通过选择性增强H2O2积累并触发级联反应生成·OH，实现>99.999%的假单胞菌灭活效果，为食品非热杀菌提供了可持续解决方案。

　　

【研究背景】
微生物腐败导致全球15-20%的食物损失，其中假单胞菌因其冷藏适应能力成为肉类腐败的主要元凶。传统保鲜技术如冷藏、化学防腐剂存在杀菌不彻底或影响食品品质的缺陷，而新兴的光动力灭活技术(Photodynamic Inactivation, PDI)虽能通过光敏剂产生活性氧(ROS)杀灭微生物，却受限于ROS超短半衰期（如·OH仅1纳秒）和持续光照需求。如何突破PDI的"见光生效，关光失效"特性，成为食品保鲜领域的关键挑战。

安徽某高校研究团队在《Food Chemistry》发表的研究中，巧妙利用维生素B2(VB2)和维生素C(VC)的氧化还原特性，构建了"光照时蓄力，黑暗时发力"的双阶段杀菌系统。该系统通过VB2光催化选择性富集半衰期较长的过氧化氢(H₂O₂)，再经VC介导的芬顿样反应持续生成高毒性的羟基自由基(·OH)，最终实现对腐败菌Pseudomonas fragi的超高效杀灭（>99.999%）和冷藏牛肉保质期的显著延长。

【关键技术】
研究采用460nm蓝光LED(5.2mW/cm²)激发VB2光敏作用，通过电子自旋共振(EPR)检测ROS种类，结合细菌膜电位分析、代谢组学等技术阐明杀菌机制。以市售冷藏牛肉为实际样本，评估其对食品品质的影响。

【研究结果】

1. 抗菌活性与H₂O₂生成
   VB2/VC/光照(IR)三联系统产生133μM H₂O₂（较单用VB2提升3.2倍），黑暗条件下通过VC还原持续生成·OH，实现5-log菌落减少。

2. 杀菌机制解析
   • 膜攻击阶段：ROS使细胞膜疏水性降低42%，膜电位崩溃达78%
   • 代谢崩溃阶段：三羧酸循环关键酶活性下降60%，ATP合成减少85%
   • 终极杀伤：蛋白质羰基化程度增加3.5倍，DNA氧化损伤导致细胞溶解

3. 食品保鲜应用
   处理组牛肉在4℃储存时：
   • 菌落总数延迟3天达腐败阈值
   • 硫代巴比妥酸值(TBARS)降低57%
   • 持水力提高21%，色泽稳定性显著改善

【结论与意义】
该研究开创性地通过维生素协同调控ROS组成，首次实现PDI技术的"离线杀菌"功能。其核心创新在于：

1. 利用VB2-VC氧化还原循环将短效ROS转化为长效H₂O₂储备池；
2. 建立"膜损伤-代谢干扰"双阶段杀菌通路；
3. 证实该系统在真实食品基质中的适用性。

这项工作为开发新一代非热力杀菌技术提供了理论框架，同时拓展了维生素在食品保鲜中的功能性应用。其环境友好、不易诱发耐药性的特点，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的减少食物浪费具有重要实践价值。研究揭示的氧化还原调控机制，亦可为其他抗菌材料设计提供借鉴。