《Food Research International》：Ionizing irradiation mitigates surface shielding in spinach: Comparative non-thermal inactivation of rotavirus using UV-C, gamma irradiation, and electron beam irradiation
编辑推荐：
•在菠菜上对比了UV-C、γ射线和电子束的抗病毒效果。•UV-C因表面遮蔽效应表现出强烈的基质依赖性。•γ射线辐照在4 kGy剂量下实现了轮状病毒的完全灭活。•电子束在菠菜上提供了显著但不完全的病毒减少。•有效剂量保留了菠菜的颜色和感官品质。引言随着人们对便利、健康饮食需求的
- •
在菠菜上对比了UV-C、γ射线和电子束的抗病毒效果。
- •
UV-C因表面遮蔽效应表现出强烈的基质依赖性。
- •
γ射线辐照在4 kGy剂量下实现了轮状病毒的完全灭活。
- •
电子束在菠菜上提供了显著但不完全的病毒减少。
- •
有效剂量保留了菠菜的颜色和感官品质。
引言
随着人们对便利、健康饮食需求的增长，全球新鲜和轻加工蔬菜的消费量大幅增加。绿叶蔬菜，包括菠菜（Spinacia oleracea），通常在沙拉和即食（RTE）产品中生食，这限制了采后致死性处理的机会。因此，在种植、收获或加工过程中引入的微生物污染物可能在食用时仍然存在。病毒性污染尤其令人担忧，因为肠道病毒可通过受污染的灌溉水、感染的食品处理人员或交叉污染的设备表面引入（Bosch等，2018；Verhaelen等，2013）。绿叶蔬菜具有复杂的表面结构，包括叶脉、角质层褶皱和天然凹陷，这些结构促进了病毒的粘附和保留。病毒还可能被困在微小裂缝中或通过受损组织部分内化，从而降低表面消毒的有效性（Fuzawa等，2021）。这种结构复杂性在表面处理过程中产生微观尺度遮蔽效应，导致剂量分布不均和灭活不完全。
食源性肠道病毒因其低感染剂量、高环境持久性和对常用化学消毒剂的抗性而构成重大公共卫生挑战（Bosch等，2018）。轮状病毒（RV）是呼肠孤病毒科的非包膜双链RNA病毒，被全球公认为急性胃肠炎的主要病因，尤其是在婴儿和幼儿中（Estes & Greenberg，2013；世界卫生组织，2021）。尽管RV主要通过人-人粪-口途径传播，但越来越多地认识到，当新鲜农产品暴露在受污染的水中或在处理过程中卫生实践不良时，其可作为传播载体（Baert等，2009；Bhatia等，2024；Rafieepoor等，2024）。在绿叶蔬菜上检测到肠道病毒突显了有效且与农产品兼容的抗病毒干预措施的必要性。
尽管热处理可以有效灭活肠道病毒，但它不适合生食的绿叶蔬菜。氯基清洗在农产品工业中广泛应用，但由于衣壳的坚固性和有机物的干扰，对非包膜病毒通常仅能达到有限的减少效果（Anfruns-Estrada等，2019）。因此，非热物理干预措施正被越来越多地探索以增强农产品安全性（Araud等，2016）。
紫外线-C（UV-C）辐照通常在254 nm波长下应用，主要通过诱导病毒核酸的光化学损伤（包括嘧啶二聚体）来灭活病毒，从而抑制复制（Gómez-López等，2021；Kowalski，2009）。然而，UV-C本质上是一种表面限制的处理方式，渗透深度较浅；其抗病毒效果在很大程度上取决于均匀的光通量交付和直接线视暴露。在不规则的绿叶蔬菜表面上，微观地形特征产生遮蔽区域，保护病毒免受辐照，这种现象称为表面遮蔽（Fan等，2017）。基质依赖性遮蔽可导致早期拖尾行为和与悬浮系统相比整体对数减少降低。相比之下，γ射线和电子束（E-beam）辐照是能够穿透食品基质的电离技术，通过直接核酸链断裂和水裂解产生的间接氧化损伤灭活菠菜表面的病原体（Farkas，2006）。由于电离辐射不受表面暴露限制，它可能克服绿叶蔬菜基质中的微观尺度遮蔽。先前的研究已在模型系统和食品基质中证明了电子束和γ射线辐照的有效病毒灭活效果（Finten等，2017；Han等，2025：Pimenta等，2019；）。然而，在相同实验条件下对非电离和电离辐照方式在绿叶蔬菜上的直接比较评估仍然有限。
本研究选择RV作为保守的模型肠道病毒，因为其环境稳定性和成熟可靠的功能性测定方法的可用性（Estes & Greenberg，2013）。尽管许多研究报告了辐照介导的悬浮系统中的灭活，但基质依赖性的性能差异——特别是关于菠菜叶表面遮蔽——受到了相对较少的关注。
