低洗涤用水量会低估交叉污染的风险：等离子体活化水泡能够减少但无法完全消除在清洗新鲜农产品过程中沙门氏菌（Salmonella enterica）和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）的传播

《Food Microbiology》：Low wash-water counts underestimate cross-contamination risk: plasma-activated water bubbles reduce but do not eliminate transfer of Salmonella enterica and Listeria monocytogenes during fresh produce washing

　　

摘要

在清洗新鲜农产品过程中，水作为媒介导致的交叉污染是一个食品安全隐患，因为清洗水可能会在农产品之间传播病原体。本研究评估了等离子体激活水（PAW）气泡作为一种缓解策略，并将其与气泡控制和100 mg/L游离氯进行了对比。在去离子水中，PAW气泡在10秒内分别使Listeria monocytogenes (L. monocytogenes)和Salmonella enterica (S. enterica)的活性降低了5个和对数单位。清除实验表明，臭氧和超氧化物是主要的抗菌成分。在樱桃番茄上，5分钟的PAW气泡处理使L. monocytogenes和S. enterica的活性分别降低了1.7个和对数单位，但在卷心菜上仅降低了1.0个对数单位。在清洗实验中，PAW气泡将清洗水中的病原体水平降至低水平或无法检测的水平，并将这两种病原体向未接种农产品的转移降低了2个对数单位，尽管氯的处理效果更为显著且更稳定。然而，24小时的恢复步骤显示，低水平的清洗水并不意味着感染转移被完全消除，观察到的效果具有病原体特异性。在每次PAW气泡实验中，即使在低清洗水计数和约1 log CFU/g的初始负荷下，S. enterica在卷心菜上的交叉污染仍然可检测到，而对于L. monocytogenes，交叉污染的程度取决于负荷大小。因此，低清洗水计数可能会低估转移风险，这突显了需要检测亚致死损伤并转移的细胞的必要性。总体而言，PAW气泡减少了交叉污染，但未能完全消除，这表明其最合适的应用是在允许长时间处理的清洗水中作为水质调节剂。

引言

随着对更健康生活方式的需求增加，新鲜农产品的消费量也在增加，这些产品通常以生食或 mínimally processed 的形式食用。其中最受欢迎的农产品是番茄和卷心菜，2024年欧盟的番茄产量约为1690万吨（Eurostat，2026年），卷心菜产量为224万吨（FAO，2025年）。然而，这些新鲜产品也可能成为S. enterica（Kowalska，2023年）和L. monocytogenes（Alegbeleye & Rhee，2024年）等人类病原体的传播媒介。据报道，多起与S. enterica相关的番茄和绿叶蔬菜疫情已经发生（EFSA，2024年；Krug等人，2020年）。同样，与L. monocytogenes相关的食源性疾病也是一个重要问题，番茄（Cabrera-Díaz等人，2022年）和绿叶蔬菜被确认为污染源（CDC，2023年；FDA，2022年）。

农产品清洗过程是生产过程中的关键步骤，因为水可能在清洗过程中作为微生物交叉污染的媒介，促进病原体从受污染的农产品转移到未受污染的农产品（Possas & Pérez-Rodríguez，2023年）。这种交叉污染通过多阶段过程发生，包括食品传播病原体从初始来源释放、在清洗水中的存活和潜在积累，以及随后附着到先前未受污染的农产品上（Gongora等人，2024年）。

因此，清洗水中的病原体监测被广泛用作评估清洗效果的一个指标。“低清洗水计数”指的是在清洗结束时测得的目标准病原体残留浓度较低，包括接近分析检测限的恢复值。该术语描述的是观察到的微生物结果，而不是对水安全性的监管分类。本研究考察了这种低终点恢复是否伴随着对未接种农产品的交叉污染的消失。为了减少水介导的交叉污染和降低农产品表面的微生物负荷，新鲜农产品行业常规使用消毒剂。氯（通常以次氯酸钠的形式）仍然是使用最广泛的消毒剂，其次是非乙酸和二氧化氯（López-Gálvez等人，2021年）。使用氯需要谨慎管理，因为它可能与清洗水中的有机物反应，可能形成消毒副产物（DBPs），如三卤甲烷（THMs）。这些DBPs引起了环境和健康方面的担忧（Gadelha等人，2019年）。

在不完全依赖传统化学消毒剂的情况下确保新鲜农产品的微生物安全是行业面临的一个关键挑战。冷大气等离子体（CAP）是一种新兴的非热技术，显示出巨大潜力。CAP设备产生的等离子体通常被称为物质的第四态，由包含电子、离子、中性原子和激发分子的离子化气体组成（Ravash等人，2024年）。当这种等离子体与水直接相互作用时，会形成等离子体激活水（PAW）（Y. Gao等人，2022年）。在这个过程中，等离子体中的电子和活性物质与水分子相互作用，产生复杂的活性氧和氮物种混合物（RONS），包括羟基自由基（•OH）、超氧化物（•O₂^-）、臭氧（O₃）、过氧化氢（H₂O₂）、一氧化氮（NO•）、亚硝酸根离子（NO₂^-）和过氧亚硝酸根离子（ONOO^-）（Mai-Prochnow等人，2021年）。RONS是强有力的抗菌剂，可以通过多种机制使微生物失活，包括氧化细胞膜、蛋白质和DNA（Ji等人，2018年）。通过微气泡传递等离子体，如本研究中所采用的方法，可以增强RONS向目标微生物的质量传递，从而提高PAW的抗菌效率（Hong等人，2021年）。

