基于转谷氨酰胺酶的活性可食用膜增强植物基人造肉硬度的研究

为解决水产品在贮藏过程中易受微生物污染及传统热杀菌技术破坏营养感官品质的问题，研究人员开发了由姜黄素和没食子酸辛酯组成的非热双光敏剂光动力处理系统（PDT）。该系统在420 nm光照下激活，通过协同作用显著提升活性氧（ROS）生成，使腐败希瓦氏菌（S. putrefaciens）减少3.30 log，并成功应用于南美白对虾（Litopenaeus vannamei）的壳聚糖涂层保鲜，有效延长冷藏货架期。该研究为水产品冷链保鲜提供了高效低剂量的非热杀菌新方案。

　　

水产品因富含蛋白质和水分，极易在贮藏过程中被微生物污染导致腐败变质。传统热杀菌技术虽能杀灭微生物，却会破坏水产品原有的营养价值和感官品质，如质地变硬、风味流失等。据统计，全球每年因水产品腐败造成的经济损失高达数百亿美元。如何在不影响品质的前提下有效抑制微生物生长，成为食品工业亟待解决的难题。

中国海洋大学食品科学与工程学院的Dehua WANG等研究人员在《Food Bioscience》发表研究，创新性地将姜黄素（curcumin）和没食子酸辛酯（octyl gallate）两种光敏剂结合，开发出非热双光敏剂光动力处理系统（photodynamic treatment, PDT）。该系统在420 nm蓝光激发下，通过产生活性氧（reactive oxygen species, ROS）破坏微生物细胞膜、导致胞内物质泄漏和基因组DNA降解，对水产品中常见的腐败希瓦氏菌（S. putrefaciens）表现出显著杀菌效果。

研究采用微生物培养计数、流式细胞术和电泳分析等技术评估杀菌效果，并通过16S rRNA基因测序分析微生物群落变化。将光动力系统与壳聚糖（chitosan）涂层结合后，应用于南美白对虾（Litopenaeus vannamei）的保鲜实验，监测总活菌数（TVC）、挥发性盐基氮（TVB-N）、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）等指标。

主要研究结果

1. 光敏剂单独作用效果：姜黄素或没食子酸辛酯单独使用时，需较高浓度（50 μM）才能达到2 log的杀菌效果，而双光敏剂协同作用在低浓度（各25 μM）下即可实现3.30 log的杀菌效率。
2. 杀菌机制：ROS攻击导致细菌细胞膜破裂（电镜观察）、胞内ATP和蛋白质泄漏（荧光标记检测），并引发DNA断裂（凝胶电泳证实）。
3. 实际保鲜效果：处理组的南美白对虾在4℃冷藏期间，TVB-N和TBARS值分别比对照组低42.3%和58.6%，货架期延长至9天。
4. 微生物群落调控：光动力处理显著抑制了优势腐败菌属如Psychrobacter和Pseudomonas的丰度，维持了虾体的微生物生态平衡。

该研究首次证实双光敏剂PDT系统可通过"膜损伤-胞内泄漏-DNA降解"的多靶点协同机制高效杀菌，其低剂量特性（总浓度50 μM）避免了食品着色问题。所开发的壳聚糖涂层技术能均匀覆盖不规则虾体表面，为工业化应用提供了可行性。这项成果不仅为水产品保鲜提供了创新解决方案，也为其他高价值食品的非热加工技术开发提供了重要参考。