尽管肠道病毒的辐照介导灭活在悬浮液和简单模型系统中已有记录，但存在若干缺口限制其向绿叶蔬菜安全性的转化。首先，非电离（UV-C）和电离（γ射线、E-beam）方式很少在相同的实验条件下进行评估，因此无法直接比较它们在相同基质上的相对效果。其次，大多数灭活数据来源于悬浮液检测，而决定实际农产品的基质依赖性保护——特别是像菠菜这样结构复杂的叶子的微观表面遮蔽——受到的关注相对较少。第三，轮状病毒尽管具有环境稳定性和成熟的感染性测定方法，但很少被用作绿叶蔬菜表面遮蔽效应的模型。为弥补这些缺口，本研究提供了UV-C、γ射线和E-beam辐照的直接、基质控制比较，使用配对的悬浮液和菠菜表面系统来区分病毒的内在敏感性和基质介导的保护。该设计将表面遮蔽作为抗病毒效果的独立决定因素进行隔离，并阐明了电离辐射在多大程度上可以克服复杂叶基质上限制表面定向处理的几何约束。
因此，本研究旨在系统比较UV-C、γ射线辐照和E-beam辐照针对接种在菠菜叶上的感染性RV的抗病毒效果，使用悬浮液系统作为参考基质来区分病毒的内在敏感性和基质介导的保护。还评估了仪器颜色参数（L*、a*、b*、ΔE*）和感官属性，以评估每种处理的实际可行性。通过直接比较非电离和电离辐照策略，本研究旨在阐明电离辐射在多大程度上可以克服表面遮蔽并增强复杂绿叶蔬菜基质中的病毒灭活。
章节摘要
细胞培养
使用MA-104细胞（非洲绿猴肾脏上皮细胞；ATCC；美国马里兰州罗克维尔），该细胞对RV感染具有高度许可性，用于病毒增殖和功能测定，遵循Han等（2025）描述的细胞培养方案。细胞在Dulbecco最小必需培养基（DMEM；Gibco，美国纽约州大岛）中培养，补充10%胎牛血清（FBS；Gibco，美国马里兰州罗克维尔）和1%青霉素-链霉素（Gibco）。培养物接种在75 cm2
UV-C辐照对悬浮液中RV的效果
UV-C辐照对悬浮液中RV的效果如图1所示。将RV悬浮液暴露于UV-C辐射（0–1200 mJ/cm2）导致病毒滴度呈剂量依赖性减少（图1）。初始滴度（6.99 log?? PFU/mL）在60、300、420和600 mJ/cm2时分别降至5.98、4.72、3.19和2.99 log?? PFU/mL，对应减少1.01、2.27、3.79和4.00个对数单位。在剂量≥900 mJ/cm2时，未检测到感染性RV（N.D.），表明完全
讨论
本研究系统比较了UV-C、γ射线辐照和E-beam辐照在悬浮液中和菠菜叶上灭活感染性RV的效果，同时评估仪器颜色和感官品质。核心结果揭示了悬浮液与表面性能之间的分离：尽管三种方式在悬浮液中均实现了近乎完全的灭活，但只有电离辐照——特别是γ射线——在菠菜上保留了这种效果，而UV-C
结论
本研究系统比较了三种非热辐照技术——UV-C、γ射线辐照和E-beam辐照——在悬浮液中和菠菜叶上灭活感染性RV的效果，同时评估品质保持情况。结果表明，抗病毒效果强烈受辐照方式与食品基质结构相互作用的影响。尽管三种处理在悬浮液中均实现了近乎完全的灭活，但显著差异
AI辅助技术的使用
图形摘要是在生成式AI工具（OpenAI）的协助下创建的，随后由作者进行审阅和编辑以确保科学准确性和呈现效果。
CRediT作者贡献声明
Sangha Han：写作——审阅与编辑，写作——原始草稿，验证，方法学，调查，形式分析，概念化。Hyobin Lee：写作——审阅与编辑，资源，形式分析，数据整理，概念化。Yein Moon：方法学，调查。Sang-Do Ha：写作——审阅与编辑，监督，概念化。
伦理批准
所有涉及人类参与者的程序均按照机构伦理标准进行，并获得中央大学机构审查委员会批准（IRB编号：1041078-20260306-HR-098）。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的可能影响本论文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
资助：本研究得到食品安全部（资助编号RS-2026-25522906）和韩国政府（MSIT）资助的韩国国家研究基金会（NRF）项目（RS202400339436）的支持。
Sangha Han|Hyobin Lee|Yein Moon|Sang-Do Ha