从实际角度来看，CAP为食品工业提供了显著的优势，因为它只需要空气和电作为输入。这与传统的清洁剂不同，后者必须运输到加工设施并储存（或者其前体化学物质必须现场储存）。在食品加工工厂中，接触含氯消毒剂及其氯胺副产品的工人报告了眼睛、鼻子和喉咙的刺激症状，表明基于氯的消毒过程可能在农产品清洗设施中带来职业健康风险（Massin等人，2007年）。这些挑战，加上DBPs的形成，强调了研究替代消毒技术的必要性，例如CAP，与传统清洁剂相比，CAP可能具有更低的化学残留物。

先前的研究已经证明了PAW对新鲜农产品表面和清洗水中病原体的有效性，包括番茄（Han等人，2023年；Jyung等人，2022年；Lee等人，2023年；Wang等人，2023年）和卷心菜（Nemati等人，2024年；Patange等人，2019年；Wang等人，2023年）。然而，仅评估PAW在农产品表面或清洗水中的效果并不能充分体现其在防止清洗过程中水介导的交叉污染方面的潜力。为了解决这个问题，本研究通过一系列采样步骤在整个清洗过程中进行了交叉污染的调查，并量化了从接种农产品到未接种农产品的病原体转移程度，从而在小规模实验室环境中更清晰地了解PAW气泡是否能在每个阶段抑制病原体转移。

具体来说，本研究评估了PAW气泡系统在防止新鲜农产品清洗过程中S. enterica和L. monocytogenes的水介导交叉污染方面的有效性。测试了两种具有不同表面特性的农产品：樱桃番茄（光滑；疏水性）（Ji等人，2023年）和卷心菜（粗糙；有纹理；亲水性）（Galindo-Bernabeu等人，2025年），这两种农产品在细菌保留和去除方面可能存在差异。

章节片段

细菌菌株和培养条件

从美国类型培养物库（ATCC，弗吉尼亚州）获得了S. enterica和L. monocytogenes各5个菌株，见表1。冷冻的细菌甘油库存通过划线接种到适当的琼脂培养基上来复苏：S. enterica菌株接种到Tryptic Soy Agar（TSA；MBCell，韩国）上，而L. monocytogenes则在添加了6 g/L酵母提取物的TSA上培养（TSA-YE；Oxoid，英国）。平板在35°C下培养24小时（S. enterica）或48小时（L.）

结果与讨论

PAW气泡代表了一种新的方法，用于减少新鲜农产品清洗过程中的水介导交叉污染，这是工业清洗槽中不可忽视的污染途径。据作者所知，这是首次评估DBD-PAW气泡系统用于此目的的研究。

结论

据作者所知，这是首次评估PAW气泡同时将接种农产品和未接种农产品置于同一位置以防止水介导交叉污染的能力的研究。结果表明，清洗水中低水平或无法检测到的病原体并不一定排除对未接种农产品的交叉污染。这突显了需要共同评估接种农产品、清洗水和未接种农产品，并包括复苏过程。

CRediT作者贡献声明

Imca Sampers： 写作——审阅与编辑，监督，项目管理。Negar Rahdar： 方法论，调查。Samantha Joy Valledor： 方法论，调查。Jisu Kang： 调查。Clarizza May Dioso： 写作——审阅与编辑，原始草稿编写，可视化，方法论，调查，数据分析，概念化。Hyewon Kim： 调查。Sam Van Haute： 写作——审阅与编辑，可视化，验证，监督，项目管理，

López-Gálvez等人，2010年；Van Haute等人，2015年。

数据可应要求提供。

在准备这项工作期间，作者使用了Claude AI进行语言和语法改进。研究助手工具Microsoft Co-Pilot用于双重检查统计分析结果。为了支持文献搜索，使用了Perplexity AI检索相关参考文献。然后作者对这些来源和工具的输出进行了批判性审查，并在纳入前手动编辑了内容。

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争财务利益或个人关系。

作者衷心感谢根特大学和根特大学Global校区提供的BOF-GUGC 特别研究基金（BOFDOC）。2022.0045.01）。

Clarizza May Dioso|Imca Sampers|Negar Rahdar|Samantha Joy Valledor|Jisu Kang|Hyewon Kim|Sam Van Haute根特大学Global校区食品生物技术和微生物中心，韩国仁川21985