超声波联合牛至精油纳米乳对大肠杆菌O157:H7的抗菌机制及在樱桃番茄保鲜中的应用研究

为解决果蔬表面大肠杆菌O157:H7污染导致的食品安全问题，研究人员开展超声波（US）联合牛至精油纳米乳（OEON）的协同抗菌机制及保鲜应用研究。结果表明，US（375 W）联合2% OEON处理4分钟可使大肠杆菌活菌数降低5.06±0.22 log CFU/mL，显著优于单一处理（US：1.15±0.10；OEON：1.04±0.18），并能有效维持樱桃番茄的色泽、质地及营养成分。该研究为果蔬安全保鲜提供了创新性技术方案。

　　

果蔬表面的大肠杆菌O157:H7污染是引发食源性疾病的重要风险因素，可导致出血性腹泻、溶血性尿毒综合征等严重后果。传统杀菌技术存在效率低、残留化学物质或影响食品品质等问题。超声波（US）技术通过空化效应产生的高温高压和自由基（•OH）具有物理化学双重杀菌作用，但单独使用效果有限；牛至精油（OEO）虽具有广谱抗菌性，但其疏水性限制了应用。如何通过技术协同提升杀菌效率并保持果蔬品质，成为食品安全领域的关键科学问题。

湖北省自然科学基金资助项目（2023AFB297）的研究团队创新性地将US与牛至精油纳米乳（OEON）联合应用，系统评估了其对大肠杆菌O157:H7的协同杀菌机制及樱桃番茄保鲜效果。研究发现，US（375 W）联合2% OEON处理4分钟可使菌落数降低5.06±0.22 log CFU/mL，较单一处理提升4倍以上。通过分析细胞膜完整性、膜电位、活性氧（ROS）水平等指标，揭示其通过增强脂质过氧化和膜通透性导致细菌死亡的机制。在樱桃番茄保鲜实验中，该联合处理不仅有效抑制微生物生长（降低1.44±0.19 log CFU/mL），还保持了果实硬度、维生素C含量及抗氧化活性。相关成果发表于《International Journal of Food Microbiology》。

研究采用纳米乳化技术制备OEON（粒径53.2 nm，Zeta电位-14.9 mV），通过菌落计数、膜通透性检测（ONPG法）、脂质过氧化（MDA测定）、ROS荧光探针等技术评估抗菌效果，并结合扫描电镜观察细胞形态变化。樱桃番茄保鲜实验则综合检测了理化指标（TSS、AA）和抗氧化活性（DPPH、ABTS法）。

主要研究结果

1. OEON表征：制备的纳米乳符合粒径标准（20-200 nm），稳定性依赖于空间位阻效应。

2. 协同杀菌效应：US+OEON处理显著破坏细胞膜结构，使胞内K⁺泄漏量增加2.3倍，膜电位下降68%。

3. 氧化应激机制：联合处理组ROS水平较对照组升高5.7倍，导致细菌形态皱缩破裂。

4. 保鲜应用：处理后的樱桃番茄在4℃储存期间总菌落数减少，且硬度、L^*值（亮度指标）与新鲜样品无显著差异。

该研究首次阐明US与OEON的协同抗菌分子机制，为解决果蔬微生物污染提供了高效、绿色的非热力杀菌方案。其技术路线可扩展至其他易腐农产品加工领域，对推动食品安全技术进步具有重要实践价值。研究同时证实，该联合处理不会引发果蔬品质劣变，为天然抗菌剂与物理技术的协同应用提供了范式参考。未来研究可进一步优化参数以适应工业化生产需求。